基于無(wú)焰氧化的干法煤粉氣化特性研究.pdf

1、煤氣化技術(shù)是解決未來(lái)能源、環(huán)境和能源安全戰(zhàn)略的核心技術(shù)之一，而我國(guó)煤炭的特點(diǎn)是高灰熔點(diǎn)煤的儲(chǔ)量多，現(xiàn)有的氣流床氣化技術(shù)大都無(wú)法滿足其高效氣化的要求，因此亟待研發(fā)適合高灰熔點(diǎn)煤的先進(jìn)煤氣化技術(shù)。由于氣化爐是煤氣化技術(shù)中的最關(guān)鍵設(shè)備，因此，本文以高灰熔點(diǎn)煤的高效氣化為背景，歸納分析了各種先進(jìn)干煤粉氣流床氣化爐的爐型結(jié)構(gòu)，將無(wú)焰氧化技術(shù)應(yīng)用于粉煤氣化，提出了一種基于無(wú)焰氧化的新型干法進(jìn)料煤粉氣化爐，進(jìn)行了爐內(nèi)冷態(tài)、煤粉氣化的熱態(tài)試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算

2、，分析了高灰熔點(diǎn)煤在該氣化爐中的氣化特性，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)氣化爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了無(wú)焰氧化分級(jí)氣化爐，對(duì)高灰熔點(diǎn)煤在該氣化爐中氣化特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與分析。
　　 首先，對(duì)各種先進(jìn)干煤粉氣流床氣化爐的爐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總結(jié)與分類，逐一分析了每種類型的爐型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、流場(chǎng)特性、溫度分布及優(yōu)缺點(diǎn)；根據(jù)不同形態(tài)燃料實(shí)現(xiàn)無(wú)焰氧化的技術(shù)特征和形成機(jī)理，歸納得出了實(shí)現(xiàn)無(wú)焰氧化技術(shù)的兩條途徑。由此設(shè)計(jì)了一種新型干煤粉氣流床氣化爐，并論證高灰熔

3、點(diǎn)煤在該氣化爐上實(shí)現(xiàn)高效氣化和液態(tài)排渣的可行性進(jìn)。
　　 其次，使用熱線風(fēng)速儀測(cè)量了冷態(tài)條件下煤粉氣化試驗(yàn)爐爐內(nèi)速度分布，分析單噴嘴切向進(jìn)風(fēng)、雙噴嘴錯(cuò)位切向進(jìn)風(fēng)和四噴嘴分級(jí)錯(cuò)位切向進(jìn)風(fēng)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(dòng)特性，以冷態(tài)試驗(yàn)方法驗(yàn)證該煤粉氣化爐實(shí)現(xiàn)煤粉無(wú)焰氧化的可行性。
　　 再次，搭建了一套小型煤粉氣化試驗(yàn)裝置，完成了系統(tǒng)調(diào)試，進(jìn)行了高灰熔點(diǎn)煤干法進(jìn)料氣化試驗(yàn)，觀察爐內(nèi)氣化反應(yīng)的火焰圖像特

4、征；研究不同工況下的爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布情況和煤氣化特性，尋求高灰熔點(diǎn)煤在基于無(wú)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(yàn)。
　　 進(jìn)而，建立煤粉氣化爐的物理和數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用概率密度函數(shù)(PDF)方法對(duì)高灰熔點(diǎn)煤在基于無(wú)焰氧化的煤粉氣化爐內(nèi)的氣化過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算，參照小試的試驗(yàn)工況，驗(yàn)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(duì)高灰熔點(diǎn)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(diǎn)煤在該氣化爐中氣化