煤粉柔和气化及其喷嘴优化研究

发布时间：2022-02-21 16:12

　　本文借鉴柔和燃烧技术中反应区弥散,温度均匀等优点,设计分析了柔和气化技术的可行性及其应用价值,并通过实验及数值模拟手段研究柔和气化技术的技术特性,模拟及实验设计验证了柔和气化喷嘴的改进措施。实验中得到的一些结论如下,可为柔和气化技术的应用提供依据。1、水冷壁挂渣,大大减少了炉膛内气流对炉壁的冲击磨损,且很大程度上减少了炉膛散热,有利于提高煤粉的气化效果。2、优化后的喷嘴,能够维持煤粉在此锅炉中稳定,较高效率气化。3、高速射流风形成良好的柔和气化条件,使得气化反应能够在柔和条件下进行,从而实现煤粉的柔和气化,柔和气化时,火焰呈暗红色,炉内温差小,温度峰值低,气化区域广,煤粉反应时间充分,有利于煤粉的气化。4、空气分级气化时,合成气热值稍微升高,碳转化率有所提高,气化稳定性增加。5、不同工况的气化实验验证了对于优化后的煤气化喷嘴良好的气化效果,最佳实验工况为煤粉处理量40kg/h,氧碳原子比1.1,水蒸气煤比0.1kg/kg,一次风预热,得到的合成气热值为3.63MJ/Nm3,煤粉的碳转化率达到72.45%。 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外气化技术进展
        1.2.1 国内气化技术进展
        1.2.2 国外气化技术进展
    1.3 柔和燃烧与气化技术的发展
        1.3.1 柔和燃烧技术简介
        1.3.2 柔和燃烧技术国内外发展现状
        1.3.3 柔和气化技术发展现状
    1.4 各类煤气化喷嘴简介
    1.5 主要研究内容与预期目标
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 预期目标
第二章 实验装置及测量系统
    2.1 实验装置
        2.1.1 气化炉本体及燃烧器介绍
        2.1.2 煤粉输运系统
        2.1.3 空压机及送风系统
    2.2 测量系统
    2.3 实验煤粉特性
    2.4 本章小结
第三章 柔和气化数值模拟方法
    3.1 数值模拟模型描述
    3.2 柔和气化模拟参数
    3.3 本章小结
第四章 柔和气化热态实验研究与模拟分析
    4.1 煤气化反应机理
        4.1.1 气流床气化技术机理
        4.1.2 煤粉的热解过程介绍
        4.1.3 煤粉的燃烧气化过程介绍
    4.2 气流床水冷壁挂渣实验
    4.3 煤粉柔和气化实验与模拟分析
        4.3.1 实验火焰形态
        4.3.2 二次风喷嘴圆周半径变化时对气化特性影响分析
            4.3.2.1 模拟结果分析
            4.3.2.2 实验结果分析
        4.3.3 煤粉流量变化时气化实验结果分析
        4.3.4 二次风喷嘴数量变化时对气化特性影响分析
            4.3.4.1 模拟结果分析
            4.3.4.2 实验结果分析
        4.3.5 氧碳原子比变化时气化实验结果分析
        4.3.6 通入水蒸气时气化实验结果分析
        4.3.7 空气分级时气化实验结果分析
        4.3.8 煤粉预热时气化实验结果分析
        4.3.9 炉膛热损失及温度分布分析
    4.4 本章小结
第五章 结论展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
硕士在读期间发表论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3637608