两段式化学热回收煤气化工艺冷态及热态的研究

【摘要】：本文通过搭建两段组合式气化炉冷模实验装置,对炉内流场的分布、停留时间分布以及固定床床层压降和阻力系数等进行了研究。分析了两段炉内的气体表观气速、床层高度和床层空隙率等参数对炉内一维速度的轴径向分布、炉内气体停留时间和床层压降变化规律的影响：采用衰减幂指数公式：对炉内不同条件下的中心轴处一维轴向速度衰减规律进行了拟合；在各高度截面上速度的径向分布中,当z/D2时,速度的径向分布可符合二段对下行气流的均布性要求。对床层高度(H)对炉内气体停留时间的影响存在临界值H。,当床层高度HH。时,随着床层高度的增加炉内气体停留时间延长,当床层高度HH。时,随着床层高度的增加炉内气体停留时间缩短。在不同表观气速下,床层阻力的变化规律具有一致性,且床层阻力系数与雷诺数具有相关性。 在两段式化学热回收煤气化工艺热模装置平台上,考察了两段炉气化工艺中煤种及煤焦对二段气化效果的影响,研究了煤焦颗粒粒径对二段热量回收效率、合成气有效组分含量、热值以及煤焦的碳转化率等的影响,分析了反应后的煤渣层的残炭率分布规律,优选出二段气化炉内煤颗粒粒径范围为10-15mm。在此实验条件下,一段出口气经由二段气化后,合成气组分中二氧化碳的含量由34.9%降为28.6%,二段出口合成气的热值增加了719kJ/Nm3,与一段出口合成气相比提高了9.3%,反应后煤渣层的径向残炭率分布均匀。该论文的研究内容,为该两段组合式气化炉的进一步研究提供了一定的指导意义。 【关键词】：两段气化 热回收 速度分布 床层压降 残炭率
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ546
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 前言9-11
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 研究目的及内容10-11
• 第2章 文献综述11-26
• 2.1 煤气化反应原理11-15
• 2.1.1 煤气化的基本化学反应11-12
• 2.1.2 煤气化反应动力学12
• 2.1.3 煤的物化性质12-13
• 2.1.4 热解过程对反应性的影响13-14
• 2.1.5 操作条件对煤焦气化反应性的影响14-15
• 2.2 煤气化技术的分类及特点15-16
• 2.3 两段气化研究进展16-22
• 2.3.1 国外的二段气化法17-19
• 2.3.2 国内两段炉研究进展19-22
• 2.4 冷态实验研究22-26
• 2.4.1 有限空间内流体流动研究22-23
• 2.4.2 流体通过颗粒层的流动23-26
• 第3章 两段式煤气化冷模实验研究26-44
• 3.1 两段炉内的流场分布研究26-31
• 3.1.1 实验流程及方法26-27
• 3.1.2 中心轴处的轴向气速分布27-30
• 3.1.3 轴向速度的径向分布30-31
• 3.2 两段炉冷模装置内停留时间分布研究31-38
• 3.2.1 实验流程及方法32-33
• 3.2.2 实验数据处理33
• 3.2.3 炉内表观气速对停留时间的影响33-35
• 3.2.4 床层高度对炉内气体平均停留时间的影响35-37
• 3.2.5 床层内颗粒粒径对炉内气体平均停留时间的影响37-38
• 3.3 两段炉炉内床层压降及阻力损失38-42
• 3.3.1 实验流程及方法38
• 3.3.2 固定床床层内部各截面高度的压降分布38-40
• 3.3.3 固定床床层阻力损失的研究40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 热模实验研究44-60
• 4.1 实验流程及装置44-49
• 4.1.1 实验流程44-45
• 4.1.2 实验装置45-47
• 4.1.3 计量系统47-49
• 4.2 实验条件及数据分析方法49-51
• 4.3 实验结果与讨论51-59
• 4.3.1 改变煤种对二段反应的影响51-53
• 4.3.2 煤焦粒径对煤层温度的影响53-55
• 4.3.3 煤焦粒径对合成气组分和热值的影响55-57
• 4.3.4 煤焦粒径对二段碳转化率的影响57-58
• 4.3.5 煤焦粒径对煤层残炭率分布情况58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 展望61-62
• 符号说明62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67

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