探析淮南煤气化特性实验及模拟研究

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1、安徽理工大学硕士学位论文淮南煤气化特性实验及模拟研究姓名：姚杰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：董众兵20100620摘要采用自制石英弹簧热天平(ZL00247922．2)对高灰熔点(FT>1500。C)的淮南煤气化特性进行了实验研究，结果表明：C02气化速率远小于挥发份析出和燃烧速率，在整个粉煤气化过程中，总反应时间主要取决于气化速率。C02气化速率随着反应的进程而降低，不同煤种之间气化反应差异很大。与甘肃华亭煤相比，淮南煤气化活性很低。完全气化需要较长的时间，而燃烧过程在极短时间完成；采用部分气化(气化率40～50％娜烧的工艺路线既可以减小气化炉

2、体积，又可实现碳的完全转化。采用AspenPlus软件对淮南煤气化进行了稳态流程模拟研究，结果表明：02流量的增大导致气化温度快速升高；合成气中CO、H2，以及有效合成气(CO+H2)的体积分率随02流量的增加呈先增大后减小的趋势；C02和H20的变化趋势则相反。氧煤比在0．03---0．17kg／kg区域内，有效气体积分率均大于60％；且在氧煤比为0．1kg／kg时，有效合成气体积分率达到最大值64．2％。氧煤比在O．06-4)．14kg／kg区域内，汽氧比的增大会导致气化温度随之减小，并直接影响合成气组分。合成气中，CO、H2、CI-h，以及有效合成气．

3、．(CO+H2)的体积分率随汽氧比的增大而降低；H20和C02体积分率则随之增大。通过对干粉煤气化工业炉冷态CFD模拟分析，结果表明：煤粉颗粒和气体自顶部喷嘴高速喷入后，迅速沿径向和轴向扩散，高速区、中速区和低速区分界明显。在炉膛上部炉壁区域形成回流层，颗粒呈环流运动。在炉膛1／2以下区域两相均处于速度很小的状态。颗粒从底部缩口处至出口处呈加速状态。图5l表4参71关键词：淮南煤；气化特性；模拟分类号：(1-2)：摘要AbstractThehome—madequartzspringthermalbalance(ZL00247922．2)wasusedtOin

4、vestigethegasificationcharacteristicsofHuainancoalwithhighashmeltingtemperature(FT>1500。C)．ItWasshownthatC02gasificationrateofHuainancoalwasfarlowerthanthatofcombustion．TheC02gasificationratedecreased谢mthereactionprocess．ComparedwithGansu—Huatingcoal，HuainancoalWasmuchlowerincoalga

5、sificationactivity．IttookverylongtimeforHuainancoalcompletegasification，whilecombustionconsumedveryshorttime．Partlygasification(reactionrateisbetween0．40and0．50)andcontinuouscombustionwasabetterchoiceforHuainancoalcommercialcompleteconversion．Thesteady．stateflowsimulationonHuainanc

6、oalgasificationWasperformedbyAspenPlussoftware．Itshowedthatreactiontemperatureincreasedrapidlywiththeriseofoxygenflowrate．Thecontentsofcarbonmonoxide，hydrogenandeffectivesyngasincreasedthendecreased，whilethechangesofcabondioxideandsteamcontentswereopposite．Theeffectivesyngascontent

7、Wasmorethan60％whenoxygen／coalflowrateratioWasbetween0．03andO．17kg／kg，andreachedthemaximum64．2％atO．1kg／kg．Whenoxygen／coalflowrateratioWasbetween0．06andO．14kg／kg．reactiontemperaturedecreasedwiththeriseofH20／02flowrateratio．Thecontentsofcarbonmonoxide，hydrogenandmethaneinsyngasdecreas

8、ed，whilesteamandcarbondiox