煤等离子气化反应器优化模拟

介绍了煤等离子气化的工艺过程及煤等离子气化反应器装置的结构形式,建立了等离子体反应器的热流场计算流体力学模型,将此模型应用于单入口、双入口及带保护气的双入口等离子反应器模拟,采用不完全乔勒斯基共轭梯度法对热流体耦合场进行求解。结果表明,采用双入口结构,可提高反应器负荷,在等离子反应器的等离子入口周边设置保护气可降低壁面结焦,当保护气的入口流速为70 m/s左右时,效果较好。     

操作参数对余热回收甲醇水蒸气重整制氢过程的影响

以模拟汽车尾气供热的甲醇水蒸气重整（MSR）制氢反应为研究对象,设计了集余热加热与MSR制氢反应于一体的肋式微反应器,考察了反应器进口热风速度、温度,反应物进口速度、温度、水醇比及顺逆流情况对MSR制氢过程的影响。计算结果表明,逆流、水醇比1.3、热风进口速度1.1 m/s、温度773 K、反应物进口速度0.1 m/s、温度493 K为该反应过程的最佳工况参数,此时甲醇转化率为99.4%,模拟汽车尾气余热的热效率为28%,反应器出口氢气的体积分数为69.6%。研究结果对开展余热综合利用及发动机尾气重整制氢掺氢燃烧的研究有借鉴意义。     

操作参数对余热回收甲醇水蒸气重整制氢过程的影响

以模拟汽车尾气供热的甲醇水蒸气重整(MSR)制氢反应为研究对象,设计了集余热加热与MSR制氢反应于一体的肋式微反应器,考察了反应器进口热风速度、温度,反应物进口速度、温度、水醇比及顺逆流情况对MSR制氢过程的影响。计算结果表明,逆流、水醇比1.3、热风进口速度1.1 m/s、温度773 K、反应物进口速度0.1 m/s、温度493 K为该反应过程的最佳工况参数,此时甲醇转化率为99.4%,模拟汽车尾气余热的热效率为28%,反应器出口氢气的体积分数为69.6%。研究结果对开展余热综合利用及发动机尾气重整制氢掺氢燃烧的研究有借鉴意义。     

低阶煤在离心双涡流反应器中的流动与传热过程

离心双涡流(CDV)反应器是内置离心力场与双涡流气旋的新型下行床反应器，契合低阶煤快速热解反应特性，但仍需理解其关键传热机制为传热速率调控提供参考。基于大涡模拟和MP-PIC(multiphase particle-in-cell)模型，研究载热颗粒为热源的CDV低阶煤热解器中气固相温度的时空分布特性。结果表明：煤颗粒升温速率可达700 K/s,满足快速热解需要，相比传统下行床，由离心力场在近壁区产生的局部高固含率可在较低的载热颗粒流量下将煤颗粒下行过程中的升温梯度提高到300 K/m以上；除了固含率，气旋长度对传热效果影响显著，相比顶部排气结构，底部排气结构的气旋长度更大，煤颗粒终温更高；底部排气结构的另一个优势在于中心区域气流温度显著低于边壁气流温度，在近壁高温区释放的初级热解产物受向心气流裹挟汇入中心低温区，由于初级热解产物二次反应的程度与其升温速率相关，中心区域的低温环境有利于抑制初级热解产物的二次反应，从而获得更高的焦油收率，且焦油含尘量也较低。     

煤快速热解制油技术问题的化学反应工程根源:逆向传热与传质

从化学反应工程的角度分析了煤热解过程中挥发物逸出方向与传热方向相反的现象,阐述了反应温度和反应时间对挥发物反应(二次反应)的不同作用,指出提高热源温度加快热解速度的方法反而会促进挥发物二次反应,导致焦油损失与结焦增加,进而提出抑制挥发物二次反应的关键是降低挥发物在反应器中的温升幅度。     

等离子体热解煤制乙炔结焦机理的研究

利用新疆长焰煤为原料在2 MW等离子体热解煤制乙炔中试装置上进行热解实验时反应器壁上有结焦物生成。为了有助于实验中减少乃至避免它们的生成,通过SEM以及XRD方法对这些结焦物进行了研究。结果表明:位于反应器不同部位处的结焦物具有不同的微观形貌。在此基础上推测了结焦物的生成机理,即混合段壁侧结焦物通过铜的催化作用生成,第1以及第2反应段壁侧结焦物由煤粉碎片所组成;相应的气体侧结焦物则分别通过气-固、气-固以及焦油的吸附/去氢反应生成。结焦物的石墨化程度往下游方向逐渐增强,这一现象由结焦物自身石墨化属性所决定。     

基于FLUENT的氯化镁热解炉流场模拟与结构优化

利用CFD软件fluent对氯化镁热解炉内气体流场进行数值模拟与仿真分析，得到炉气在热解炉内的速度流线图和温度分布云图。针对数值分析结果进行研究，与现有热解炉型进行对比并优化内部结构，使炉气在热解炉内流动更加均匀、原料在热解炉内反应更加充分，提高热解炉内气体利用率，降低能源消耗对环境的影响。优化的主要参数有：炉气进气口仰角、热解炉内壁预热温度和炉气进气口水平偏移量。模拟结果表明：适当增大炉气进气口仰角会升高热解炉内温度，最佳炉气进口仰角是45°;热解炉内壁预热温度是整个反应中影响热解炉内温度分布的重要因素，结合反应效果和经济方面考虑，最佳热解炉内壁预热温度是700 K;炉气进气口水平偏移量对热解炉内温度场的影响较为显著，最佳炉气进气口水平偏移量为0.5 m。     

球型热载体回转窑褐煤热解过程的传热模型

为了了解热载体球煤粉热解过程的传热机理,建立了热载体球回转窑褐煤热解的传热模型并进行了模拟。结果表明:在热载体和煤的初始温度分别为973.15K和373.15K,煤粒径为6mm,热载体与煤质量比为6时,在330s后系统温度达到平衡,约786K。煤颗粒密度的变化以及热解气与热载体对流换热对系统的温度变化的影响较小,反应热对传热速率和平衡温度影响较大。     

焦煤预热调湿过程煤脱湿动力学

利用实验室气力脱湿小试装置考察了流化床和模拟输送床热气流时,不同气体温度、气速和煤粒径条件下洗精煤的脱湿特性.结果表明,在流化床条件下,气体温度503～543K、气速3.0～4.5m/s时,粒径3mm的煤在5s内可脱湿到含水6%～9%(ω);在模拟输送床热气流条件下,气体温度423～523K、气速7～10m/s时,粒径3mm的煤在5～7s内可脱湿到含水6%～9%(ω).且两种条件下脱湿动力学符合Page模型.     

甲烷化反应工艺流程和反应器模拟

通过分析绝热反应曲线和反应过程CO转化率曲线,设计可行的多级绝热固定床甲烷化工艺流程,得到了一个第一甲烷化反应器循环比为3.0,反应器个数为3的甲烷化反应系统。建立绝热固定床反应器的一维拟均相数学模型,在工业操作条件下,分析了该流程中3个甲烷化反应器内的温度和摩尔分数分布规律。在合成气的进料速度800 kmol/h,进料温度553 K,操作压力为3.0 MPa,氢碳物质的量比约为3.0,循环比为3.0的条件下,模拟结果表明:物料在3个反应器出口的温度分别为879,725,611 K;甲烷干基摩尔分数分别为53.48%,79.24%和95.49%;CO在3个反应器出口的转化率分别为82.18%,99.41%和100%。第3反应器出口CH4干基摩尔分数为95.49%,满足了工业生产要求。     

煤等离子气化反应器的火用分析

等离子煤气化技术是煤气化的潜在技术,降低煤等离子气化反应器的能耗是该反应器系统优化的重要方面。文中给出了煤等离子气化的工艺过程及煤等离子气化反应器装置的结构形式,通过进行煤等离子气化反应器系统的热力学分析,得出该反应器系统的火用分析模型,分析火用损失产生的原因,提出降低火用损失的措施,改进后的反应器系统采用顺、逆流多级热传递及原料预热等热量利用方式。实验结果表明,改进后的反应器系统的火用损失由改进前的629.4 kJ/kg下降为472.3 kJ/kg,减少了24.9%,为系统优化提供依据。     

等离子体煤气化反应器内部流动数值模拟及设计优化的初步研究

本文对一种等离子体煤气化反应器内部湍流、两相流动和燃烧化学反应等复杂流动现象进行了三维数值模拟 ,得出了其内部的温度分布、速度分布和组分浓度分布 ,在对计算结果进行分析的基础上 ,提出了等离子体煤气化反应器的一种优化设计方案 ,并对此方案进行了不同等离子体流速下的数值模拟和比较分析 ,以确定气流参数的最佳匹配 ;数值分析结果表明 :改进的设计方案和气流参数匹配提高了等离子体热源利用的效率和煤气转化的效率     

等离子体裂解煤制乙炔的工程化进展

简述了等离子体裂解煤制乙炔的原理和工艺流程,介绍了在工程化过程中遇到的问题和研究进展及国内外中试水平上实验装置及其运行情况。     

煤等离子热解制乙炔反应器可用能利用研究

介绍了煤等离子热解制乙炔的工艺过程及煤等离子热解制乙炔反应器装置的结构形式。通过对煤等离子热解反应器系统的热力学分析,得出了该反应器系统的分析模型,分析了（yong）损失产生的原因,提出降低损失的措施。改进后的反应器系统采用淬冷器、换热器的多级热传递及原料的预热等热量利用方式。实验结果表明,改进后的反应器系统的（yong）损失由改进前的591．4kJ／kg—coal下降为448．0kJ／kg—coal,减少了24．2％。     

热等离子体裂解煤制乙炔下行反应器的研究进展

从反应器的工艺开发角度探讨了热等离子体裂解煤制乙炔下行反应器的研发进程,分析了热等离子体裂解煤制乙炔的快速连串反应特点,对比了下行及上行两种不同类型反应器对能耗及乙炔收率的影响,评述了下行床传递性能的显著优点,进而从超短接触反应、高乙炔收率与流体动力学角度出发指出了热等离子体下行床的集成工艺是裂解煤制乙炔工艺的合理选择。最后提出了制约该工艺实际连续生产的严重结焦难点与解决的方法。     

裂解煤制乙炔的热等离子体发生器概述

热等离子体具有高温、高焓值和高反应活性等优点,可以用于裂解煤制取乙炔的工艺中。目前已运行的一些等离子体裂解煤制乙炔装置已经达到了中试规模。在此工艺流程中等离子体发生器是核心。介绍了一些裂解煤制乙炔工艺常见的热等离子体发生器,主要是电弧等离子体发生器,其中着重介绍各种类型的直流电弧等离子体发生器,包括直线式、同轴式和V型等离子体发生器。简述了多孔阳极等离子体发生器以及煤制乙炔等离子体发生器所面临的一些问题。     

煤粉上出料式发送罐气力输送特性

在常压上出料式发送罐气力输送试验台上,以氮气为输送介质,研究煤粉气力输送特性。通过试验分析了流化风量、充压风量、提升管入口处气体注入速度对煤粉质量流量、固气比等特征参数的影响,并将典型试验工况与高压输送进行了比较。结果表明：随着流化风量的增大,煤粉质量流量、固气比均呈现先增大后减小的趋势。随着充压风量的增大,煤粉质量流量逐渐增大,固气比呈现先增大后减小的趋势。随着提升管入口处注入速度的增大,煤粉质量流量逐渐增大,固气比呈现先增大后减小的趋势。与高压输送相比,常压输送的质量固气比较高,气耗率及输送能耗较低。     

热等离子体煤制乙炔裂解气烃类循环过程分析

针对等离子体煤裂解制乙炔过程, 提出了将过程裂解气中副产的烃类分离, 循环输入等离子体反应器的新型工艺流程。基于新疆天业2 MW示范平台装置的典型运行参数, 采用热力学分析手段, 理论上分析了该工艺流程对于体系乙炔产量、单位质量乙炔煤耗和裂解电耗等的影响。结果表明, 裂解气烃类循环可以有效提高裂解气中乙炔浓度和产率, 同时减少煤粉输送气等流程气体的使用。典型操作条件下, 采用裂解气烃类循环工艺可以增加35.6%的乙炔收率和13.4%的氢气收率, 降低30%的单位乙炔煤耗和裂解电耗, 是高效可行的优化方案。     

等离子体裂解煤制乙炔技术的研究进展

回顾了国内外等离子体裂解煤制乙炔的研究概况,介绍了国内近年来在理论研究和试验研究方面取得的进展,分析了该工艺的经济效益和社会效益,对等离子体裂解煤制乙炔主要技术瓶颈和成果进行了讨论,提出了下一步的研究方向。