基于無焰氧化的氣流床粉煤氣化特性研究.pdf

1、本課題以干煤粉的潔凈高效氣化為背景，結(jié)合無焰氧化的技術優(yōu)勢和實現(xiàn)途徑分析，設計并開發(fā)了一套以基于無焰氧化的氣流床粉煤氣化爐為主體的實驗系統(tǒng)，并在爐內(nèi)進行了冷態(tài)流場測試和熱態(tài)煤粉氣化實驗：
　　 首先，根據(jù)前人總結(jié)的無焰氧化的實現(xiàn)條件，設計了一臺基于無焰氧化的氣流床氣化爐，并以此為主體，在經(jīng)過設計計算和方案優(yōu)化后，確定了整個無焰氧化氣化實驗系統(tǒng)的設計方案，包括氣化爐本體、鼓風機、給粉系統(tǒng)、氣化劑供應系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、煤氣輸送系統(tǒng)、冷

2、卻系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)和控制及報警系統(tǒng)共十部分，最后根據(jù)此方案建立了實驗系統(tǒng)。
　　 其次，以常溫空氣為工質(zhì)，在冷態(tài)條件下使用熱線風速儀測量了單噴嘴切向進氣、單層雙噴嘴錯位切向進氣、雙層四噴嘴分級錯位切向進氣和三層六噴嘴分級錯位切向進氣等四種工況下氣化爐內(nèi)四個不同高度水平截面上36個測點的切向速度和最下層測量平面上9個測點的徑向速度，并根據(jù)實驗結(jié)果對爐內(nèi)氣流的運動特點進行了對比分析，驗證了在該氣化爐內(nèi)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)速度梯

3、度場的可行性，從冷態(tài)流場角度為在爐內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)常溫空氣無焰燃燒提供了重要支撐。
　　 最后，在氣化爐內(nèi)進行了干煤粉的氣化特性實驗，測量了單層、雙層和三層噴嘴進料工況下氧碳原子比從0.8增加到1.2時氣化爐內(nèi)溫度場、合成氣組分濃度和流速，最后根據(jù)實驗結(jié)果分析了氧碳原子比和進料方式對爐內(nèi)溫度場、合成氣組分濃度、干煤氣熱值、碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率以及煤耗等指標的影響，并最終確定三級錯位進料工況下氧碳原子比為1.0時氣化工藝參數(shù)最佳，此時爐

4、內(nèi)溫度場均勻，平均溫度較高，絕大部分區(qū)域不低于1150℃，爐膛下部反應空間溫度梯度最小，不超過8℃，并且有效氣組分(CO+H2)濃度、合成氣熱值和冷煤氣效率均達最大值，分別為35.3％、4477kJ/Nm3和75.29％，碳轉(zhuǎn)化率也處于較高水平，達到92.86％，而CO2和N2濃度則處于相對較低水平。這些氣化指標表明本氣化爐的結(jié)構(gòu)和進料方式使爐內(nèi)實現(xiàn)了具有無焰氧化特征的煤粉氣化反應，滿足了高效氣化的技術指標，證明了在本實驗系統(tǒng)平臺上進行