气流床煤气化的技术现状和发展趋势

气流床煤气化是煤高效洁净利用的关键技术。综述了具有代表性的气流床煤气化技术的应用现状,探讨了影响水煤浆气化的主要因素,如烧嘴、耐火砖、激冷环等,分析了干煤粉气化的技术优势和存在的问题,并阐述了发展趋势。水煤浆气化已积累丰富经验,而干煤粉气化的实践较少,应用于化工领域还有待工程检验。基于国内煤气化技术的研究开发现状和工业运行情况的分析,提出了发展我国煤气化技术的战略。     

气化炉与辐射废锅接口壁面熔渣流动数值模拟

应用商业软件FLUENT,对用于200 MW级IGCC发电的2 000 t 煤/d级多喷嘴对置式水煤浆气化炉接口内合成气和熔渣的流动进行了模拟与研究.经过合理简化和假设,建立了数学模型.采用重整化群(RNG)k-ε湍流模型计算接口内湍流流动,应用VOF模型对熔渣层与合成气相界面进行追踪,应用DTRM模型进行辐射模拟计算.模拟结果表明:在接口倾角小于35.时,熔渣不能顺利流下,将不断堆积且很可能形成渣堵;而在较大倾角以及接口直筒段内,熔渣均能稳定挂壁并对耐火砖层或水冷壁形成保护,且不同角度下的渣层厚度变化不大.分析了熔渣在流动过程中的现象及特征.经检验,模拟结果与相关文献及实验结果吻合较好.     

突出实践教育的新时期锅炉原理课程教学模式探索和实践

本文分析和阐述了突出实践教育的新时期锅炉原理课程教学实践和改革探索的主要内容、主要创新点及应用情况。实践证明,以突出实践教育为主线,以建立直观系统的认识、强化创新实践能力为 抓手,构建“五位一体”的锅炉原理课程教学模式,有利于建立新时期能与动力工程类专业核心课程教学新平台,全面提升学生的专业素质和实践能力,从而适应和满足新时期能源与动力工程专业发展的要求和学生综合素质培养的要求。     

气流床气化炉水冷壁结渣特性的实验研究

搭建了小型气流床水冷壁气化炉实验平台，进行水冷壁结渣实验，验证了“以渣抗渣”的思想，为气化炉水冷壁衬里的工业应用提供理论依据．研究了炉内火焰温度、壁温、循环水量等因素对渣的分布及形态的影响，以及渣层对水冷壁的保护作用．结果表明，熔渣对炉壁保护作用明显；循环水影响着水冷壁的正常运行；炉内温度及壁温是影响渣形态和渣分布的主要因素．     

水煤浆气流床气化过程中氮的迁移

在四喷嘴对置式气流床气化炉中,考察了水煤浆在不同氧碳比气化条件下HCN、NH₃、NO和N₂的轴径向浓度。结果表明：氮污染物(HCN、NH₃、NO)在喷嘴平面处即产生并浓度最高,其主要来源于煤粒快速热解时析出的挥发分,远离喷嘴平面时三者浓度大幅降低并大多转化为N₂,且氧碳比增高有利于N₂的生成,气化室出口处浓度N₂>HCN>NH₃>NO;流场分布使气化室出口附近径向浓度基本一致,而其上部各平面位置靠近炉壁处浓度较低;煤浆中的适量水分有利于HCN和NH₃生成,但过量水分不利于挥发氮析出,使HCN、NH₃和NO生成量降低。     

气流式喷嘴射流火焰噪声的试验研究

研究气化燃烧反应对射流火焰噪声的影响,并对火焰噪声的特性进行分析.通过快速傅里叶变换(FFT)及声压级计算等方法,对火焰噪声信号进行频谱分析.结果表明,火焰噪声包含燃烧噪声和喷流噪声,主要是300Hz以下的低频波段噪声;火焰噪声以燃烧噪声为主,火焰根部噪声为喷流噪声;氧化剂比燃料更能影响火焰噪声,完全燃烧时,漩涡的大量产生导致更强的噪声.     

气化炉与辐射废锅接口托架传热的数值分析

以通用的三维导热模型为基础,应用有限元法,计算了不同结构参数和操作条件下气化炉与辐射废锅接口内金属托架的传热特性.结果表明,托架长度、耐火纤维厚度、炉内温度是影响托架温度和热流密度分布的主要因素.托架最高温度和最大热流密度随着托架长度的增加而增大,随着炉内温度的提高而增大.托架外围包裹20 mm厚的耐火纤维,能有效降低托 .架的最高温度和最大热流密度.对于稳态操作的气化炉,其炉内温度变化范围约1 200℃～1 400℃,相应的金属托架最高温度变化范围约为420℃～480℃,最大热流密度约为(42.8～50.0)kW·m-2.     

撞击流气化炉内火焰二维温度场分布的测量

通过试验研究和理论分析,提出了一种基于彩色CCD三基色的单色法,测量了气化炉火焰温度,并计算气化火焰二维温度场.采用了多个参考点,进而提高了计算的精确性.结果表明,使用此方法能有效地检测气化火焰的二维温度场分布,并正确地反映气化燃烧状况,对工业气化炉的运行具有一定的指导意义.     

酸碱比值与助熔剂对煤灰熔融流动温度影响的研究

以我国62组重要商业用煤的煤灰化学成分和灰熔融性为研究对象,讨论了酸碱比值与灰熔融流动温度的关系,结果表明酸碱比值越大,流动温度越高。考察了助熔剂CaO和Fe2O3不同添加量对6组高灰熔点煤灰熔融流动温度的影响。实验表明:同一煤样中添加相同质量的助熔剂CaO和Fe2O3,对酸碱比值的改变相同,但是其助熔效果不同,因此酸/碱比值不可当做衡量煤灰熔融特性的唯一参数。以6种煤的实测数据为基础,对助熔剂CaO添加量的经验公式的准确性和适用性作了分析。由于煤种的多样性与灰成分的复杂性,使得经验公式具有局限性,助熔剂添加量的确定仍需实验测量。     

焦炉气催化部分氧化的数值模拟

利用F luent中标准κ-ε模型和多孔介质模型对焦炉气催化部分氧化转化炉进行模拟计算。整个反应床层分为氧化反应区和转化区,氧化反应区主要发生燃烧反应;转化区则装填催化剂,发生甲烷重整反应。通过模拟计算给出了转化炉内温度分布、压力分布、组分摩尔分数分布。转化炉出口的温度与气体摩尔分数与Aspen P lus软件模拟结果相吻合。表明CFD模拟结果是准确的,可用于焦炉气催化部分氧化转化炉的工艺和结构设计中。