基于無焰氧化的干法煤粉氣化特性研究.pdf

1、煤氣化技術是解決未來能源、環(huán)境和能源安全戰(zhàn)略的核心技術之一，而我國煤炭的特點是高灰熔點煤的儲量多，現(xiàn)有的氣流床氣化技術大都無法滿足其高效氣化的要求，因此亟待研發(fā)適合高灰熔點煤的先進煤氣化技術。由于氣化爐是煤氣化技術中的最關鍵設備，因此，本文以高灰熔點煤的高效氣化為背景，歸納分析了各種先進干煤粉氣流床氣化爐的爐型結(jié)構，將無焰氧化技術應用于粉煤氣化，提出了一種基于無焰氧化的新型干法進料煤粉氣化爐，進行了爐內(nèi)冷態(tài)、煤粉氣化的熱態(tài)試驗和數(shù)值計算

2、，分析了高灰熔點煤在該氣化爐中的氣化特性，并以此為基礎，對氣化爐的結(jié)構進行了優(yōu)化，提出了無焰氧化分級氣化爐，對高灰熔點煤在該氣化爐中氣化特性進行了數(shù)值計算與分析。
　　 首先，對各種先進干煤粉氣流床氣化爐的爐型結(jié)構進行了總結(jié)與分類，逐一分析了每種類型的爐型結(jié)構特點、流場特性、溫度分布及優(yōu)缺點；根據(jù)不同形態(tài)燃料實現(xiàn)無焰氧化的技術特征和形成機理，歸納得出了實現(xiàn)無焰氧化技術的兩條途徑。由此設計了一種新型干煤粉氣流床氣化爐，并論證高灰熔

3、點煤在該氣化爐上實現(xiàn)高效氣化和液態(tài)排渣的可行性進。
　　 其次，使用熱線風速儀測量了冷態(tài)條件下煤粉氣化試驗爐爐內(nèi)速度分布，分析單噴嘴切向進風、雙噴嘴錯位切向進風和四噴嘴分級錯位切向進風三種不同空氣入爐方式和不同空氣流量情況下的爐內(nèi)氣流流動特性，以冷態(tài)試驗方法驗證該煤粉氣化爐實現(xiàn)煤粉無焰氧化的可行性。
　　 再次，搭建了一套小型煤粉氣化試驗裝置，完成了系統(tǒng)調(diào)試，進行了高灰熔點煤干法進料氣化試驗，觀察爐內(nèi)氣化反應的火焰圖像特

4、征；研究不同工況下的爐內(nèi)溫度場分布情況和煤氣化特性，尋求高灰熔點煤在基于無焰氧化煤粉氣化爐中氣化的合適工況參數(shù)，為后續(xù)研究積累經(jīng)驗。
　　 進而，建立煤粉氣化爐的物理和數(shù)學模型，運用概率密度函數(shù)(PDF)方法對高灰熔點煤在基于無焰氧化的煤粉氣化爐內(nèi)的氣化過程進行了模擬計算，參照小試的試驗工況，驗證了氣化爐模型；分析了不同氧碳原子比、蒸汽煤比和氣化壓力對高灰熔點煤氣化特性的影響，并可視化地研究在典型工況下高灰熔點煤在該氣化爐中氣化