煤气化辐射废锅内高温气固两相流动传热传质数值研究

基于欧拉-拉格朗日方法对煤气化辐射废锅内高温气固两相流动传热传质特性进行了三维数值计算,水冷壁上的灰渣沉积过程采用熔渣沉积反弹模型描述。结果表明:灰渣沉积主要发生在辐射废锅的中下部,射流区流速和温度在距离底部5.5 m处迅速衰减,灰渣厚度和导热热阻在此处迅速增加,对流辐射复合换热系数和传热系数在此处迅速下降;随着入口温度的升高,壁面沉积厚度和导热热阻逐渐升高,对流辐射复合换热系数和传热系数由于温差的影响也逐渐升高;随着操作压力的升高,壁面沉积厚度和导热热阻逐渐下降,对流辐射复合换热系数和传热系数逐渐升高。     

二次氧量对分级气化炉气化特性的影响

分级给氧气流床气化炉具有碳转化率高、炉内混合过程强烈、喷嘴附近温度较低等优点。本文采用CFD数值模拟的方法研究了二次氧量变化对气化炉运行特性的影响,分析比较了不同二次给氧量下相交射流火焰特性的变化,及相交射流对煤气化炉炉内整体混合过程、煤气化特性的影响。发现当二次给氧量下降时,受炉内回流流场的影响,二次火焰明显随回流发生偏斜,壁面温度升高。当二次给氧量小于总给氧量的8%时,其射流动量不足以影响主射流产生的宏观流场。     

分源预测法在厚煤层瓦斯涌出量预测研究中的应用

 论述了分源预测法的技术原理,综合考虑瓦斯涌出量的开采技术因素与自然因素等影响,结合井田的瓦斯涌出量资料,运用分源预测法于开滦（集团）荆各庄矿中采用分层技术开采的9#煤未采区瓦斯涌出量预测研究,提示了9#煤的瓦斯涌出量与煤层标高密切关系,确定了其误差来源,为煤层的正常开采提供重要的理论依据。     

石油焦燃烧反应活性及循环流化床燃烧实验

用热天平详细研究了某石油焦的燃烧特性,并在一台小型循环流化床实验台上进行了燃烧实验,同时还对6个煤种进行了相同的实验以便对比。结果表明,石油焦具有良好的反应活性,好于无烟煤,灯拟于贫煤。在循环流化床中燃烧时,二次风率宜在35％－50％,以达到较高的燃烧效率。研究结果为燃用石油焦的循环流化床锅炉设计提供了依据。     

煤液化残渣萃余物与煤共气化的灰渣特性

与煤共气化是实现煤直接液化残渣萃余物(ER)资源化利用，提升煤直接液化工程整体经济性的重要途径。气化过程灰渣的流动性是影响气化操作条件的重要参数，利用灰熔点仪、高温旋转黏度计、XRD及SEM等测试手段考察了ER与煤共气化的灰渣熔融特性、黏温特性及晶体特性，并结合壳牌气化装置入炉煤配比和操作条件，从灰化学角度确定ER的最佳掺混比例及气化操作窗口。结果表明：ER属于高灰、高铁、高钙、高硫物质，且其灰成分偏碱性，随煤中ER添加量增大，掺混后的灰分、铁含量和硅铝比逐渐增大。当萃余物质量分数超8%,全液相温度T_liq降低，但萃余物添加量超20%时，熔渣类型从玻璃渣转变为结晶渣。XRD与SEM分析结果表明钙长石的析出造成熔渣类型改变，钙长石的析出主要是因为萃余物的添加使熔渣黏度降低，熔渣中团簇的扩散能力增强，有利于结晶行为。结合Shell气化炉的操作条件及对煤灰中铁含量的要求，当萃余物添加量为10%时，共气化熔渣适合气化炉排渣，对应的排渣窗口为1 335～1 557℃。该研究结果为ER与煤共气化提供指导，提高煤直接液化流程的经济性。     

基于Aspen Plus的废锅流程粉煤气化炉稳态流程模拟

粉煤气流床具有氧耗低、煤耗低、碳转换率高等优点，在工业中应用广泛。废锅流程可有效回收粉煤气化炉产生的粗合成气余热，从长远角度看更为经济环保。基于Aspen Plus建立了废锅流程粉煤气化炉稳态流程模型。在建模过程中，由于粗合成气进入辐射废锅时温度较高，需将辐射废锅内进一步的气化反应考虑在内。依据工程经验数据，将散热损失和碳转化率考虑在模型内，并与工业现场数据对比验证了模型的准确性。基于搭建的模型，研究了氧煤比、蒸汽煤比、碳转换率对气化参数的影响。研究结果表明，合成气有效成分随氧煤比的增加先急速增加后缓慢减少，在氧煤比为0.5时达到峰值。氧煤比低于0.5时，气化温度随着氧煤比的增加缓慢增长；氧煤比在0.5～0.9时，气化温度随氧煤比的增加剧烈增长；氧煤比高于1时，气化温度几乎不随氧煤比的增加而变化。考虑到气化温度不能低于煤种的熔融温度以利于炉内排渣，运行时应控制氧煤比高于0.6。合成气中有效成分(CO+H₂)含量随蒸汽煤比的增加几乎呈线性降低，随碳转化率的增加而增加；气化温度随蒸汽比和碳转化率的增加而降低。     

非牛顿熔渣冷却析晶行为研究进展

气化技术是煤化工的龙头技术，气流床气化炉具有燃料适用广、转化率高等优势，是大型煤气化的发展方向。由于原料组分或操作条件变化，反应后的灰熔渣在流动过程中会因晶体析出呈现非牛顿流体特性，造成排渣不畅，因此掌握炉内熔渣析晶行为对控制熔渣的流变特性及设备稳定运行有重要指导意义。论述了非牛顿熔渣析晶行为研究，分析了灰渣中结晶行为的影响因素。不同过冷度带来的晶体生长驱动力不同，从而影响晶体生长速率。增大冷却速率会导致晶体孕育时间不足，晶体生长较小。冷却速率超过熔渣的临界冷却速率时，熔渣呈现玻璃体状态。熔渣中主要成分变化导致熔渣的扩散特性及晶体类型改变，熔体碱性组分增加会促进熔渣结晶。此外，不同晶体种类，晶体大小和形状、固液界面析晶反应、晶体生长速率等均发生变化，从而引起流变特性变化。因此，总结了熔渣中几种常见晶体(钙长石、黄长石和尖晶石)的生长特性，以及晶体对熔渣流变特性的影响。对于非牛顿气化渣，晶体析出种类及对应的晶体生长特性仍不明确，有待进一步研究。通过晶体生长预测和控制来调节熔渣流变行为，将实现炉内液态渣层沿程流动的黏度变化预测，对于优化工程中液态排渣炉内熔渣流动有重要指导意义。     

掺混城市污泥对神木煤成浆特性的影响

将城市污泥以不同质量比掺入神木煤制备污泥煤浆，利用安东帕C-LTD80/QC型旋转流变仪考察了污泥掺混质量比(α)对污泥煤浆的最大成浆浓度、流变性、触变性和稳定性等成浆特性的影响。借助FTIR和SEM表征煤、污泥及水煤浆，探讨掺混城市污泥影响神木煤成浆性能机制。结果表明：水煤浆及污泥煤浆流变特性均符合幂定律模型τ=Kγⁿ,随着α的增大，污泥煤浆表观黏度增大，最大成浆浓度降低，浆体流变性指数n减小，剪切稀化特性明显，浆体更加趋向于假塑性流体；同时，α的增大也会使得浆体触变环面积增大，进一步导致浆体触变性增强；此外，加入污泥制备的污泥煤浆，浆体产生沉淀时间明显延长，其析水率与相同成浆浓度下的水煤浆的析水率相比明显降低，说明适当的污泥掺混量有利于改善浆体的稳定性。通过FTIR及SEM分析可知，污泥填充了煤粉颗粒之间的空隙，在浆体内部形成较强的空间结构，这种作用是导致掺混污泥后浆体的表观黏度增大、最大成浆浓度降低、稳定性提高的主要原因。在尽可能提高污泥掺混比例的条件下，当α为0.12,污泥煤浆的最大成浆浓度为60.42%时，浆体的成浆性能良好，满足工业要求。