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常压循环流化床煤气化试验与模型研究

张荣光  
【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。


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