煤气化系统中氯元素的迁移特性研究

【摘要】：煤的组分非常复杂,煤气化过程中氯元素的迁移特性还没有统一规律,只能通过煤种和气化工艺结合进行具体分析。为了弄清气化系统中氯元素是如何分布的,本文研究了煤气化系统中氯元素的迁移特性,通过实验、工厂取样分析、热力学计算和系统模拟等研究了煤气化过程中氯元素的释放及分布特性。 在固定床上对内蒙古煤进行气化实验,研究了氯元素在气化过程中的释放特性。结果表明：该煤中大部分的氯元素在热解过程中释放出去,在气化过程中只有少量释放出去；当进料中添加氧化钙后,进行相同的实验,发现氧化钙可固定氯元素；用热力学分析的方法也得出了氧化钙对合成气中的氯化物(主要是HCl气体)有较好的吸附作用。 对采用神府煤的气流床水煤浆气化装置和以采用安徽煤的气流床粉煤气化装置进行取样分析,研究了两种系统中的氯元素分布特性,以及影响氯元素分布的因素。结果表明：在采用神府煤的气流床水煤浆气化系统中,氯主要集中于废水中,粗渣和细渣中占有小部分；在采用安徽煤的气流床粉煤气化系统中,氯主要分布于废水、粗渣、飞灰中,细渣中只有小部分,出气化界区的气相中氯含量很少,并且发现钠钾元素富集于飞灰颗粒上；影响氯元素分布的因素主要有煤种、氯元素的赋存状态、气化进料方式、操作温度、降温和除灰方式。 对以神府煤为原料的气流床水煤浆气化系统中氯的分布情况进行分析,计算得出氯元素的气化转化率,以此为依据,用Aspen Plus软件搭建气化系统的电解质模型,模拟了整个系统中氯元素的分布情况及氯离子浓度变化情况。结果表明：模拟计算与取样分析的结果基本相同,大部分氯以氯离子形式排出系统；出真空闪蒸器的浓缩黑水中氯离子的浓度最高。 【关键词】：气流床气化系统 氯元素释放特性 氯元素分布特性 系统模拟
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ546
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-12
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究内容11-12
• 第2章 文献综述12-27
• 2.1 气流床气化技术12-13
• 2.2 煤中氯元素13-17
• 2.2.1 煤中氯元素含量13-14
• 2.2.2 煤中氯元素含量测定方法14-15
• 2.2.3 煤中氯元素的赋存形态15-16
• 2.2.4 煤中氯元素的挥发性16-17
• 2.3 煤中氯元素的危害17-22
• 2.3.1 对人体的危害17
• 2.3.2 对气化装置的危害17-20
• 2.3.3 氯腐蚀的条件与腐蚀机理20-21
• 2.3.3.1 氯腐蚀的条件20
• 2.3.3.2 气体中氯化物的腐蚀机理20-21
• 2.3.3.3 液体中氯化物腐蚀机理21
• 2.3.4 避免氯腐蚀的措施21-22
• 2.4 氯元素在煤的热处理时的释放过程研究22-26
• 2.4.1 氯元素的释放过程研究22-23
• 2.4.2 氯元素的释放过程影响因素研究23-24
• 2.4.3 氯化物的脱除研究24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 固定床气化过程中氯元素的释放特性研究27-38
• 3.1 氯元素含量的测定27-30
• 3.1.1 液体样品27-28
• 3.1.2 固体样品28-30
• 3.1.2.1 方法描述28
• 3.1.2.2 测量变量的确定28-30
• 3.2 固定床反应装置及煤质数据30-33
• 3.2.1 反应装置30-32
• 3.2.2 实验样品32
• 3.2.3 实验方法32-33
• 3.3 实验结果与讨论33-37
• 3.3.1 热解和气化过程中氯元素的转化率33
• 3.3.2 氧化钙对氯元素释放的影响33-35
• 3.3.3 氧化钙对氯化氢吸附作用的热力学分析35-37
• 3.3.3.1 热力学计算方法35
• 3.3.3.2 计算过程35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 气流床气化系统中氯元素分布特性研究38-53
• 4.1 气流床气化系统工艺流程图及主要运行数据38-40
• 4.1.1 气流床气化系统工艺流程示意图38-39
• 4.1.2 主要运行数据39-40
• 4.2 样品采集及分析40-42
• 4.2.1 样品采集40
• 4.2.2 煤质分析40-41
• 4.2.3 样品中氯元素含量测定41-42
• 4.3 气流床水煤浆气化系统与气流床粉煤气化装置中氯元素分布特性42-44
• 4.3.1 进出系统氯元素的物料平衡检验42-43
• 4.3.2 气流床水煤浆气化系统与气流床粉煤气化系统中氯元素分布比较43-44
• 4.4 影响氯元素分布的因素的分析44-50
• 4.4.1 赋存状态对氯元素分布的影响44-46
• 4.4.2 温度、煤种和进料方式对氯元素分布的影响46-49
• 4.4.2.1 输入数据46-47
• 4.4.2.2 计算结果47-49
• 4.4.3 高温煤气降温方式对氯元素分布的影响49-50
• 4.4.4 合成气的除灰方式对氯元素分布的影响50
• 4.5 氯元素在气流床气化系统中的迁移路径分析50-52
• 4.5.1 气流床水煤浆气化系统中氯元素分布情况分析50-51
• 4.5.2 气流床粉煤气化系统中氯元素分布情况分析51
• 4.5.3 迁移路径图示51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 气流床水煤浆气化系统中氯元素分布模拟53-63
• 5.1 工艺流程图53-54
• 5.2 气流床气化系统流程模拟54-59
• 5.2.1 模拟工况54
• 5.2.2 模块说明54-55
• 5.2.3 各个单元的流程模拟55-57
• 5.2.4 物性方法模型的选取57-59
• 5.3 氯元素转化率的计算59-60
• 5.4 氯元素分布模拟结果60-61
• 5.4.1 氯元素分布结果60-61
• 5.4.2 氯元素浓度在系统中变化趋势分析61
• 5.5 本章小结61-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 课题结论63
• 6.2 课题展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

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