反應(yīng)器放大中的若干化工基礎(chǔ)問題研究——以兩段式氣化爐為例.pdf

1、煤氣化是實(shí)現(xiàn)煤炭潔凈利用技術(shù)的核心和關(guān)鍵。兩段式氣化爐具有煤種適應(yīng)性廣、氧耗比低、轉(zhuǎn)化率高和環(huán)境友好等特點(diǎn)，擁有十分廣闊的應(yīng)用前景，但目前尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)裝置的運(yùn)行。這主要是由于氣化爐內(nèi)復(fù)雜煤氣化反應(yīng)等因素的影響。因此要實(shí)現(xiàn)兩段式氣化爐穩(wěn)定長期的工業(yè)化運(yùn)行就需要完善各因素對(duì)氣化爐特性影響的認(rèn)識(shí)。相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段，建立模型是研究氣化爐氣化特性的一種有效手段。利用模型方法探究各個(gè)操作參數(shù)變化對(duì)氣化爐內(nèi)不同區(qū)域的產(chǎn)氣組成，溫度等的影響規(guī)律，對(duì)

2、于優(yōu)化條件、調(diào)控產(chǎn)氣組成以及反應(yīng)器的工業(yè)化設(shè)計(jì)等具有重要的理論價(jià)值，有助于加速實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)器的工業(yè)化應(yīng)用。本文依據(jù)氣化爐內(nèi)流體流動(dòng)特性，將兩段式氣化爐劃分為不同的區(qū)域，建立了相應(yīng)的等效反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型。利用該模型探究了各個(gè)氣化參數(shù)變化對(duì)氣化爐內(nèi)不同區(qū)域轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氣組成等影響規(guī)律，加深了對(duì)氣化爐內(nèi)氣化過程的理解。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴依據(jù)爐內(nèi)流體流動(dòng)特性，通過引入射流寬度將氣化爐進(jìn)行了區(qū)域劃分，建立了等效網(wǎng)絡(luò)模型，解決了將氣化爐作為

3、黑箱處理的問題，能夠更好的反映不同區(qū)域內(nèi)氣化特性在氣化過程中的變化。由于建立模型過程中，考慮了氣化爐結(jié)構(gòu)、物料特性和化學(xué)反應(yīng)等因素的影響，因此該模型能夠較為真實(shí)地反映氣化爐內(nèi)的氣化過程。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了該模型的合理性。⑵借助該模型考察了氣化爐一段爐膛的操作參數(shù)，包括煤進(jìn)料量、氧氣進(jìn)料量和水蒸氣進(jìn)料量，對(duì)氣化爐特性的影響。結(jié)果表明一段操作參數(shù)變化對(duì)整個(gè)氣化爐的氣化特性具有關(guān)鍵性影響，這主要是由于一段產(chǎn)氣溫度和未反應(yīng)碳量的

4、改變?cè)斐傻?。其中進(jìn)煤量和進(jìn)氧量對(duì)氣化爐的溫度、碳轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氣組成的影響較大。因此，要實(shí)現(xiàn)氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)進(jìn)煤量和進(jìn)氧量等氣化參數(shù)，控制氣化爐溫度在灰熔點(diǎn)溫度以上。，同時(shí)在實(shí)現(xiàn)氣化爐的工業(yè)化過程中，對(duì)于一段爐膛的設(shè)計(jì)及操作條件應(yīng)予以高度重視。⑶二段爐膛對(duì)產(chǎn)氣的降溫效果，主要體現(xiàn)在射流區(qū)域。二段爐膛對(duì)一段爐膛的影響主要體現(xiàn)在二段操作條件變化所造成的一段爐渣熱損失以及爐壁熱損改變。二段進(jìn)煤量由190kg/h上升至310kg/h時(shí)