弛放气燃烧特性的实验研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文城帮煤气同图1．3Shell合成气园概念‘131Fig．1-3SyngasParkconceptofShellCompany翻图1-4石化IGCC动力站及联产‘14】Fig．1-4IGCCpowerstationandpolygenerationinpetrochemicalenterprise目前国内外现有的多联产模式均是以单一煤气化为气头。由教育部资助的国家重点基础研究项目(973计划)《气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产应用的基础研究》中，提出了“双气头”多联产系统设想，即利用煤气化技术，将气化煤气富碳、焦炉煤气富氢的特点相结合

2、，采用气化煤气与焦炉煤气催化重整技术，进一步使气化煤气中的C02和焦炉煤气中的CI-h转化成合成气，这样不仅可以提高原料气的有效成分，调解氢碳比，而且可以免除水煤气变换反应，降低能量损耗。其系统如图1．5。4太原理工大学硕士研究生学位论文图1-5气化煤气和热解煤气多联产工艺和技术总体框架【15】Fig．1·5Frameworkoftechnologyandtechniqueinpolygenerationofgasificationgas&pyrolysisgas我国的焦炭产量界第一，今后虽不会有很大增大，但发展趋势是大型化和集中生产，这就为焦炉煤气的输配和利用提供

3、了有利条件。以年产100万吨焦炭为基准计算，年产煤气约4．65亿Nm3。按照合成甲醇碳氢比l：2要求，可调配本项目所研究的煤气化技术(自主创新成果)生产的煤气6．75亿Nm3，其中4．22亿Nm3用于焦炉加热燃烧(即采用低附加值的气化煤气顶替焦炉煤气用于焦炉加热)，2．53亿Nm3用于合成。煤热解和气化共产生约9．33亿Nm3合成气，9．33亿Nm3合成气可生产甲醇40．55万吨或300兆瓦电力，实现C02减排1．85亿Nm3。在如图1．5系统中，电力不是唯一的产品，原料气需要用于制备其它化学品，而用于发电的是化工生产过程中产生的弛放气和剩余粗煤气。因此在多联产系统

4、中燃气发电会存在以下问题：(1)弛放气及粗煤气的成分随系统的运行状况变化，因而热值不稳定，其它相关的物理、化学特性也会变化；(2)弛放气及粗煤气的压力、温度、流量等参数随系统的运行状况变化，导致最终进入燃气轮机的燃料配比也会发生变化。因此，为了保证系统中燃气一蒸汽联合循环发电系统稳定地输出电力产品，首先需要根据运行情况调配进入燃气轮机燃料的总热值。此外，由于系统弛放气和粗煤气的成分和参数也是变化的，在总热值达到要求的情况下，还必须保证燃料气能够稳定、充分、低污染燃烧，这样才能保证燃气轮机的稳定正常运行。因此，在利用多联产弛放气及粗煤气发电中燃烧的控制就显得尤为重要，

5、是亟待解决的关键科学问题。5太原理工大学硕士研究生学位论文涉及此科学问题的主要研究内容有：不同成分弛放气和粗煤气的基本燃烧特性，适用于弛放气和粗煤气的催化材料特性及制备技术，燃气轮机燃烧工况下低燃料浓度、低燃烧温度和催化剂稳燃的方法，组织弛放气和粗煤气的控制催化燃烧模拟实验研究，多控制技术联合作用下的催化燃烧的数学模型。1．3弛放气燃烧特性的研究现状根据燃料发热量的大小，燃料大致可分为三类，即高热值燃料、中热值燃料和低热值燃料【】6】。弛放气属于低热值燃，低热值燃气燃烧难以点燃和控制，燃烧时容易出现回火或吹熄等现象，稳定燃烧不易实现。目前国内外对低热值燃料燃烧的研究

6、主要集中于燃烧稳定性的研究，应用较为广泛的稳燃技术主要有以下两类；一、优化着火条件的稳燃技术：浓缩煤粉燃烧，分级点火，高温预热；二、优化燃烧场结构的稳燃技术：钝体燃烧器，旋流燃烧，U形管燃烧。针对各种具体的稳燃技术，国内外都有研究【l‘7~291。对贫燃料预混燃烧的回火问题国外已有学者进行了大量的实验研究，但主要进行的是碳氢燃料或碳氢燃料和氢气混合物的回火特性研究【30】。低热值燃料在燃气轮机中的燃烧是煤的多联产方案中重要的课题，也是在燃烧领域涉及不多的领域，尤其对特定成分的弛放气和粗煤气的燃烧研究几乎是空白。因此，对低热值、多变组分弛放气的基本燃烧特性的研究，取得

7、基础数据是可行的。这对于“双气头"多联产方案的实施，尤其是燃气一蒸汽联合循环发电有重大意义。1．4本课题的主要研究内容和方法本论文的主要研究内容有：1、确定试验方案和方法，进行实验系统设计并完成实验系统的搭建工作。2、实验研究过量空气系数对不同成分的弛放气在纯扩散燃烧情况下的温度水平。3、实验研究过量空气系数对不同成分的弛放气在纯扩散燃烧情况下的燃烧产物的影响。通过对弛放气燃烧特性的研究，得到不同成分、不同流动参数的弛放气在纯扩散燃烧情况下的温度水平和燃烧产物的分布规律。研究方法：设计并建立气体燃烧试验系统，采用理论和实验相结合的方法，应用热电偶测量燃6太原理工