煤气化特性分析

煤的分级转化技术不仅可以实现煤炭资源的高效利用,还可以有效解决煤燃烧过程中的环境污染问题。文中基于煤的分级转化,在小型流化床煤气化试验台上研究了富氧条件下汽煤比、氧煤比对床层温度、煤气成分、煤气热值等参数的影响,并与富氧气化的结果进行对比分析,研究表明:随着汽煤比的增加,煤气中CO和H2的含量显著增加;随着氧煤比的增加,煤气的热值显著提高;在富氧/水蒸气条件下产生的煤气的热值远高于富氧条件下产生的煤气的热值。     

煤气化半焦增压流化床燃烧特性中试试验研究

在热输入为1 MW增压流化床燃烧中试试验装置上,对加压煤部分气化得到的气化半焦进行了加压燃烧试验研究。试验结果表明,煤气化半焦增压流化床燃烧中试装置的各分系统设计合理,全系统能协调、稳定运行。在燃烧室压力0.5 MPa,燃烧温度900℃,过剩空气系数1.2～1.3,流化速度1.1～1.2 m/s条件下,半焦的燃烧效率达到99%以上,飞灰含碳量在2%以下;此外,还发现适当提高半焦燃烧的床温和一个适宜的空气过剩系数有利于半焦的充分、稳定燃烧,而飞灰循环对提高半焦燃烧效率非常有益。     

带煤气化功能循环流化床锅炉的探讨

概述了带煤气化功能循环流化床“三联供”锅炉技术的特点，介绍了为使正常运行所采取的一些措施，并对煤的热解理论作了探讨。     

喷动流化床煤气化技术研究的发展

本文论述了喷动化床煤气化技术的原理、优点以及国内外的主要技术进展，并结合当前国内外的研究情况从气化特性试验研究、机理模型研究、工业应用研究三个方面进行了分析，指出了喷动流化床煤气化技术的发展前景以及今后研究方向。     

压力对喷动流化床煤气化影响数值模拟

借助CFD(Computational fluid dynamics)软件平台首次建立了三维喷动流化床气化动力学模型.此模型包含了以下子模型:气固流动模型,煤的挥发分析出模型,焦炭气化反应模型,气相间的均相反应模型.此模型重点考察了操作压力的变化对煤气化的影响.当压力为0.1MPa时,一氧化碳,氢气,甲烷的摩尔分数分别为8.75%,10.5%,3%,压力为0.3Mpa时,一氧化碳,氢气,甲烷的摩尔分数分别为11.2%,12.81%,4.27%.煤气质量在加压后有了明显的提高,并通过试验结果进行了验证.     

炭化气氛对黑液煤浆及不同煤种气化反应特性的影响

煤气化前阶段的炭化气氛(温度、时间)影响到煤焦的气化反应特性.采用不同的炭化温度和炭化时间制备了黑液水煤浆、普通水煤浆以及其他5种煤的焦样,得到了各种煤焦气化反应的碳转化率;同时,通过扫描电子显微镜分析手段鉴别焦炭表面孔隙分布情况.试验结果表明,相同炭化气氛下得到的7种不同煤焦中,黄陵煤焦的气化活性最高,说明煤化程度越高反应性越低;由于黑液中有机物和无机物钠盐的影响,黑液水煤浆焦的气化特性高于普通水煤浆焦和新汶煤焦.煤焦的气化反应性,不仅与煤阶有关,还和煤焦中含氧官能团和无机化合物的含量有关,同时煤浆中外在添加的无机物组分也影响到煤焦的气化活性.     

循环流化床煤气化细粉灰硫氮转化分析

利用热重质谱联用(TG-MS)研究气化细粉灰燃烧过程SO2和NOx的生成特性,利用X射线光电子能谱仪(XPS)对比分析煤及相应气化细粉灰中硫、氮的赋存形态,考察煤在循环流化床气化转化为气化细粉灰的过程中硫、氮赋存形态及含量的变化。结果表明:与煤相比,气化细粉灰中的硫、氮元素结合能高,燃烧过程中SO2、NO释放温度升高;气化细粉灰中硫化物硫、硫酸盐硫减少,噻吩硫、亚砜硫增加;各形态氮含量均降低,不同形态氮元素析出率不同。     

天然焦-H2O催化气化反应特性

在流化床气化试验装置上进行了天然焦-H2O催化气化反应试验,考察了催化剂种类、混合催化剂配制方式及其添加量对煤气产量、碳转化率和煤气热值等的影响.结果表明,Ca基、Fe基和Cu基硝酸盐均能有效地促进气化反应,但催化效果有所差异,由好到差的顺序为Cu基Fe基Ca基;当Ca基、Fe基和Cu基硝酸盐按10:35:55机械混合时,可实现3种催化剂的最优配制;当最优配置催化剂添加量为3%时能得到最佳的催化效果和经济性.     

温度对中试规模的喷动流化床煤部分气化行为的影响

在构建的热输入2MW的中试规模加压喷动流化床部分气化试验装置上,对徐州烟煤的加压部分气化行为进行了研究.重点考察了气化温度对煤气成分、煤气热值、碳转化率和煤气产率等气化指标的影响.研究结果表明,煤气各组分的浓度,特别是甲烷浓度对气化温度非常敏感,碳转化率和煤气产率随温度的升高而增加,在试验的温度区间内,温度对煤气热值影响不大.部分气化炉所产生的煤气和半焦的热值均满足第二代增压流化床联合循环发电系统的要求.     

煤的富氧气化特性研究

根据煤不同组分和不同反应阶段的特点,实施煤的热解、气化、燃烧分级转化,可以使煤气化技术简化,并有效解决煤中污染物的脱除问题。基于分级转化的思想,在小型流化床实验台上,采用枣庄烟煤为主要原料,研究了氧气浓度和空煤比对气化过程的影响,并与空气气化的结果进行对比分析,可为研究煤部分气化及半焦燃烧集成提供理论依据。     

加压流化床煤气化计算模型研究

为了探索大型加压流化床煤气化的最佳操作条件和设计参数,建立了针对加压流化床气化方式的计算模型,包括颗粒模型、气相模型、气泡模型和焓平衡模型,分析了单位给煤量、氧量和水蒸气等操作参数对碳转化率、产气量和冷煤气效率等参数的影响,并确定了给煤量的最佳操作范围.结果表明:初期碳转化率均保持在99%以上,对于相同床面积的气化炉,可通过提高反应压力来提高气化炉处理量;反应压力由1.5MPa提高到2.1MPa时(提高40%),单位煤产气量可增加34%以上;反应压力为2.1 MPa时,给煤量的最佳操作范围为2.0~2.5kg/(m2·s);氧煤比为0.6~0.7时,冷煤气效率可达到77%;生成气体的热值与水蒸气比成正比.     

温度对喷动流化床煤气化影响的数值模拟

建立了基于CFD的三维非稳态的喷动流化床煤气化动力学模型,考察了温度对喷动流化床煤气化影响。此模型包含了以下子模型：气固流动模型,煤的挥发分析出模型,焦炭气化反应模型,气相间的均相反应模型。焦炭的非均相反应的速率由气体的扩散和化学反应动力学共同控制,气体的均相反应可以作为二级反应来处理。试验结果和模拟的计算结果进行了对比,验证的结果表明了此CFD模型可以用来预测煤气化的反应过程。     

流化床部分煤气化实验研究

在一台小型流化床部分煤气化气化炉上,以空气和水蒸气为气化剂,在不同操作条件下(给煤量、流化风量和蒸气量),进行了三种不同煤种的气化实验。研究结果表明,床温随给煤量和蒸汽量的增加以及流化风量的减小而降低;在一定范围内。煤气中CO含量随给煤量、流化风量和蒸汽量的增加以及煤化程度的降低而升高;煤气中H2含量随给煤量和煤化程度的升高以及流化风量和蒸汽量的减小而降低;CH4含量随给煤量的增加而增加,随流化风量、蒸汽量和煤化程度的升高而降低。另外,煤化程度升高,生成煤气的热值减小。     

流化床中生物质气化的数值模拟

基于欧拉多相流模型,自编化学反应子模型,通过建立生物质流化床气化动力学模型,对某实验室规模的流化床生物质气化炉进行了数值模拟,研究了蒸汽与生物质的质量比（mS/mB）、生物质粒径对产气组分、蒸汽分解率等的影响.结果表明：mS/mB增大,H2体积分数先上升后保持不变,而CO和CH4的体积分数先下降后几乎不变,蒸汽分解率下降;生物质粒径减小有利于气化过程,使CO和H2的体积分数明显上升;计算结果和试验结果基本吻合,表明基于欧拉多相流的动力学模型能对流化床中生物质的气化进行比较准确的模拟.     

干煤粉加压气流床气化试验研究

介绍了36t/d加压气流床气化中试装置主要设备、工艺流程及工艺条件的选择,并给出试验研究中多个煤种在气化压力3.0MPa、投干粉煤量1t/h条件下取得的主要试验数据。从试验数据看出,干法气化指标明显优于水煤浆气化,主要是CO2含量低,有效成分(CO H2)含量高(均大于89%),证明了干煤粉气化的优越性。试验结果基本达到预期目的,积累了干粉煤气流床气化数据。     

生物质气化制氢中的流化床工艺选择

可再生的生物质及其他含碳燃料气化后能够产生富氢气体。通过回顾生物质气化技术,从现有的10种气化工艺中筛选出3种可用于生物质制氢的气化工艺:FERCO Silvagas、MTCI和FICFB工艺,并加以详细介绍。同时分析了将流化床应用在生物质气化制氢工艺中的优点及需要进一步开展的研发工作。     

生物质气化影响因素分析

阐述了生物质定义、特点及生物质气化原理,综述了生物质在流化床气化中,气化剂、原料粒径、温度、压力、原料前处理等操作条件对生物质气化产品组成的影响,讨论了煤与生物质共气化的协同作用,指出了生物质流化床气化的技术关键。     

高温鼓泡流化床的压力波动

在内径82mm，高1500mm的不锈钢流化床中，采用4种不同粒径加压流化床灰为实验物料，通过统计分析，功率谱分析和小波分析研究了流化床操作温度由室温至1000℃变化时压力波动行为。研究显示，灰在不同温度下随着流化数增加压力波动偏差增大。B类颗粒，流化数相同时，床层温度升高，压力波动标准偏差减小不明显。D类灰，当流化数相同时，床层温度升高使得压力波动标准偏差减小。在同样的温度下，随着流化数的增加，主频减小。高温鼓泡流化床压力波动信号包含低频成份和高频分份，高频成份较小。压力信号通过离散小皮变换可分解为5尺度的近似信号和1到5尺度的细节信号，5尺度细节信号图上幅值大于平均幅值的尖峰数代表了气泡生成数。