论文题目: 常压循环流化床煤气化试验与模型研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 工程热物理
作者: 张荣光
导师: 吕清刚,那永洁
关键词: 煤气化,循环流化床,试验,模型
文献来源: 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 作为一种高效、无气泡、高生产能力的反应器,循环流化床已应用于许多领域,但应用于煤气化的研究和开发工作尚处于起步阶段。本文是针对循环流化床煤气化进行的研究和探索。 通过冷态试验研究,获得了热态试验台的基本结构设计参数。在此基础上,建立了循环流化床煤气化热态试验台(提升管高3000mm、直径100mm)。以神华煤为原料进行了氧气、水蒸气为气化剂的初步试验研究。结果表明,试验台可长时间稳定运行,冷煤气效率和碳转化率分别可达到60.5%和96.9%,但存在高温结渣和飞灰碳损失高等问题。 以空气和水蒸气为气化剂,在循环流化床煤气化热态试验台上进行了神华煤、龙口煤和大同煤的气化试验,研究了煤种、加煤速率、空气煤比、蒸汽煤比对气化过程的影响。在试验研究范围内,龙口煤最高的冷煤气效率和碳转化率分别为53.96%和92.31%,神华煤为45.64%和83.84%,大同煤为34.71%和61.99%。试验发现损失于飞灰中的碳较多。进行了蒸汽返料、返料侧加煤和提升管上部加煤探索试验,但没有取得有成效的结果。 根据试验结果拟合了碳转化率和甲烷产率动力学经验关系式,结合物料平衡、能量平衡和化学平衡,建立了动力学修正的循环流化床煤气化平衡模型。在与试验相同的条件下,进行了循环流化床煤气化模拟计算,模拟计算结果和试验结果比较吻合。在此基础上,还就空气加入量、蒸汽加入量及加煤速率对床温、煤气组成、煤气热值、碳转化率和冷煤气效率的影响做了预测和分析。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
符号说明
目录
第一章 引言
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 煤气化技术发展概况
1.2.1 煤气化过程原理
1.2.2 煤气化技术发展概况
1.2.3 中国煤气化技术的现状及发展
1.3 循环流化床的工艺特点及应用
1.4 循环流化床煤气化工艺的研究现状
1.5 中国科学院工程热物理研究所循环流化床煤气化研究进展
1.6 研究目的和本论文的内容
第二章 以氧和水蒸气为气化剂的试验研究
2.1 循环流化床煤气化热态试验台
2.1.1 CFBR100的循环流化床煤气化炉
2.1.2 CFBR100的辅助系统
2.2 试验材料
2.3 试验步骤
2.4 试验数据的确定
2.5 煤气化过程有关经济技术指标的计算
2.5.1 物料平衡
2.5.2 能量平衡
2.6 以氧和水蒸气为气化剂的煤气化试验
2.6.1 试验条件及试验结果
2.6.2 试验过程的温度(及分布)、浓度变化及过程的稳定性
2.6.3 煤气中的焦油及酚的含量
2.6.4 结渣问题
2.6.5 其它问题
2.7 本章小结
第三章 以空气和水蒸气为气化剂的试验研究
3.1 试验装置
3.1.1 试验台
3.1.2 设备完善
3.2 以空气和水蒸气为气化剂的循环流化床煤气化试验
3.2.1 试验条件及结果
3.2.2 温度及其分布
3.2.3 空气煤比的影响
3.2.4 蒸汽煤比的影响
3.2.5 加煤速率的影响
3.2.6 煤种的影响
3.2.7 返料风的影响
3.2.8 加料位置的影响
3.2.9 存在的问题
3.3 本章小结
第四章 循环流化床煤气化的数学模拟
4.1 平衡模型综述
4.2 Factsage~(TM)软件及模拟计算
4.2.1 Factsage~(TM)软件
4.2.2 模拟计算
4.2.3 计算结果与试验值的比较
4.3 循环流化床煤气化平衡模型
4.3.1 碳转化率动力学经验关系式
4.3.2 甲烷产率
4.3.3 平衡模型的建立及计算过程
4.3.4 模型计算结果与试验值的比较
4.4 气化过程的预测
4.4.1 空气加入量对气化过程的影响
4.4.2 蒸汽加入量对气化过程的影响
4.4.3 加煤速率对气化过程的影响
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 未来工作展望
参考文献
附录1
附录2
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-09-07
参考文献
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