流化床煤气化技术的研究进展.pdf

第3 0 卷第2 期 2 0 0 7 年4 月 煤炭转化 C o A LC O N V E R S I o N V 0 1 ．3 0 N o ．2 A p r ．2 0 0 7 流化床煤气化技术的研究进展 屈利娟“ 摘要结合流化床煤气化过程原理和循环流化床反应器开发应用状况，综述了流化床煤气 化技术的进展，分析比较了目前广泛应用的3 种煤气化流化床鼓泡流化床，循环流化床及增压流 化床的工艺及特点，并对工业上应用的典型的煤气化流化床 高温温克勒 H T W 及灰熔聚气化 的气化工艺流程具有的优势和存在的问题进行了较为详细的分析，并概括了流化床煤气化技术的 发展趋势及应用前景． 关键词流化床，煤气化，气化工艺 中图分类号T Q 5 4 5 0 引言 煤炭在世界能源储量中，约占7 9 ％，石油与天 然气占1 2 ％，在2 1 世纪世界上石油与天然气趋于 匮乏时，煤将是最主要的能源．煤气化技术的研究作 为技术储备，在石油及天然气不敷应用时以煤为原 料制备流体燃料及天然气的代用燃料．2 0 世纪中 叶，发达国家花费了大量的人力物力进行煤气化技 术的研究、开发与应用，在美国有1 5 0 余个国家与私 营企业的研究机构进行煤气化技术的研究，其他如 日本、德国、英国、法国等也有数十个单位专于此方 面的研究．国内外对煤气化技术的研究主要应用于 发电、制备燃料气与代用天然气，以合成气为原料合 成甲醇 汽油的代用燃料 与氨，以及用于燃料电池 发电．然而，煤的转化与利用面临极大的威胁，环境 污染严重，相当部分酸雨、飞灰、S O ，及N O ，是由煤 的利用产生，同时释放出大量的温室气体，因此，以 减少污染为目的的煤炭转化技术受到了极大的重 视．在众多的煤炭利用技术中，煤气化是煤炭能源转 化的基础技术，也是煤化工发展中最重要的工艺过 程． 煤气化技术有多种分类法，按煤的进料状态可 分为干块进料、干粉进料和煤浆进料．煤层中燃料运 动状态，可分为固定床 亦称移动床 、流化床、气流 床和熔融床．按床层压力等级，可分为低压 4 ．5 1 硕士生、工程师，浙江大学，3 1 0 0 2 7 杭州 。收稿日期2 0 0 6 1 1 2 3 ；修回日期2 0 0 7 一0 1 3 0 M P a ．按排渣状态，可分为干法 固态 、熔聚和熔渣 液态 ．目前，应用较广泛的煤气化技术有如下几 种‘1 3 | 1 加压固定床气化技术 加压鲁奇炉是典型的加压固定床气化技术，技 术成熟，能利用高灰分煤，并且能在2 ．4 1M P a 压力 下运行，适合合成液体燃料合成所需要的操作压力， 可节约投资和能耗，但过程中产生大量的焦油和酚． 为克服上述缺点，又进行了新的开发，主要技术升级 包括进一步提高压力、提高温度和两段引气． 2 流化床气化技术 温克勒气化工艺是典型的流化床技术，最早用 于工业生产，第一台工业生产装置于1 9 2 6 年投入运 行．这种炉型存在严重的缺陷，只能利用高活性褐 煤，排灰含碳多，飞灰带出碳损失严重，致使碳利用 率降低．针对这些问题开发了新的流化床技术，如高 温温克勒 H T w 、灰熔聚气化 K R w ，U g a s 和循 环流化床气化工艺． 3 水煤浆气流床气化技术 水煤浆气流床气化又称湿法进料气流床气化， 其中T e x a c o 炉是一种率先实现工业化的水煤浆气 流床气化技术，其进料方式简单，工程问题较少，具 有大的气化能力，可以实现高压力 8M P a ～1 0 M P a 操作．但冷煤气效率较低，氧耗较高．为了降低 过程氧耗，提高冷煤气效率，在T e x a c o 气化技术基 础上发展了两段进煤煤气化工艺． 4 干粉进料气流床气化技术 万方数据 煤炭转化 干粉进料气流床气化技术相对湿法进料具有氧 耗低，煤种适应广和冷煤气效率高等优点．其代表技 术有S h e l l ，P r e n f l o 和日立气流床等．s h e l lS C G P 工 艺是在K T 炉的基础上所开发的加压K T 气化 炉．P r e n f l o 气化工艺与S h e l lS C G P 基本相同，只 是炉体设计有所不同． 由上可知，煤气化技术中以煤气化流化床技术 具有燃烧、气化温度低、碳转化率高、炉内固硫和生 成氮化物少等优点而受到广泛的关注．流化床煤气 化技术作为煤清洁利用技术的重要组成部分具有重 要的研究意义． 1 流化床煤气化的基本原理 煤的气化是用气化剂与煤中的可燃物，其中主 要是炭在高温下起反应，生成可燃气体的过程．气化 剂通常是空气、氧气、水蒸气和二氧化碳．煤的流化 床气化就是指气化反应是在以气化剂与煤形成的流 化床内进行的．煤的粒度不能过大，大粒度煤不易流 化，粒度过小又常易被气流带出．流化床气化用煤的 粒度是om m ～6m m 或om m ～1 0m m ．气化反应 的主要反应方程如下．[ 4 “] 放热反应 C O 。一C 0 2 4 0 8 ．4M J ／ K m 0 1 1 吸热反应 C 0 2 C 2 C O 一1 6 0 ．5M J ／ K m 0 1 2 H 2 0 C C O H 2 1 1 8 ．3 M J ／ K m 0 1 3 2 H 2 0 C 0 2 2 H 2 7 6 ．0 1M J ／ K m 0 1 4 变换反应 C O H 2 0 C 0 2 H 2 4 2 ．2M J ／ K m 0 1 5 当气体以某种速度通过颗粒床层而足以使颗粒 物料悬浮起来，并保持连续的运动状态时，便出现了 颗粒床层的流化．它们有较高的气一固之间的传热速 率和传质速率，因而固体在床层中的混合接近于理 想混合反应器中的状态，而且过程容易控制，有利于 大规模生产． 2 煤气化流化床发展现状 2 ．1工业应用流化床煤气化器的分类 煤气化流化床有多种分类．按操作压力可分为 常压、增压流化床；按床内运行状况，可分为循环流 化床、鼓泡流化床．各种类型的流化床简要介绍如 下．[ 7 8 1 1 鼓泡流化床B F B b u b b l i n gf l u i d i z e db e d 鼓泡流化床结构见图1 ，通过床面气流的始升 速度约1m ／s ～3m ／s ，燃料有一清晰的起浮面，一 般有7 0c m ～1 1 0c m 厚，气体携带的固体颗粒旋风 分离后再循环回床内．鼓泡流化床由于颗粒群和流 体的返混以及速度分布的不均匀性，造成部分流体 短路，床内存在大量气泡．碳颗粒在流化床稀相段的 转化率低，设备利用率低． 图1 鼓泡流化床 F i g ．1B u b b l i n gf l u i d i z e db e d 2 循环流化床c F B c i r c u I a t i n gf l u i d i z e db e d 循环流化床原理对垂直气、固流动系统，当表 观气速由湍动流态化进一步提高时，颗粒夹带速率 愈益增大，床层界面愈趋弥散．当达到一定气速时， 颗粒夹带速率达到气体饱和携带能力，在没有颗粒 补入的情况下，床层颗粒将被很快吹空．为维持系统 稳定操作，必须以带出相同的速率向床中补入颗粒． 若补入速率太小，则床层发生由湍动流化向稀相气 力输送的直接过渡；若补人速率足够高，并将带出颗 粒回收后返回床层底部，则可在高气速下形成一种 不同于传统密相流化床的密相状态，即快速流态化． 以这种形式运转的流化床称之为循环流化床．典型 的循环流化床结构见第8 3 页图2 ，主要由上升管 即反应器 、气固分离器、回料立管和返料机构等几 大部分组成．吹入炉内空气流携带颗粒物充满整个 燃烧空间而无确定的床面，高温的燃烧气体携带着 颗粒物升到炉顶进入旋风器．粒子被旋转的气流分 离沉降至炉底入口，再循环进入主燃烧室． 循环流化床气化炉操作气速范围在鼓泡流化床 和气流床反应器之间，具有较大的滑移速度，使其气 固之间的传热和传质速率提高．它综合了并流输送 万方数据 第2 期屈利娟流化床煤气化技术的研究进展 8 3 图2C F 、B 气化炉 F i g ．2C i r c u l a t i n gf I u i d i z e db e d 反应器和全混釜式鼓泡流化床反应器的优点．整个 反应器系统的温度均匀，可使煤气化操作温度达到 最大临界温度即灰熔点温度，从而有利于煤气化反 应的快速进行．[ 7 。1 叩 循环流化床特点1 操作温度高且均匀；2 床 内气固接触良好；3 颗粒物料细；4 颗粒在床内的 停留时问长，相应的反应时间增加；另外，c F B 高径 比大 H D 1 0 ，有利于加压操作，处理量大，反 应器放大容易，易于实现工业化． 3 增压流化床 增压流化床是由常压流化床增压操作发展起来 的．由于燃烧反应在增压燃烧室进行煤燃烧的化学 反应速度大大加快．燃烧器被包围在压力壳内，燃料 通过特殊的给料系统送入加压的燃烧器，整个燃烧 气化过程发生在加压情况下，一般压力在1M P a ～3 M P a ．增压流化床可以是鼓泡床也可以是循环床．增 压流化床主要有两大技术流派一是以A B Bc a r b o n 为代表，鼓泡型增压流化床；二是以G o s t e rw h e e l e r 和A h l s t r o m 为代表，增压循环流化床．增压流化床 结构紧凑，成本低．增压流化床的体积比同等容量常 压流化床的体积小得多，可减少使用土地面积．由于 增压运行，炉内空气压力高和密度大使床的表观流 速大大降低，约为1m ／s ，减轻了床内磨损．可用的 床层压降较高，允许深床运行．低流速和高床深使气 体在床内的停留时间大大延长，从而提高了燃烧效 率和脱硫剂的利用率．[ 7 ‘1 1 ] 2 ．2 典型的工业应用煤气化流化床工艺 工业上应用的流化床气化技术主要是常压、增 压流化床，其中典型的有高温温克勒 H T W 、灰 熔聚气化 K R w ，U g a s 和循环流化床气化工艺． 1 高温温克勒 H T w 气化法 高温温克勒 H T W 气化法的基本开发思路[ 3 ] 提高操作压力和温度，增加流化床带出细粉循环入 炉系统，从而提高了气化炉的气化强度和碳转化率， 煤气中C H 。含量亦降低．已运转的示范装置操作压 力为1 ．oM P a ，其生产能力为干褐煤7 2 0t ／d ．为应 用于I G C C ，进一步提高压力至2 ．5M P a 以上，气化 炉直径3 ．7m ，褐煤处理能力达到1 6 0t ／h ，可满足 3 6 ．7 万k w 发电装置．H T w 气化炉及其工艺见图3 ． 图3高温温克勒 H T W 气化工艺 F i g ．3H i g ht e m p e r a t u r ew i n k l e rg a s i f i c a t i o np r o c e s s 2 灰熔聚气化法 灰熔聚气化法的基本原理是应用射流技术在流 化床浓相床中央建立一局部高温区，中心温度达到 12 0 0 。C ，炉壁温度1o o O 。C ～11 0 0 。C ，不仅气化炉 平均温度高，可气化烟煤，而且生成灰熔聚颗粒物， 容易与半焦分离，从而使排灰碳含量降低．煤种适应 性更广，碳转化率更高，排灰碳含量低，气化炉结构 简单，气化温度适中，产品气中不含焦油，可进行炉 内脱硫，带出的飞灰和排灰可利用等优点．[ 1 2 1 U g a s 气化炉是一个单段灰熔聚流化床，在床 内完成4 个主要过程煤的破黏、脱挥发分、煤的气 化和灰的熔聚、分离．气化剂 氧／蒸汽 分两路进入 气化炉含氧较低的一股气化剂，通过流化床分布板 进入，使流化床温度均匀保持9 5 4 ℃～10 1 0 ℃；含 氧较高的一股气化剂，以较高气速，通过特殊喷嘴喷 入，目的是在喷嘴上方形成低泡相高温区 高出床层 温度3 8 。C ，此高温区的温度控制在煤灰的软化温 度，在此温度下，灰渣可熔聚成团粒．当其粒度和相 对密度逐渐增大到一定程度，即能克服逆向而来的 气流阻力，落入灰斗，用水冷却后即可排出炉外．煤 气夹带的煤粉，经两个串联的旋风分离器分离出来． 其中一个旋风分离器装在炉内，能使绝大多数的夹 带物分离并返回流化床；另一个装在炉外，进一步分 离煤气夹带物并返回喷嘴再进入床层燃烧．u g a s 气化炉见第8 4 页图4 ．[ 1 剖 万方数据 煤炭转化 d o n es 印a r a t o r A s n 图4u g a s 气化炉 F i g ．4 U g a sg a s i f i e r U g a s 气化炉由于采用了灰熔聚技术和内外两 个旋风分离器，提高了碳的利用率．灰渣含碳量约 5 ％～1 0 ％；对煤种适应较广，并能使用粉煤为原料； 炉体结构简单，操作安全可靠，并易于实现自动化； 煤气中无焦油和油类，便于气体的净化处理；无废气 排空，对环保有利． K R W 炉由美国K e l l o gr u s ts y n f u e l s 及w e s t i n gH o u s eC o m p a n y 合作开发，起名为K R w 炉． K R w 炉是一种灰熔聚排灰的加压流化床气化炉． 该炉为一圆筒形容器，由上大、下小直径不同的三段 壳体组成．粉煤、输送气 循环煤气 和空气 或氧气 由炉底中心管喷入炉内，在喷管周围通入蒸汽，在喷 咀处形成一股射流，向上运动，此即射流高温燃烧 区，当含碳量降低了的颗粒变得越来越软，碰撞后互 相黏结，增大而成团粒，当团粒增大至不再被流化 时，落入扩底并从灰斗排出，在炉内的流化床中，煤 与空气 或氧气 、蒸汽进行气化反应，生成煤气并由 颈部排出，经旋风除尘器除下夹带的焦粉，此焦粉返 回炉内，与人炉煤粉相混而参加气化反应．K R W 炉 流程图见图5 ． 3结束语 图5K R w 炉 F i g ．5 K R W g a s i f i e r 随着工业的快速发展，大量温室气体及有害气 体如S O ，和N 0 ，等严重危害了人类赖以生存的生 态环境，同时，化石燃料加速消耗，使得高效清洁的 煤洁净利用技术成为全球相关领域研究者的研究重 点．主要着眼于针对不同的原料特性，进行气化炉 和气化工艺差异化设计，对各种级别能量综合利用， 进行煤的高效气化；处理各种劣质煤、高硫煤及煤和 各种垃圾废弃物混合气化，减少气化过程中硫化物、 氮氧化物的生成和粉尘的排放，同时对渣和C O z 进 行综合利用，减少对环境的污染；以煤气化技术为核 心的洁净煤发电技术，如整体煤气化联合循环 I G C C 技术，整体煤气化一燃料电池 I G M C F C 联 合循环技术及整体煤气化湿空气联合循环 I G H A T 技术等，是将煤气化技术、煤气净化技术 与高效的联合循环发电技术相结合的先进动力系 统，在获得高循环发电效率的同时，又解决了燃煤污 染排放控制的问题，是极具潜力的洁净煤发电技术． 参考文献 [ 1 ] 徐京磐，鲍礼堂．流化床和气流床气化技术综述 上 [ J ] ．小氮肥技术设计，2 0 0 2 ，2 3 1 1 1 2 2 ． [ 2 ] 黄戒介，房倚天，王洋．现代煤气化技术的开发与进展[ J ] ．燃料化学学报，2 0 0 2 ，3 0 5 3 8 5 3 9 1 ． [ 3 ] 李仲来．煤气化技术综述[ J ] ．小氮肥设计技术，2 0 0 2 ，2 3 3 7 1 7 ． [ 4 ] 陈家仁．流化床气化的过去现在和将来[ J ] ．洁净煤技术，1 9 9 8 ，4 1 8 1 0 ． [ 5 ]D o u g l a sL ，s m i t hPJ ．C o a lC o m b u s t i o na n dG a s i f i c a t i o n [ M ] ．P l e n u mP r e s s ，1 9 8 5 1 1 3 1 1 5 ． [ 6 ] 陈义良．燃烧原理[ M ] ．北京航空工业出版社，1 9 9 2 2 0 3 2 0 5 ． [ 7 ] 许艾芬，宋振芳．流化床燃烧技术现状与展望[ J ] ．热机技术，1 9 9 8 2 4 7 5 1 ． [ 8 ] 房倚天，李海滨，张建民等．循环流化床技术在煤气化过程中的应用前景[ J ] ．煤化工，1 9 9 6 4 1 9 2 3 万方数据 第2 期屈利娟流化床煤气化技术的研究进展8 5 [ 9 ] 曾湖汉．循环流化床煤气化技术新进展[ J ] ．中氮肥，2 0 0 2 2 l 一5 ． [ 1 0 ] 解玉丽，韩玉峰，赵胜勇．循环流化床煤气化工艺的原理和特点[ J ] ．河南化工，2 0 0 1 8 3 7 3 9 ． [ 1 1 ] 周一工．增压流化床燃烧联合循环 P F B c c c 发展概况[ J ] ．内蒙古电力技术，1 9 9 7 2 6 6 6 9 ． [ 1 2 ] 李勇，董洋洲．灰熔聚流化床粉煤气化技术现状及应用前景[ J ] ．中氮肥，2 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n da s h a g g l o m e r a t i o ng a s i f i c a t i o n K R W ，I J g a s ． T h ed e v e l o p m e n tt r e n d sa n dt h ef u t u r ea p p “c a t i o n s o ft h ec o a lg a s i f i c a t i o nf l u i d i z e db e darep r e s e n t e d ． K E YW o R D Sf l u i d i z e db e d ，c o a lg a s i f i c a t i o n ，g a s i f i c a t i o nt e c h n o l o g y 上接第7 2 页 [ 4 ] 林起浪，李铁虎，赵勇等．二乙烯基苯改性煤沥青的中间相转化行为研究[ J ] ．煤炭转化，2 0 0 3 ，2 6 3 7 7 7 9 ． [ 5 ] 林起浪，李铁虎，单玲．炭材料用基体前驱体沥青的改性研究口] ．新型炭材料，2 0 0 1 ，1 6 2 2 7 3 1 ． [ 6 ] 胡子君，凌立成，刘朗．添加三线芳烃齐聚物对石油沥青成焦性能影响的研究[ J ] ．石油学报 石油加工 ，1 9 9 7 ，1 3 4 1 7 2 2 ． [ 7 ] 宋怀河，刘朗，钱树安等．共炭化在中间相沥青调制中的应用[ J ] ．炭素技术，1 9 9 5 4 3 3 37 ． [ 8 ] 宋士华，马明亮，魏健宁等．对甲基苯甲醛改性煤沥青的研究[ J ] ．煤炭转化，2 0 0 5 ，2 6 3 7 7 7 9 ． [ 9 ] 宋怀河，刘朗，张碧江．均四甲苯合成中间相沥青的研究口] ．石油学报 石油加工 ，1 9 9 6 ，1 2 2 8 1 8 6 E F F E C T SO FP R o C E S SC o N D I T l o N So NT H EM E S o P H A S E M I C R O S T R U C T U R Eo FC o A LT A RP I T C HM o D I F I E D W I T H4 一M E T H Y LB E N Z A L D E H Y D E S o n gS h i h u a M aM i n g l i a n gW e iJ i a n n i n gL iS h i b i na n d ．L iT i e h u M 口￡P r i n Z sS c i P 卵c 8 口孢dE 咒g i 咒g e r i 咒gD P 户口r ￡m P 竹芒。厂J i 幻i n 卵gL 砌i 口P r 5 i ￡y ，3 3 2 0 0 5 ．，i 幻i 口n g ，’厂i n 竹g 二r i ；* M 口￡P r i 口Z sS c i P 咒c Pn 扎dE 咒g i 以P P r i 竹gD P 户口r ￡，n 8 咒￡o 厂 N o r ￡ 硼P s rP o Z y f P c 咒Z c 口ZL k i 口P r s f z y ，7 1 0 0 7 2X Z ’n 扎 A B S T R A C TW eh a v es u c c e s s f u l l ym o d i f i e dc o a lt a rp i t c hw i t h4 一m e t h y lb e n z a l d e h y d e 4 一 M B i nt h ep a p e r ．P 0 1 a r i z e dm i c r o s c o p ei se m p l o y e dt os t u d yt h eo p t i c a ls t r u c t u r eo fp y r o l y z e d s u b s t a n c e so ft h em o d i f i e dc o a lt a rp i t c ha n ds h a p e so ft h em o d i f i e dc o a lt a rp i t c hareo b s e r v e d t h r o u g hS E M ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h em o d i f i c a t i o nc o n t r i b u t e st oa ni m p r o v e m e n ti nt h eo p t i c a lt e x t u r eo fp y r o l y z e ds u b s t a n c e sw h i c hv a r i e sf r o mc o a r s e f l o wa n i s o t r o p ye l o n g a t e dt od o 击a i n s a n dt h es h a p eo ft h em o d i f i e dc o a lt a rp i t c hi sf i b r es t r u c t u r ec o a lt a rp i t c hm o d i f i e dh a sh i g h e r c a r b o ny i e l d ．T h em o d i f i e dc o a lt a rp i t c hw i t h4 一M Bb eap r o m i s i n gc a r b o np r e c u r s o r ． K E YW o R D S4 ～M B ，c o a lt a rp i t c h ，m o d i f i c a t i o n ，m e s o p h a s e ，m i c r o s t r u c t u r e 万方数据 流化床煤气化技术的研究进展流化床煤气化技术的研究进展 作者屈利娟， Qu Lijuan 作者单位浙江大学,310027,杭州 刊名 煤炭转化 英文刊名COAL CONVERSION 年，卷期2007，302 被引用次数4次 参考文献15条参考文献15条 1.徐京磐.鲍礼堂 流化床和气流床气化技术综述上[期刊论文]-小氮肥技术设计 200201 2.黄戒介.房倚天.王洋 现代煤气化技术的开发与进展[期刊论文]-燃料化学学报 200205 3.李仲来 煤气化技术综述[期刊论文]-小氮肥设计技术 200203 4.陈家仁 流化床气化的过去现在和将来[期刊论文]-洁净煤技术 199801 5.Douglas L.Smith P J Coal Combustion and Gasification 1985 6.陈义良 燃烧原理 1992 7.许艾芬.宋振芳 流化床燃烧技术现状与展望 199802 8.房倚天.李海滨.张建民 循环流化床技术在煤气化过程中的应用前景 199604 9.曾湖汉 循环流化床煤气化技术新进展[期刊论文]-中氮肥 200202 10.解玉丽.韩玉峰.赵胜勇 循环流化床煤气化工艺的原理和特点[期刊论文]-河南化工 200108 11.周一工 增压流化床燃烧联合循环PFBC-CC发展概况 199702 12.李勇.董洋洲 灰熔聚流化床粉煤气化技术现状及应用前景[期刊论文]-中氮肥 200006 13.赵涛.程中虎.黄戒介 射流流化床内流体力学行为的模拟研究[期刊论文]-煤炭转化 200401 14.王昕.杨海瑞.吕俊复 流化床模化研究进展[期刊论文]-煤炭转化 200302 15.王启民.杨海瑞.吕俊复 煤中矿物组分在流化床燃烧过程中的转化[期刊论文]-煤炭转化 200601 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 吴家桦.沈来宏.肖军.卢海勇.王雷.WU Jiahua.SHEN Laihong.XIAO Jun.LU Haiyong.WANG Lei 串行流 化床煤气化试验 -化工学报2008,598 针对串行流化床煤气化技术特点,以水蒸气为气化剂,在串行流化床试验装置上进行煤气化特性的试验研究,考察了气化反应器温度、蒸汽煤比对煤气 组成、热值、冷煤气效率和碳转化率的影响.结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该煤气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不 含N2的高品质合成气.随着气化反应器温度的升高、蒸汽煤比的增加,煤气热值和冷煤气效率均会提高,但对碳转化率影响有所不同.在试验阶段获得的最 高煤气热值为6.9 MJm-3,冷煤气效率为68,碳转化率为92. 2.学位论文 梅志林 V形布风板流化床煤气化试验研究和数学模型 2000 该文在一个V型布风板流化床煤气炉工业试验装置上对煤的气化过程进行了较为系统的试验研究和理论分析.为了对V型布风板流化床工业煤气炉作出 全面的预测,并为今后的大型化设计提供理论指导,文中建立了一维的射流流化床煤气炉数学模型.模型考虑了射流流化床内气固两相流、煤在床内的脱挥 发份、半焦气化过种及物料平衡等,引入了简单的挥发份析出模型,并考虑了飞灰循环.模型中将整个气化炉沿床高按流动状态分为三个区栅格区、鼓泡 区和自由分离区.对各区域均作了合理的假设,在此基础上模拟了整个气化炉的流场、温度场和组分浓度场.用模型对气化炉在变工上运行情况作了预测 ,预测结果合理.文中还将模型的预测结果与试验所得结果作了对比分析,发现两者基本吻合,反映了模型是比较准确和可靠的. 3.会议论文 徐振刚.步学朋 流化床煤气化技术的现状与前景 2004 本文介绍了流化床煤气化技术的基本原理、主要特点、国内外技术发展情况及几种比较成熟的典型流化床煤气化工艺，并分析了流化床煤气化技术 在今后我国煤化工产业建设中的应用前景。 4.期刊论文 周浩生.李莉.ZHOU Hao-sheng.Li Li 流化床煤气化技术的工业应用 -锅炉制造20011 介绍了几种典型的流化床煤气化炉，重点阐述了一种自主开发的流化床水煤气发生炉的工艺、结构、水煤气的组成和污染物的排放等，分析了流化 床煤气的特点并与流化床燃煤技术进行了比较。认为流化床煤气化技术的开发值得我国锅炉制造行业的重视。 5.会议论文 刘武标.米铁.吴正舜.刘德昌 流化床煤气化技术的研究与开发 2001 本文介绍了国内外煤气化的现状和发展方向,并指出了流化床煤气化技术的特点。最后,针对流化床气化炉存在的气化炉床料的平均含碳量及飞灰含 量高,煤的利用率低等问题,我们提出了三项技术指施并研究开发外部流化床反应器。这些方案可使流化床气化炉的吨煤产气量和气化强度得到提高,同时 能降低灰渣含炭量和提高煤的利用率。 6.学位论文 申大志 流化床煤气化技术工业化过程的优化与模拟 2009 煤气化不仅为中国未来能源产业提供了重要出路，而且也是当前减少大气污染的重要途径。然而，目前所广泛采用的流化床气化炉普遍存在碳转化 率低、有效气的产气量低、能损耗大的问题。本论文针对此问题，一方面，通过研究氧气煤比、蒸汽煤比、气化炉负荷对气化结果的影响，得出了煤气 化炉的最优操作条件；另一方面，通过对流化床煤气化过程简化和生产数据的分析，构建了可靠的工艺模型，预测了未知的灰熔聚粉煤气化过程，为气 化设备的设计改进提供了理论指导。 本文对灰熔聚循环流化床的工业化运行进行了试验。主要考察了流化床煤气化技术过程中氧煤比、汽煤比、气化炉负荷等操作条件对气化结果的影响。 结果表明，随着氧气煤比的增加，气化反应温度上升，煤气产率增加，碳转化率增加；在蒸汽煤比为1，加煤量8吨/小时，最佳氧煤比为0.40Nm3/kg时 ，有效气产气量最大8100Nm3/h。氧煤比为0.39Nm3/kg时煤气热值出现最大值，最大热值为7900kJ/Nm3。在氧煤比保持不变的条件下，随着蒸汽煤比增加 ，气化反应温度降低，煤气中二氧化碳浓度增高，一氧化碳浓度降低，氢气浓度降低，煤气有效成分逐渐降低。在蒸汽煤比为1，气化温度为1000℃时 ，最佳负荷范围为8-9t粉煤/h，最高的有效气产气率为1.01Nm3/kg。 本文基于国内外研究者对循环流化床气化炉的模拟方法，根据试验结果拟合了碳转化率动力学经验关系式，结合物料平衡，能量平衡建立了动力学修正 的循环流化床煤气化平衡模型。结果表明，在与试验相同的条件下，进行的循环流化床煤气化模拟计算结果和试验结果吻合较好。本文建立的数学模型 是适宜的。在此基础上，通过改变气化过程的操作参数，对气化炉的性能进行了预测，分析预测了氧煤比、蒸汽煤比对煤气组成、有效气产气量等指标 的影响。根据模拟预测的结果可得出，在蒸汽煤比为1时，随着氧煤比的增加，有效气产气量先增加后减少，当氧煤比值为0.42Nm3/kg时，有效气产气量 存在最大值。氧煤比在0.39Nm3/kg时，煤气热值存在最大值。 7.期刊论文 吴学成.王勤辉.骆仲泱.方梦祥.岑可法 不同常压流化床煤气化方案的模型预测Ⅱ.模型预测及分析 - 燃料化学学报2004,323 利用已建立的流化床煤气化模型系统地研究了不同气化方案下的流化床煤气化性能,包括空气气化、空气/蒸气气化、空气/二氧化碳气化、氧气/水 蒸气气化、氧气/二氧化碳气化5个气化方案,结果表明空气/水蒸气和氧气/水蒸气方案具有较优的气化效率和较高的煤气品质,氧气/蒸气气化方案在煤 气组分、气化效率和热效率等方面比空气/蒸气气化方案更具优势. 8.期刊论文 周宏仓.金保升.仲兆平 气相色谱法测定流化床部分煤气化煤气中的组分 -洁净煤技术2003,93 建立采用气相色谱法同时测定流化床部分煤气化煤气中5种组分的方法.采集的煤气样品由6通阀进样,TDX-01填充色谱柱分离,热导检测器检测.结果 在实验浓度范围内相关系数在0.999以上,平均变异系数为1.538.因此,气相色谱法用于流化床部分煤气化煤气组分分析具有快速、经济、灵敏、准确、 重现性好的优点. 9.学位论文 栗志 并列流化床煤气化系统的实验研究及气化过程的数值模拟 1996 该文在全面总结煤气化技术发展现状的基础上,对一种新型的流化床煤气化系统进行了全面的实验和理论研究.全文的主要内容包括流化床煤气化系 统的冷态实验研究、煤气化系统的热态操作运行特性、流化床煤气化过程的理论探讨及其数值模拟计算几部分. 10.期刊论文 吕清刚.刘琦.范晓旭.宋国良.那永洁.贺军.LU Qing-Gang.LIU Qi.FAN Xiao-Xu.SONG Guo-Liang. NA Yong-Jie.HE Jun 双流化床煤气化试验研究 -工程热物理学报2008,298 建立了一套3米高的双流化床煤气化试验装置,煤在鼓泡流化床中热解气化,生成的半焦送入循环流化床中燃烧,两床间采用气动控制阀连接.分别采用 神华烟煤、龙口褐煤和大同烟煤进行了试验.煤中的碳转化成煤气和烟气的总转化率达到90以上;冷煤气效率随着窄气/煤比的提高而增加;采用神华煤时 焦油产率可达到1.5;采用龙口褐煤时气化效果较好,在气化炉空气/煤比为0.3 kg/kg时,冷煤气热值为10.7 MJ/Nm3,冷煤气效率为48.经过分析计算,龙 口褐煤产生煤气中的可燃成分主要来自热解. 引证文献3条引证文献3条 1.曹建涛.程中虎.房倚天.王洋 流化床射流区域细粉浓度分布的实验研究[期刊论文]-煤炭转化 20084 2.廖良良.樊保国.徐祥.肖云汉 方形截面循环流化床出口效应的实验研究[期刊论文]-煤炭转化 20083 3.赵建涛.梁万才.吴晋沪.王洋 锥形分布板射流流化床CFD模拟及参数分析[期刊论文]-煤炭转化 20082 本文链接 授权使用中国石油大学北京bjsydx，授权号09e25167-72e8-4