基于無焰氧化的氣流床粉煤氣化特性研究.pdf

1、本課題以干煤粉的潔凈高效氣化為背景，結(jié)合無焰氧化的技術(shù)優(yōu)勢和實(shí)現(xiàn)途徑分析，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套以基于無焰氧化的氣流床粉煤氣化爐為主體的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在爐內(nèi)進(jìn)行了冷態(tài)流場測試和熱態(tài)煤粉氣化實(shí)驗(yàn)：
　　 首先，根據(jù)前人總結(jié)的無焰氧化的實(shí)現(xiàn)條件，設(shè)計(jì)了一臺(tái)基于無焰氧化的氣流床氣化爐，并以此為主體，在經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算和方案優(yōu)化后，確定了整個(gè)無焰氧化氣化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括氣化爐本體、鼓風(fēng)機(jī)、給粉系統(tǒng)、氣化劑供應(yīng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、煤氣輸送系統(tǒng)、冷

2、卻系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)和控制及報(bào)警系統(tǒng)共十部分，最后根據(jù)此方案建立了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　 其次，以常溫空氣為工質(zhì)，在冷態(tài)條件下使用熱線風(fēng)速儀測量了單噴嘴切向進(jìn)氣、單層雙噴嘴錯(cuò)位切向進(jìn)氣、雙層四噴嘴分級錯(cuò)位切向進(jìn)氣和三層六噴嘴分級錯(cuò)位切向進(jìn)氣等四種工況下氣化爐內(nèi)四個(gè)不同高度水平截面上36個(gè)測點(diǎn)的切向速度和最下層測量平面上9個(gè)測點(diǎn)的徑向速度，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對爐內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了對比分析，驗(yàn)證了在該氣化爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)速度梯

3、度場的可行性，從冷態(tài)流場角度為在爐內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)常溫空氣無焰燃燒提供了重要支撐。
　　 最后，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行了干煤粉的氣化特性實(shí)驗(yàn)，測量了單層、雙層和三層噴嘴進(jìn)料工況下氧碳原子比從0.8增加到1.2時(shí)氣化爐內(nèi)溫度場、合成氣組分濃度和流速，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了氧碳原子比和進(jìn)料方式對爐內(nèi)溫度場、合成氣組分濃度、干煤氣熱值、碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率以及煤耗等指標(biāo)的影響，并最終確定三級錯(cuò)位進(jìn)料工況下氧碳原子比為1.0時(shí)氣化工藝參數(shù)最佳，此時(shí)爐

4、內(nèi)溫度場均勻，平均溫度較高，絕大部分區(qū)域不低于1150℃，爐膛下部反應(yīng)空間溫度梯度最小，不超過8℃，并且有效氣組分(CO+H2)濃度、合成氣熱值和冷煤氣效率均達(dá)最大值，分別為35.3％、4477kJ/Nm3和75.29％，碳轉(zhuǎn)化率也處于較高水平，達(dá)到92.86％，而CO2和N2濃度則處于相對較低水平。這些氣化指標(biāo)表明本氣化爐的結(jié)構(gòu)和進(jìn)料方式使?fàn)t內(nèi)實(shí)現(xiàn)了具有無焰氧化特征的煤粉氣化反應(yīng)，滿足了高效氣化的技術(shù)指標(biāo)，證明了在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行