增壓循環(huán)流化床煤氣化試驗研究.pdf

1、相對于鼓泡流化床煤氣化而言,循環(huán)流化床煤氣化具有煤種適應(yīng)性強、氣化強度高和碳轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點,已成為國內(nèi)外研究的熱點。本文在自主設(shè)計和制造的加壓循環(huán)流化床煤氣化試驗臺上,通過冷態(tài)試驗、熱態(tài)試驗和數(shù)值模擬等手段對加壓循環(huán)流化床煤氣化進行了較為系統(tǒng)地研究,為今后的中試試驗及工業(yè)化應(yīng)用提供了理論依據(jù)和設(shè)計基礎(chǔ)。
　　 本文首先在由有機玻璃制成的冷態(tài)試驗臺上對流化床內(nèi)氣固兩相流動進行了研究。通過將Shannon信息熵及熵增理論用于分析流化

2、床壓差脈動時間序列信號,結(jié)合流化床內(nèi)復(fù)雜的氣固流動特性,建立了信息熵及熵增與氣固流化床流動特性之間的關(guān)聯(lián),分析了表觀氣速與流化床內(nèi)流動特性的關(guān)系。結(jié)果表明:Shannon信息熵和熵增可以很好地反映流化床內(nèi)氣固兩相流動特征信號的復(fù)雜程度和穩(wěn)定程度。
　　 其次在加壓循環(huán)流化床煤氣化熱態(tài)試驗臺上進行了冷態(tài)試驗研究,測量了布風板空板阻力特性和物料的臨界流化速度。并針對循環(huán)流化床物料的循環(huán)量,研究了不同床層溫度條件下返料料腿高度及表觀風

3、速對提升管局部顆粒濃度的影響,結(jié)果表明:局部顆粒濃度隨著表觀風速的提高而逐漸增大,隨著氣化爐溫度的提高而逐漸減??；當返料料腿高度超過返料管一半高度時,可以保證流化床循環(huán)量的穩(wěn)定性。
　　 再次,以空氣和水蒸氣為氣化劑,在加壓循環(huán)流化床煤氣化熱態(tài)試驗臺上對淮北煙煤進行了氣化試驗,研究了氣化溫度、氣化壓力、氣化劑預(yù)熱溫度、空煤比及汽煤比對氣化特性的影響。試驗結(jié)果表明:氣化溫度是影響加壓煤氣化工藝的主要因素,氣化溫度在一定范圍內(nèi)可使得

4、氣化反應(yīng)最佳；在加壓條件下,氣化反應(yīng)的煤氣熱值和碳轉(zhuǎn)化率都較常壓有所提高；氣化劑預(yù)熱溫度、空煤比及汽煤比都是通過間接引起氣化溫度的變化,而對氣化反應(yīng)產(chǎn)生影響；空煤比和汽煤比分別存在一個最佳值,使得煤氣熱值和碳轉(zhuǎn)化率達到最大。
　　 最后,為了進一步研究壓力對煤氣化過程的影響,以顆粒動力學為理論基礎(chǔ),采用雙歐拉氣固流體動力學模型,導(dǎo)入傳熱、傳質(zhì)、煤氣化反應(yīng)子模型,建立了簡單的加壓流化床煤氣化動力學數(shù)學模型,并進行了模擬計算。模擬結(jié)