气流床煤气化炉内流动、混合与反应过程的研究进展 被引量：22

1

作者 王辅臣 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期769-786,共18页

气流床气化过程涉及高温高压下湍流多相流动与复杂化学反应过程的相互作用,涵盖喷嘴雾化与弥散、复杂多相射流流动、炉内湍流混合、复杂气化反应、火焰结构及温度分布等诸多方面,是世界各国研究的热点。对近年来世界各国在气流床气化过... 气流床气化过程涉及高温高压下湍流多相流动与复杂化学反应过程的相互作用,涵盖喷嘴雾化与弥散、复杂多相射流流动、炉内湍流混合、复杂气化反应、火焰结构及温度分布等诸多方面,是世界各国研究的热点。对近年来世界各国在气流床气化过程研究上取得的进展进行了综述,包括喷嘴雾化与颗粒弥散机理与雾化过程的影响因素、撞击流驻点偏移规律和撞击面振荡规律、撞击火焰结构与炉内三维温度场、典型煤种气化反应特性与石油焦气化特性以及气流床气化过程模拟。对气流床气化过程未来的研究重点进行了展望。 展开更多

关键词 气流床气化 流动过程 混合过程 气化反应特性 气化炉模拟

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气化工艺黑水处理系统优化研究 被引量：6

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作者 谢安东 代正华 +2 位作者 李新宇 陈雪莉 龚欣 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期19-24,共6页

气流床气化工艺在合成气激冷以及初步净化过程中会产生大量的高温含渣黑水,高温黑水在后续的多级闪蒸工艺处理过程中会产生一定量的低压闪蒸汽需消耗大量循环冷却水,同时排放大量含盐废水。为利用高温黑水含有的热能以及闪蒸系统副产的... 气流床气化工艺在合成气激冷以及初步净化过程中会产生大量的高温含渣黑水,高温黑水在后续的多级闪蒸工艺处理过程中会产生一定量的低压闪蒸汽需消耗大量循环冷却水,同时排放大量含盐废水。为利用高温黑水含有的热能以及闪蒸系统副产的低压蒸汽,文中以粉煤气化工艺黑水处理系统为基础,提出了高温黑水回用和废水蒸发回收的系统优化方案,基于Aspen Plus软件建立了气化黑水处理工艺新流程,并进行了模拟计算。模拟结果表明:当黑水回用比为0.5时,对有效气产量为70 000 m3/h的粉煤气化装置而言,新流程系统总热效率由原来的90.65%提高到93.58%,合成气水气比由0.80提高到0.99;黑水闪蒸系统负荷减半,循环水用量降低45.64%,外排废水减少43.35%,黑水处理系统运行成本降低,实现了能量物质的综合利用。 展开更多

关键词 气化 黑水处理 能量回收 流程优化

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耦合热解-气化过程的两段气流床工艺模拟研究 被引量：6

3

作者 高瑞 代正华 +2 位作者 黄波 黄荐 王辅臣 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期69-74,共6页

提出了一种新型的两段循环气流床工艺,其一段炉内煤焦充分气化生产的高温合成气,为二段炉内煤的热解供热,二段炉内产生的煤焦循环再回一段炉。使用Aspen Plus模拟软件开发了两段气流床气化模型,考察了一段给氧量和二段炉膛停留时间对两... 提出了一种新型的两段循环气流床工艺,其一段炉内煤焦充分气化生产的高温合成气,为二段炉内煤的热解供热,二段炉内产生的煤焦循环再回一段炉。使用Aspen Plus模拟软件开发了两段气流床气化模型,考察了一段给氧量和二段炉膛停留时间对两段循环气流床工艺和焦油质量分数的影响。提高一段给氧量,可以降低合成气中焦油的质量分数,但是系统冷煤气效率及甲烷的产量也在减少;增加二段炉膛反应停留时间能够有效降低合成气中焦油的质量分数。调节一段炉温为1 400℃,二段炉膛停留时间为6 s,合成气中焦油的质量分数可降至93.21×10^(-3) kg/kg(以单位煤基计),系统的冷煤气效率可达86.21%,甲烷的产率可达76.80×10^(-3) m^3/kg(以单位煤基计)。 展开更多

关键词 煤气化 热解 两段炉 过程模拟

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甲烷常压非催化部分氧化热模实验研究 被引量：3

4

作者 徐月亭 代正华 +2 位作者 李新宇 李超 王辅臣 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期60-64,69,共6页

氧气/甲烷摩尔比、操作负荷以及二氧化碳添加的研究对天然气非催化部分氧化转化炉运行优化和调节合成气氢气/一氧化碳摩尔比非常重要。文中搭建了天然气非催化部分氧化热模实验平台,考察了上述因素对出口合成气组成的影响。在研究范围... 氧气/甲烷摩尔比、操作负荷以及二氧化碳添加的研究对天然气非催化部分氧化转化炉运行优化和调节合成气氢气/一氧化碳摩尔比非常重要。文中搭建了天然气非催化部分氧化热模实验平台,考察了上述因素对出口合成气组成的影响。在研究范围内得出以下结论:氧气/甲烷摩尔比从0.85增加到1.10,出口甲烷摩尔分数随之降低,有效合成气(一氧化碳+氢气)摩尔分数先增大后减小,在氧气/甲烷摩尔比为0.95时达到最大值87.75%;由于壁面热损失和停留时间的影响,提升操作负荷有利于提高有效合成气摩尔分数,但会导致甲烷转化率下降;添加的二氧化碳参加了逆水蒸气变换反应及甲烷二氧化碳重整反应,使合成气中一氧化碳摩尔分数随二氧化碳/甲烷摩尔比的增加而增加,氢气的变化趋势则与之相反。 展开更多

关键词 甲烷 非催化部分氧化 热模实验 二氧化碳添加

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稻草与煤固定床共热解特性的研究 被引量：9

5

作者 王立 陈雪莉 +2 位作者 赵英杰 李帅丹 王辅臣 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期436-442,共7页

选取稻草为生物质原料,将其与两种不同煤阶的煤(内蒙褐煤和神府烟煤)分别以0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0的干基质量比均匀混合。借助固定床反应器,研究了稻草与两种煤的共热解特性,探讨了共热解过程中可能存在的协... 选取稻草为生物质原料,将其与两种不同煤阶的煤(内蒙褐煤和神府烟煤)分别以0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0的干基质量比均匀混合。借助固定床反应器,研究了稻草与两种煤的共热解特性,探讨了共热解过程中可能存在的协同作用。结果表明,稻草添加有利于共热解气体产物的生成,且对神府煤作用更明显;稻草含量越高,热解气体产量的实验值与加权平均计算值的偏差也越大,说明稻草与煤共热解过程发生了协同作用。而共热解所得焦产量的实验值与加权平均计算值基本一致。热解焦傅里叶红外光谱分析结果表明,稻草添加对热解焦的官能团未造成显著影响。 展开更多

关键词 稻草 煤 固定床 共热解 协同作用

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天然气非催化部分氧化转化炉模拟 被引量：8

6

作者 徐月亭 代正华 +3 位作者 李超 刘海峰 周志杰 王辅臣 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1249-1254,共6页

O2/CH4比、操作压力和气化炉长度等因素对天然气非催化部分氧化转化炉的运行至关重要。研究建立了基于反应动力学的反应器网络模型和平衡模型。考察了O2/CH4摩尔比、压力与停留时间对合成气出口温度和组成的影响。结果表明,反应器网络... O2/CH4比、操作压力和气化炉长度等因素对天然气非催化部分氧化转化炉的运行至关重要。研究建立了基于反应动力学的反应器网络模型和平衡模型。考察了O2/CH4摩尔比、压力与停留时间对合成气出口温度和组成的影响。结果表明,反应器网络模型的预测结果与工业运行数据吻合较好。随着O2/CH4摩尔比增大、压力的上升或停留时间的变长,两种模型模拟结果的差异逐渐变小。反应器网络模型模拟结果表明,O2/CH4摩尔比上升,合成气温度逐渐升高,出口甲烷含量逐渐降低,H2/CO摩尔比逐渐下降。在停留时间较短时,压力的上升会促进甲烷的转化,而在停留时间较长时,较高的压力会抑制甲烷的转化。 展开更多

关键词 天然气 非催化部分氧化 平衡模型 反应器网络 反应机理

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中心气流与环形气流作用下颗粒射流的流动与混合特性 被引量：3

7

作者 吕慧 王海永 +3 位作者 李大龙 曹贵平 刘海峰 郭杨龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期2411-2419,共9页

采用PIV测速系统和高速摄像仪对同轴气固两相射流进行了实验研究,着重考察了同轴射流结构和旋流对颗粒流动与混合特性的影响。结果表明,环形气流作用下颗粒获得的轴向速度比相同条件下中心气流作用下的颗粒轴向速度大,且气固两相的混合... 采用PIV测速系统和高速摄像仪对同轴气固两相射流进行了实验研究,着重考察了同轴射流结构和旋流对颗粒流动与混合特性的影响。结果表明,环形气流作用下颗粒获得的轴向速度比相同条件下中心气流作用下的颗粒轴向速度大,且气固两相的混合效果更佳,在这两种同轴射流结构下,颗粒的轴向速度仅在靠近喷嘴的横截面上分布较为均匀。而旋流,特别是强旋的引入不仅可以促进远场区颗粒速度的均布,而且能够有效地改善两相混合效果。 展开更多

关键词 两相流 同轴射流 旋转射流 颗粒速度分布 混合 流动

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火管式废热锅炉管板冷却室内流动、传热与热应力研究 被引量：6

8

作者 方浩 代正华 +3 位作者 许建良 梁钦锋 于广锁 王辅臣 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期61-67,共7页

通过对火管式废热锅炉管板冷却室建立三维流动、传热模型,考察了冷却室侧面和顶端进水的优劣,探究了工艺参数对冷却室传热的影响。结果表明:侧面进水较顶端进水室内近壁区存在更多湍流漩涡、强化传热效果显著;合成气进口温度对热应力影... 通过对火管式废热锅炉管板冷却室建立三维流动、传热模型,考察了冷却室侧面和顶端进水的优劣,探究了工艺参数对冷却室传热的影响。结果表明:侧面进水较顶端进水室内近壁区存在更多湍流漩涡、强化传热效果显著;合成气进口温度对热应力影响显著,温度从1373增加到1623 K,热应力增幅45.4%;进气负荷对传热影响有限,负荷从70%增至120%,热应力增幅18.2%;提高冷却水进口温度可降低管壁热应力,水温从430增至520 K,热应力降幅11.4%;降低合成气进口温度、升高冷却水进口温度对维持装置长周期运行很有意义。 展开更多

关键词 火管式废热锅炉 管板冷却室 强化传热 热应力

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细颗粒在锥形和平底料仓中的重力卸料特性 被引量：4

9

作者 钟佳 吕慧 +1 位作者 曹贵平 刘海峰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3940-3946,共7页

对细颗粒在料仓内的重力卸料特性进行了实验研究,分别考察了颗粒粒径和料仓构型对卸料流率的影响,采用高速摄像仪对料仓出口处颗粒的卸料形态进行捕捉,并分析其周期性。结果表明,随着颗粒粒径的增大,颗粒卸料流率受逆向压力梯度和"... 对细颗粒在料仓内的重力卸料特性进行了实验研究,分别考察了颗粒粒径和料仓构型对卸料流率的影响,采用高速摄像仪对料仓出口处颗粒的卸料形态进行捕捉,并分析其周期性。结果表明,随着颗粒粒径的增大,颗粒卸料流率受逆向压力梯度和"空环效应"两种因素共同影响,先增大后基本保持恒定。另外,锥形和平底料仓中细颗粒的卸料形态,均随粒径增大由不稳定的间歇卸料向稳定的连续卸料过渡。在间歇卸料形态下,由于间歇卸料周期较长,锥形料仓的卸料流率要小于平底料仓;在连续卸料形态下,受料仓锥角影响,锥形料仓的卸料流率要大于平底料仓。最后,通过修正逆向压力梯度项,分别建立了适用于锥形和平底料仓的细颗粒重力卸料流率预测模型,卸料流率的预测值和实验值吻合很好。 展开更多

关键词 细颗粒 重力卸料 料仓构型 逆向压力梯度 卸料形态 卸料流率

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焦油热解反应模拟研究 被引量：2

10

作者 黄荐 高瑞 +2 位作者 许建良 代正华 王辅臣 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期587-593,共7页

为了考察焦油的热解情况,基于芳香族化合物的热解反应及其动力学参数,构建以萘、甲苯、苯酚的混合物作为焦油模型化合物的热解模型,考察温度、压力、停留时间以及气氛对焦油热解过程的影响。结果表明,随着温度、停留时间以及压力的增加... 为了考察焦油的热解情况,基于芳香族化合物的热解反应及其动力学参数,构建以萘、甲苯、苯酚的混合物作为焦油模型化合物的热解模型,考察温度、压力、停留时间以及气氛对焦油热解过程的影响。结果表明,随着温度、停留时间以及压力的增加,焦油热解的转化率呈现不同程度的增加。在 900~1 100 ℃之间,焦油转化速率基本恒定;停留时间达到 6 s、压力增至 1 MPa 以后,焦油转化速率逐渐降低。不同的反应气氛对焦油热解过程也有着不同影响,CO2 和水蒸气对焦油热解过程有着促进作用,水蒸气的促进作用更加显著,且水蒸气对抑制积炭形成有着显著效果;CO 对焦油热解过程影响很小;H2对焦油热解过程有抑制作用。 展开更多

关键词 焦油 动力学 热解模型 模拟 气氛

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基于Aspen Plus的甲烷化过程计算 被引量：2

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作者 王思远 张海涛 +2 位作者 房鼎业 应为勇 李涛 《天然气化工—C1化学与化工》 CSCD 北大核心 2017年第5期84-90,共7页

基于Aspen plus建立甲烷化绝热反应流程模拟,利用Excel-VB实现平衡计算,过程总损失为212.37k W,三个级间冷却过程损失占比较高,分别为40.10%,10.78%,20.93%,混合过程损失为11.60%。对混合过程进行灵敏度分析,发现损失随着进... 基于Aspen plus建立甲烷化绝热反应流程模拟,利用Excel-VB实现平衡计算,过程总损失为212.37k W,三个级间冷却过程损失占比较高,分别为40.10%,10.78%,20.93%,混合过程损失为11.60%。对混合过程进行灵敏度分析,发现损失随着进料温差的减小而降低,由此提出先预热再混合的工艺流程。分析表明,改进方案更易于能量回收,且冷流体进料温度、压力相同时,更利于产生高压蒸汽。基于夹点-技术,考察了冷流体进口温度、压力对换热过程损失的影响,结果表明,提高冷流体进口温度、压力都可以减小换热过程损失。 展开更多

关键词 甲烷化 [火用]分析 夹点-[火用]技术

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同轴射流中颗粒流振荡弥散的LES-DPM模拟 被引量：1

12

作者 曹文广 刘海峰 +1 位作者 李伟锋 许建良 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期377-382,共6页

采用大涡模拟(LES)和离散颗粒法(DPM)耦合对颗粒流在同轴射流中的振荡弥散模式进行了模拟。在考虑孔隙率和颗粒间碰撞作用的情况下,在Fluent中通过自定义函数对该模型进行了模拟。数值计算结果表明,LES-DPM能较好地再现颗粒流在同轴射... 采用大涡模拟(LES)和离散颗粒法(DPM)耦合对颗粒流在同轴射流中的振荡弥散模式进行了模拟。在考虑孔隙率和颗粒间碰撞作用的情况下,在Fluent中通过自定义函数对该模型进行了模拟。数值计算结果表明,LES-DPM能较好地再现颗粒流在同轴射流中振荡弥散的模式,且模拟结果与实验结果吻合较好,获得了振荡弥散时的流场结构,加深了对振荡弥散的了解。 展开更多

关键词 颗粒流 弥散模式 大涡模拟 离散单元法

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基于效率的煤制SNG系统优化

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作者 黄波 代正华 +3 位作者 高瑞 许建良 于广锁 王辅臣 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期52-57,共6页

煤制天然气(SNG)系统变换单元(WGS)和甲烷化单元(METH)对系统的效率有较大的影响。为提高WGS-METH单元(包括变换单元、酸气去除单元、甲烷化单元)的效率,在通用代数建模平台(GAMS)上建立了以为目标函数的非线性模型(NLP),对WGS-MET... 煤制天然气(SNG)系统变换单元(WGS)和甲烷化单元(METH)对系统的效率有较大的影响。为提高WGS-METH单元(包括变换单元、酸气去除单元、甲烷化单元)的效率,在通用代数建模平台(GAMS)上建立了以为目标函数的非线性模型(NLP),对WGS-METH单元的操作条件和热回收进行了同步优化,对METH循环率对WGS-METH单元效率的影响进行了敏感性分析。结果显示:WGS旁通率为0、METH循环率为0.784、METH分流率为1时,WGS-METH单元效率最高,为85.09%。WGS-METH单元的效率随METH循环率先增加后减少,最优循环率为0.784,循环率较优操作区间为0.725—0.825。 展开更多

关键词 煤制SNG 变换单元 甲烷化单元 [火用] 过程优化

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无溢流固阀板式热水塔热质传递特性

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作者 毛霞君 王亦飞 +2 位作者 张家佳 章岳峰 于广锁 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期25-29,48,共6页

以蒸汽、水为实验介质,研究气流床煤气化系统的关键设备之一——固阀板式热水塔的传热特性。利用塔板上汽液二相逆流热质传递过程能量方程,根据实验结果拟合出了预测传热效率的公式,并通过改变开孔率、孔径、阀高和孔间距等固阀塔板结... 以蒸汽、水为实验介质,研究气流床煤气化系统的关键设备之一——固阀板式热水塔的传热特性。利用塔板上汽液二相逆流热质传递过程能量方程,根据实验结果拟合出了预测传热效率的公式,并通过改变开孔率、孔径、阀高和孔间距等固阀塔板结构参数研究其对传热特性的影响。实验结果表明:传热效率预测值与实验值相符程度较高,验证了公式能较好地描述热水塔内蒸汽-水一元体系直接接触冷凝传热过程;传热效率随着传热单元数的增加而增加,在液汽比(质量比)为5—32实验操作范围内,传热效率一般低于55%;当传热效率较低时可以通过减小动能因子,增大传热单元数,从而提高传热效率;当传热效率较高时,可以适当减小开孔率、孔径和阀高,增加传热面积,提高传热效率,而孔间距对传热效率的影响可以忽略不计。 展开更多

关键词 蒸发热水塔 撞击固阀板 热质同时传递 直接接触冷凝 汽液二相流

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穿流塔板上两相竞争性流动特性

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作者 张家佳 王亦飞 +2 位作者 毛霞君 章岳峰 于广锁 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期9-14,共6页

对一种穿流式固阀塔板进行了流体力学冷态实验考察。采用常温、常压下的空气和水作为实验介质,测试了不同操作条件下塔板的干板压降、全板压降和清液层高度,比较了不同的塔板结构参数对流体力学性能参数的影响。实验结果表明,塔板压降... 对一种穿流式固阀塔板进行了流体力学冷态实验考察。采用常温、常压下的空气和水作为实验介质,测试了不同操作条件下塔板的干板压降、全板压降和清液层高度,比较了不同的塔板结构参数对流体力学性能参数的影响。实验结果表明,塔板压降和清液层高度均随着孔中心距和开孔率的减小而增大,而随着孔径的增大而增大。气液两相在穿流塔板上为逆流流动,且随着气液流量的变化呈现出4种不同的流动形态。建立了清液层高度的经验式,且计算值与实验测量值吻合良好。推导了描述穿流塔板独特的流动形态的参数即气体流通分率的数学表达式,计算结果表明,该分率随着孔中心距的减小而减小,并随着孔径和开孔率的增大而减小。 展开更多

关键词 穿流塔板 流体力学 多相流 固阀塔板

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