水煤浆气化技术简介.ppt

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1、水煤浆气化技术简介一、流场分布二、气化炉结构三、工艺喷嘴多喷嘴对置式水煤浆气化工艺原理简图磨煤制浆系统净化系统渣水处理系统气化系统1、流场结构划分流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。射流区管流区回流区撞击区撞击流股折返流区浓度60.5%的水煤浆通过煤浆给料泵加压与高压氧气（纯度99.6%）通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的工艺喷嘴对喷进入气化炉燃烧室。60.5%煤浆99.6%氧气对喷撞击后形成6个特征各异的流动区，即射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区。利用煤的部分氧化释放出热量，维持在该煤种灰熔点温度以上进行气化反应。炉内温度135

2、0℃，反应过程非常迅速，一般在4—10秒内完成。气化炉内的热平衡：煤的部分氧化放出的热量热等于气化反应说吸收的热量（1）射流区：流体从喷嘴以较高速度喷出后，由于湍流脉动，射流将逐渐减弱，直至与相邻射流边界相交。同时受撞击区较高压力的作用，射流速度衰减加快，射流扩张角也随之加大，此后为撞击区。（2）撞击区：当射流边界交汇后，在中心部位形成相向射流的剧烈碰撞运动，该区域静压较高，且在撞击区中心达到最高。此点即为驻点，射流轴线速度为零，由于相向流股的撞击作用，射流速度沿径向发生偏转，径向速度（即沿设备轴向速度）逐渐增大。撞击区内速度脉动剧烈，湍流强大、混合作用好。（3）撞击流股：四股流体撞击

3、后，流体沿反应器轴向运动，分别在撞击区外的上方和下方形成了流动方向相反，特征相同的两个流股。在这个区域中，撞击流股具有与射流相同的性质，即流股对周边流体也有卷吸作用，使该区域宽度沿轴向逐渐增大，轴向速度沿径向衰减，直至轴向速度沿径向分布平缓。（4）回流区：由于射流和撞击流股都具有卷吸周边流体的作用，故在射流区边界和撞击流股边界，出现在回流区。（5）折返流区：沿反应器轴线向上运动的流股对拱顶形成撞击流，近炉壁沿着轴线折返朝下运动。（6）管流区：在炉膛下部，射流、射流撞击、撞击流股，射流撞击壁面等特征消失，轴向速度沿径向分布保持不变，形成管流区。水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传热

4、、蒸发、脱挥发份、燃烧、气化等六个物理和化学过程，前五个过程速度较快，已基本完成，而气化反应除在上述五区中进行外，主要在管流区中进行。2、煤浆颗粒在气化炉内的气化过程煤浆颗粒在气化炉内的气化过程经历了以下步骤：颗粒的湍流弥散颗粒的振荡运动颗粒的对流加热颗粒的辐射加热煤浆蒸发与颗粒中挥发分的析出挥发产物的气相反应煤焦的多相反应灰渣的形成来自火焰、炉内壁、高温气体、固体物等湍流脉动裂解产物、挥发份及其他易燃组分煤焦、CH4等与H2O、CO2煤的热裂解气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂的反应体系，可分为一次反应与二次反应：1、一次反应区(燃烧区)进入该区的反应物有工艺氧、煤浆以及回流流股

5、和折返流流股中CO、H2等。这个过程进行得相当短促，主要发生在射流区与撞击区中，其结束的标志是氧消耗殆尽。2、二次反应区进入二次反应区的组分有煤焦、CO2、CH4、H2O以及CO、H2等组分。这时主要进行的是煤焦、CH4等与H2O、CO2发生的气化反应，生成CO和H2。这是有效气成分的重要来源。二次反应主要发生在管流区。想一想：进入一次反应区和二次反应区的物质组成有什么区别？3、一次与二次反应共存区多喷嘴对置气化炉中射流区与撞击区、撞击流股、回流区、折返流区共存，不时进行物质交换，再加湍流的随机性，射流区的反应组分及产物都有可能进入撞击区、撞击流股、回流区、折返流区，导致这些区域既进行

6、一次反应，也进行二次反应。二次反应以吸热为主，致使发生二次反应的区域温度较低，相对地起到保护耐火砖的作用。3、气化炉中发生的化学反应在气化炉中主要进行以下化学反应：同时还可能发生以下副反应：二、气化炉结构工业上有各种各样的炉子如气化炉、冶金炉、窑炉和焚烧炉等。想一想：以上各种炉子有什么共同点？一般都具有用耐火材料包围的炉膛，利用热介质或燃料燃烧产生的热量将物质（固体或流体）加热，使炉膛内物质发生物理或化学变化。气化炉耐火材料整体可分为三部分：锥底、拱顶和筒体。耐火材料从里到外分为若干层，分别是：向火面耐火砖、绝热层耐火砖和保温层耐火砖。凡是耐火度不低于1580℃，有较好的抗热冲击和化学

7、侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数低的非金属材料都可称之为耐火材料。想一想：什么是耐火材料？耐火材料的分类：耐火材料通常按耐火度、形状尺寸、烧制方法、耐火材料基体的化学矿物质组成等进行分类。（1）按耐火度分类有普通耐火材料，耐火度为1580～1750℃；高级耐火材料，耐火度为1750～2000℃；特级耐火材料，耐火度为2000～3000℃。（2）按重量、形状和尺寸分类可分为标准型、普通型、异型和特异型。（3）按制造工艺方法可以分为天然岩石锯泥浆浇