二氧化碳作輸送介質(zhì)的煤粉高壓密相氣力輸送實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氣流床加壓氣化技術(shù)是煤炭大規(guī)模、高效率利用的最佳選擇之一。加壓氣化技術(shù)的關(guān)鍵之一是解決粉煤的加壓入爐進(jìn)料技術(shù)。已工業(yè)化應(yīng)用的氣流床粉煤加壓進(jìn)料技術(shù)主要分干法加壓進(jìn)料技術(shù)和濕法加壓進(jìn)料技術(shù)兩種。干法進(jìn)料的煤粉氣流床氣化是當(dāng)今國(guó)際上最先進(jìn)的煤氣化技術(shù)之一，與濕法進(jìn)料的水煤漿氣化技術(shù)相比，干煤粉氣流床加壓氣化技術(shù)具有煤種適應(yīng)性廣、原料消耗低、碳轉(zhuǎn)化率高、冷煤氣效率高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。干煤粉加壓氣化的核心技術(shù)之一是煤粉在高壓、密相

2、條件下的穩(wěn)定、可控輸送。
　　 氣力輸送技術(shù)起源于19世紀(jì)上半葉，至今已有百余年歷史。但在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，研究和應(yīng)用主要集中在低壓稀相范疇。加壓密相氣力輸送由于具有輸送固氣比高、輸送氣量少、管路及物料磨損輕等顯著優(yōu)點(diǎn)，近年來成為氣力輸送研究的中心課題。在先進(jìn)的干煤粉加壓氣化裝置中采用高濃度煤粉加壓連續(xù)輸送技術(shù)具有重要意義，不過限于理論未成熟，目前該技術(shù)還未達(dá)到成熟階段。2002年?yáng)|南大學(xué)沈湘林課題組承擔(dān)國(guó)家“十五”863計(jì)劃

3、課題，自主開發(fā)了干煤粉加壓密相輸送技術(shù)，建成了一套以N2為輸送介質(zhì)，輸送壓力可達(dá)4MPa，煤粉速率通量可達(dá)3450kg/（m2.s）的煤粉加壓密相氣力輸送實(shí)驗(yàn)裝置，并在煤粉輸送特性以及管路阻力特性研究等方面取得了重要的研究成果。在干煤粉加壓氣化技術(shù)中，用于輸送的介質(zhì)可以是N2、CO2或者合成氣。不同氣體作輸送介質(zhì)時(shí)，煤粉的輸送特性存在顯著差異。通過實(shí)驗(yàn)研究，掌握不同介質(zhì)的密相輸送特性，對(duì)大規(guī)模煤粉高壓密相氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行具有重要

4、的指導(dǎo)意義。在輸送過程中，彎管等局部壓降是輸送的重要參數(shù)，與固氣比、煤粉速率通量以及表觀氣速有著密切關(guān)系，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。然而這些研究主要針對(duì)以N2或空氣作輸送介質(zhì)的輸送過程，對(duì)于以CO2作介質(zhì)時(shí)，管路壓降特性的研究還未見報(bào)道。因此，以CO2作輸送介質(zhì)的高壓輸送的局部壓降特性具有重要的研究?jī)r(jià)值。
　　 本文在上述自主研發(fā)的加壓密相氣力輸送實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，以二氧化碳為輸送介質(zhì)進(jìn)行了煤粉的加壓密相輸送實(shí)驗(yàn)研究。研究

5、了總壓差及輸送風(fēng)量等操作參數(shù)對(duì)輸送特性以及直管和彎頭等局部壓差的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在接收罐壓力、流化風(fēng)和補(bǔ)充風(fēng)流量不變的條件下，隨著輸送總壓差的變大，煤粉速率通量逐漸增加，而空隙率逐漸減??；在接收罐壓力、輸送總壓差和流化風(fēng)流量不變條件下，隨著補(bǔ)充風(fēng)流量增大，表觀氣速逐漸增大，煤粉速率通量逐漸減小。
　　 在固氣比和煤粉速率通量相差不大的條件下，直管和彎管的壓降都隨著表觀氣速的增加而增大；當(dāng)表觀氣速相同時(shí)，固氣比或者煤粉速率通量

6、增加時(shí)，直管和彎管壓降也隨之提高；彎管流動(dòng)中，其動(dòng)能壓損與Gs·U的線性關(guān)系良好，這與Geldart實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合；此外，彎管壓降中存在較大的固相能量壓損，致使其壓降大于長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)闹惫芏螇航怠?br>　　 在Barth附加壓力損失理論基礎(chǔ)上，考慮氣體以及煤粉物性參數(shù)對(duì)壓損的影響，運(yùn)用量綱分析法，得到CO2作輸送介質(zhì)時(shí)，高壓密相輸送條件下附加壓損系數(shù)的回歸公式。用回歸公式預(yù)測(cè)的壓損值與實(shí)驗(yàn)值吻合得較好，與Geldart預(yù)測(cè)值也具有一定的吻