Shell煤气化炉水冷壁煤灰渣破碎脱离特性研究

发布时间：2022-01-20 09:31

　　Shell煤气化工艺（SCGP）有诸多优点,也得到很大的推广与应用,但同时也存在许多问题,特别是合成气冷却器积灰问题,致使水冷壁表面腐蚀,冷却器传热效率降低,对工艺造成安全危害。在各种除灰方式中机械振打除灰方式可以适应高温高压的复杂环境并且可以有较高的除灰效率。本文以振打除灰为研究背景,运用实验手段和数值计算方法,探究了煤灰颗粒从壁面上冷态脱落的机理与过程,为后续的热态脱落实验或是煤灰脱落破碎的微观研究提供了一种研究思路和方法,也为振打除灰装置的设计提供理论基础。首先,分析了煤灰颗粒在炉内的受力情况,包括煤灰颗粒在流场中的作用力,煤灰颗粒之间的作用力,壁面与煤灰颗粒之间的作用力;介绍了振打除灰的作用机理,要将吸附在壁面上煤灰颗粒从壁面上脱落下来,要满足两个条件,即要通过振打提供外力使煤灰颗粒受到的法向外力大于其受到的法向吸附力或是切向力大于其受到的摩擦力,据此建立了煤灰脱落的力学模型。其次,自主设计了一套振打除灰的实验系统,系统包括振打冲击单元、煤灰层模型单元、监测测量单元;观察总结了煤灰脱落的现象,并探究了不同大小冲击力以及不同煤灰层厚度对振打除灰实煤灰脱落破碎的影响。结果表明在小冲... 

【文章来源】：武汉工程大学湖北省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 Shell煤气化技术概述
    1.3 积灰机理研究进展
        1.3.1 煤灰颗粒的形成
        1.3.2 煤灰颗粒在流体介质中的输运
        1.3.3 煤灰颗粒与壁面的碰撞
        1.3.4 灰渣在壁面的黏附
        1.3.5 煤灰沉积影响因素的研究
    1.4 机械振打除灰的实现与研究现状
        1.4.1 振打除灰的实现
        1.4.2 振打除灰的研究现状
    1.5 煤灰积灰问题的实验研究现状
    1.6 本文研究的主要内容，方法及意义
第2章 振打除灰的力学建模及实验设计
    2.1 煤灰颗粒的受力分析
        2.1.1 煤灰颗粒在流场中的受力
        2.1.2 煤灰颗粒之间的作用力
        2.1.3 煤灰颗粒与壁面之间的作用力
    2.2 机械振打除灰机理及力学模型
        2.2.1 振打除灰机理
        2.2.2 建立力学模型
    2.3 实验设计
        2.3.1 实验方案
        2.3.2 方案修正与改进
        2.3.3 实验系统构成
        2.3.4 实验注意事项
    2.4 本章小结
第3章 振打除灰实验
    3.1 实验内容
    3.2 实验步骤
    3.3 煤灰脱落过程
    3.4 小冲击力振打实验
        3.4.1 实验现象
        3.4.2 实验结果讨论
        3.4.3 最小有效冲击力
    3.5 大冲击力振打实验
        3.5.1 实验现象
        3.5.2 实验结果讨论
        3.5.3 最大有效冲击力
    3.6 本章结论
第4章 振打除灰的动力学分析
    4.1 振打除灰的动力学理论分析
    4.2 振打除灰数值模拟
        4.2.1 模态分析及结果
        4.2.2 谐响应分析及结果
        4.2.3 瞬态分析及结果
    4.3 煤灰层特性对结构响应的影响
        4.3.1 煤灰层厚度对结构响应的影响
        4.3.2 煤灰层密度对结构响应的影响
    4.4 振打方式对平板结构响应的影响
        4.4.1 振打冲击结构响应分布
        4.4.2 冲击时间对结构动力学响应的影响
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 总结
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国新能源战略的重大技术挑战及化解对策[J]. 罗来军,朱善利,邹宗宪.  数量经济技术经济研究. 2015(02)
[2]飞灰颗粒与平板表面撞击过程的实验研究[J]. 韩健,东明,李素芬,谢俊.  化工学报. 2013(09)
[3]飞灰沉积行为与粒度分布关系的研究[J]. 赵清良,李寒旭,纪明俊.  广东化工. 2012(18)
[4]干煤粉加压气化技术的现状和进展[J]. 张腊,米金英.  洁净煤技术. 2012(02)
[5]煤气化炉水冷壁振打除灰的力学性能优化[J]. 林发现,郑小涛,喻九阳,郑贤中,徐建民.  化工机械. 2012(02)
[6]钾对生物质燃烧过程积灰的影响[J]. 龙兵,刘志强,赵腾磊.  应用能源技术. 2011(06)
[7]Shell煤气化技术及其在国内的应用实践[J]. 汪家铭.  泸天化科技. 2011 (01)
[8]Shell煤气化飞灰粘附特性及沉积机理分析[J]. 马飞,李寒旭,盛新,纪明俊,贾春林.  煤炭科学技术. 2010(10)
[9]Shell粉煤气化装置合成气冷却器积灰结垢的控制[J]. 李亚东.  化肥设计. 2010(02)
[10]浅谈壳牌气化中节能技术[J]. 梁宝剑,苏志强.  广州化工. 2010(02)

博士论文
[1]电站锅炉变负荷引起的水冷壁渣层热应力和吹灰在线模糊优化运行的基础理论研究[D]. 杨卫娟.浙江大学 2003

硕士论文
[1]高碱金属准东煤燃烧特性及灰渣行为的基础研究[D]. 陶玉洁.浙江大学 2015
[2]黑液水煤浆沾污结渣机理及微观物化研究[D]. 赵显桥.浙江大学 2004



本文编号：3598585