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褐煤流化床气化特性的研究

李学锋  
【摘要】:在已探明的煤炭资源中,褐煤占有很大比例,如何充分、高效的利用高水分和高挥发分褐煤是洁净煤技术的重要课题之一。基于流化床气化技术的化工原料气生产和热电气联产已成为褐煤高效利用的重要方式。气化的碳转化率、气化产率、合成气成分及组成的控制影响着整个气化系统运行的稳定性和经济性。本论文在自制流化床气化装置上,以云南小龙潭褐煤为研究对象,对其水蒸汽气化特性进行了探索,主要结论如下:(1)自主设计了流化床气化试验台,并在调试过程中对相关部件进行了改进和优化。其中供热电炉采用硅钼棒为加热元件,功率为30kW,最高温度可达1600℃;进料器采用自主设计、加工的螺旋进料器,通过调节电机转速来控制绞龙的旋转速率,进而控制进料量,进料量与螺旋进料器转速线性关系良好,可满足进料要求。(2)在上述流化床装置上,进行了褐煤水蒸汽气化实验,探讨了床层温度、给水流量和给煤粒径等对气化特性的影响。结果表明随床层温度升高,碳转化率和气化产率增加,H2和CO含量升高,CO2含量下降,而CH4含量基本保持不变;随给水流量增大,气体产率、碳转化率和气化效率都增大,合成气中H2、CO和C02含量也增大,而CH4含量降低;在本实验范围内,相对于床层温度和给水流量,给煤粒径对气化结果的影响较小。(3)采用TG-DTA分析了脱除矿物质煤及原煤的失重特性。结果表明:脱除矿物质煤的失重量与原煤热解失重量基本相同,但热解速率加快;进而探讨了煤中矿物质对气化特性的影响,在本论文研究范围内,脱除矿物质后,虽然碳转化率基本无变化,但合成气中CO2含量下降25%左右,H2下降55%以上,CO同比增长50%左右,CH4含量略有下降。说明煤中矿物质对煤的水蒸汽气化具有良好的催化性能,改善了合成气组分。


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