灰含量及助熔剂对气流床粉煤气化炉性能的影响 被引量：12

1

作者 孙钟华 代正华 +1 位作者 周志杰 于广锁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第20期7-12,共6页

基于气流床粉煤气化炉的平衡模型,考察了灰含量及添加助熔剂对气化炉性能的影响,为工业气化炉变煤种操作提供指导。研究结果表明:在相同气化操作温度下,随着灰含量增加,有效气产率和冷煤气效率降低,比煤耗和比氧耗相应增加。在入炉氧煤... 基于气流床粉煤气化炉的平衡模型,考察了灰含量及添加助熔剂对气化炉性能的影响,为工业气化炉变煤种操作提供指导。研究结果表明:在相同气化操作温度下,随着灰含量增加,有效气产率和冷煤气效率降低,比煤耗和比氧耗相应增加。在入炉氧煤比和蒸汽煤比一定时,煤中的灰含量波动±1%,北宿煤气化温度将产生约±27℃的波动,开阳煤气化温度将产生约±15℃的波动。对于高灰熔点开阳煤,助熔剂(CaCO3)添加量占入炉粉煤量5.4%(质量分数)时,比煤耗和比氧耗比未加入助熔剂时分别减少2.8%和6.9%。因此,工业操作中应密切注意入炉煤的灰含量波动对气化温度的影响,相应调整气化操作参数;对于高灰熔点煤,需确定适宜的助熔剂添加比例,以降低气化操作温度,减少煤耗氧耗,降低操作成本。 展开更多

关键词 灰分含量 助熔剂 平衡模型 气流床粉煤气化

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煤气化过程中含硫化合物生成特性的热力学研究 被引量：5

2

作者 张婷 郭庆华 +1 位作者 梁钦锋 于广锁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期32-39,共8页

对于复杂的煤气化反应系统,可借助热力学平衡分析工具对反应过程中主要含硫化合物的生成特性及其主要影响因素进行预测。该文以4种典型煤为研究对象,气化条件选取温度范围373～1 673 K,压力4.0 MPa,利用FactSage对系统进行热力学平衡模... 对于复杂的煤气化反应系统,可借助热力学平衡分析工具对反应过程中主要含硫化合物的生成特性及其主要影响因素进行预测。该文以4种典型煤为研究对象,气化条件选取温度范围373～1 673 K,压力4.0 MPa,利用FactSage对系统进行热力学平衡模拟。结果表明:在还原性气氛下,煤中硫主要转化为气相H2S,其次为COS,以及极微量的CS2,固相含硫化合物的主要为CaS、FeS2、FeS;H2S的生成与煤中含Ca、Fe化合物含量密切相关;Ca/S、Fe/S以及O/C摩尔比的变化都会影响H2S的生成。 展开更多

关键词 煤气化 含硫化合物 热力学平衡模拟 FactSage

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神府煤焦与CO_2的气化反应动力学分析 被引量：11

3

作者 许慎启 周志杰 +2 位作者 杨帆 于广锁 于遵宏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期41-46,共6页

利用加压热天平在1173～1323K、0.1～3MPa范围内,对神府煤焦与CO2的气化反应进行动力学分析。考察温度、压力对神府煤焦与CO2气化反应动力学特性的影响及气化反应速率和反应时间之间的关系,发现气化反应速率随反应时间的变化近似呈正态... 利用加压热天平在1173～1323K、0.1～3MPa范围内,对神府煤焦与CO2的气化反应进行动力学分析。考察温度、压力对神府煤焦与CO2气化反应动力学特性的影响及气化反应速率和反应时间之间的关系,发现气化反应速率随反应时间的变化近似呈正态分布,建立了气化反应速率与反应时间的正态分布动力学模型。与随机孔模型对比,发现正态分布时间模型能较好地描述煤焦的气化动力学规律。由正态分布模型求得的反应速率常数r0、rm遵循Arrenius定律,lnr0、lnrm对1/T呈良好的线性关系;在0.1～3MPa范围,求得的反应活化能为150～185kJ/mol,与相关文献报道的结果基本一致。 展开更多

关键词 煤气化 热重分析 气化动力学 随机孔模型 正 态分布模型

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气化条件下煤灰高温物相变化及其对黏度的影响 被引量：12

4

作者 廖敏 郭庆华 +3 位作者 梁钦锋 袁海平 倪建军 于广锁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第17期45-50,共6页

为掌握高温条件下不同温度段的煤灰熔融过程的物相变化规律,试验选取具有代表性的低灰熔点清水营煤和高灰熔点青龙矿煤为原料,采用FactSage6.1计算软件中的Equilib模型进行数值计算,利用高温黏度计对2种煤灰进行黏度测试。结果表明,Al2O... 为掌握高温条件下不同温度段的煤灰熔融过程的物相变化规律,试验选取具有代表性的低灰熔点清水营煤和高灰熔点青龙矿煤为原料,采用FactSage6.1计算软件中的Equilib模型进行数值计算,利用高温黏度计对2种煤灰进行黏度测试。结果表明,Al2O3和SiO2含量较高的青龙矿煤灰在熔融的过程中产生大量的莫来石,这决定了青龙矿煤灰的高灰熔点。清水营煤的低灰熔点主要是由于钙长石和石英的低温共融主导熔融过程,赤铁矿在高温熔渣中下起到助熔的作用。钙长石和赤铁矿助熔矿物能降低灰渣的黏度,莫来石的存在则会增加灰渣黏度。数值计算的结果与试验结果基本一致,表明化学热力学反应平衡分析方法是研究灰渣熔融特性一种有效手段。 展开更多

关键词 煤灰熔融 物相分析 FactSage软件 黏度 煤气化

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撞击流气化炉内气固两相流动与颗粒附壁沉积数值模拟 被引量：13

5

作者 倪建军 梁钦锋 +2 位作者 代正华 于广锁 于遵宏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期69-74,共6页

对多喷嘴对置式气化炉内复杂的气固两相流动与颗粒附壁沉积进行3D数值模拟。采用Realizable k-ε湍流模型计算炉内气相湍流流场,应用Euler-Lagrange模型模拟气固两相流动,颗粒轨迹跟踪采用随机轨道模型。根据液态排渣气化炉本身特点,描... 对多喷嘴对置式气化炉内复杂的气固两相流动与颗粒附壁沉积进行3D数值模拟。采用Realizable k-ε湍流模型计算炉内气相湍流流场,应用Euler-Lagrange模型模拟气固两相流动,颗粒轨迹跟踪采用随机轨道模型。根据液态排渣气化炉本身特点,描述炉壁熔渣流的形成过程,建立适用于液态排渣气化炉的颗粒附壁沉积模型,模拟结果与实验值吻合较好。模拟结果表明,数值模拟再现了撞击流气化炉内分区流动的情况;射流撞击使颗粒在气化炉内分布较为均匀,撞击中心和撞击流股区域浓度略高;颗粒在炉壁沉积基本覆盖整个气化炉,不存在局部积渣;当气化炉操作压力达到4.0MPa时,渣口气流夹带颗粒量有所提高,气流流速的增大而提高,颗粒停留时间缩短,影响碳转化率。 展开更多

关键词 撞击流气化炉 气固两相流 颗粒附壁沉积 数值模拟

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气化炉辐射废锅内多相流场和温度场的数值模拟 被引量：11

6

作者 倪建军 梁钦锋 +2 位作者 周志杰 张玉柱 于广锁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期59-65,共7页

通过直接数值模拟的方法对实际气流床煤气化辐射废锅内三维多相流流场和温度场进行了模拟。连续相流场采用Realizablek-ε湍流模型求解,而颗粒相采用基于随机过程的随机轨道模型,并采用双向耦合算法计算两相间的相互作用。温度场计算肘... 通过直接数值模拟的方法对实际气流床煤气化辐射废锅内三维多相流流场和温度场进行了模拟。连续相流场采用Realizablek-ε湍流模型求解,而颗粒相采用基于随机过程的随机轨道模型,并采用双向耦合算法计算两相间的相互作用。温度场计算肘基于灰气体加权和模型与离散坐标法相结合的方法求解热辐射方程,同时考虑了煤渣颗粒的热辐射和散射影响,利用Ranz-Marshall关系式计算气固相间对流换热作用。结果表明:辐射废锅顶部存在一火炬状入口射流,其长度随中心流道的缩小而缩短;辐射废锅顶部、底部以及入口射流周围各自存在不同形状回流区;整体温度随鳍片水冷壁面积的增加而降低,但鳍片宽度过大可能造成水冷壁灰渣沉积堵塞;不同水冷壁布置方式的计算结果与实际测量值基本吻合。 展开更多

关键词 辐射废锅 水冷壁 辐射传热 多相流 煤气化

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多喷嘴对置式水煤浆气化炉内气体浓度分布的常压热态试验研究 被引量：7

7

作者 郭庆华 于广锁 +1 位作者 梁钦锋 周志杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第32期19-23,共5页

多喷嘴对置式水煤浆气化炉内气体浓度的变化与炉内流场分布以及气化反应过程密切相关。采用自行研制的水冷探针及气体预处理系统,对实验室小型四喷嘴气化炉炉膛中主要气体(CO2,CO,H2,O2,CH4和Ar)的体积浓度分布在常压下进行了热态测试... 多喷嘴对置式水煤浆气化炉内气体浓度的变化与炉内流场分布以及气化反应过程密切相关。采用自行研制的水冷探针及气体预处理系统,对实验室小型四喷嘴气化炉炉膛中主要气体(CO2,CO,H2,O2,CH4和Ar)的体积浓度分布在常压下进行了热态测试。试验结果表明:相同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度差异明显,由炉壁至炉膛中心,CO2、O2浓度逐渐增加,CO、H2浓度逐渐降低;喷嘴平面上、下气体组成差别很大,沿气流方向越靠近炉膛出口,这种差异越小。 展开更多

关键词 多喷嘴对置式气化炉 煤气化 气体浓度分布 水煤浆

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高温煤气脱硫及其对逆水煤气变换反应的影响 被引量：3

8

作者 夏迎迎 付炜 +2 位作者 王亦飞 于广锁 王辅臣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期56-61,共6页

采用天然石灰石作脱硫剂,在固定床上进行高温煤气脱硫,研究脱硫剂粒径、用量、温度和入口H2S浓度对脱硫性能的影响及脱硫反应对逆水煤气变换反应的影响,并得到CaO的转化率曲线。结果表明:粒径对脱硫效果的影响很大,其中以0.38～0.9mm的... 采用天然石灰石作脱硫剂,在固定床上进行高温煤气脱硫,研究脱硫剂粒径、用量、温度和入口H2S浓度对脱硫性能的影响及脱硫反应对逆水煤气变换反应的影响,并得到CaO的转化率曲线。结果表明:粒径对脱硫效果的影响很大,其中以0.38～0.9mm的石灰石脱硫效果最佳;脱硫剂用量增加,气固之间的接触机会增加,脱硫反应进行得更完全;温度对脱硫过程的影响比较复杂,最佳的脱硫温度为脱硫剂完全煅烧的温度;在一定的空速下,随着入口H2S浓度的减小,反应速率减慢;脱硫剂明显加快逆水煤气变换的反应速率,起到催化剂的作用,但是产生的CaS堵塞了脱硫剂的微孔,催化活性减弱,使逆水煤气变换反应速率减慢。 展开更多

关键词 高温脱硫 高温脱硫剂 石灰石 逆水煤气变换反应

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撞击流气流床气化炉内火焰截面温度场研究 被引量：2

9

作者 颜卓勇 梁钦锋 +2 位作者 郭庆华 于广锁 于遵宏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第32期24-28,共5页

基于对气化火焰结构特征的假设，以Planck辐射定律和计算机层析成像技术为理论基础，建立了一种采用普通面阵CCD测量气化火焰截面温度场的方法。火焰监测系统安装在气化炉顶部以拍摄炉膛火焰。结果表明，四喷嘴撞击火焰较为规则，四股... 基于对气化火焰结构特征的假设，以Planck辐射定律和计算机层析成像技术为理论基础，建立了一种采用普通面阵CCD测量气化火焰截面温度场的方法。火焰监测系统安装在气化炉顶部以拍摄炉膛火焰。结果表明，四喷嘴撞击火焰较为规则，四股火焰相互抑制，撞击火焰集中在炉膛中心。重建出的火焰温度分布与气化火焰结构很吻合，且呈现为十字型结构，中心温度高，边缘温度低。火焰中心截面温度场的主体范围为1700-2050℃。计算温度与测量温度的相对误差小于±6．4％，符合工程应用的要求。 展开更多

关键词 气流床气化 截面温度场 计算机层析成像算法 气化火焰

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钾盐添加量及煤焦粒度对两段组合式气化工艺的影响 被引量：1

10

作者 苏攀 王亦飞 +2 位作者 金渭龙 于广锁 王辅臣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期27-32,共6页

高效能两段组合式煤气化工艺能有效利用高温煤气显热,以提高现有气流床气化技术的冷煤气效率。在两段组合式煤气化炉热态实验装置上,考察了二段床层不同粒径范围煤焦的气化反应性,实验得出,最优粒径范围为10~15mm。该粒径范围下,二氧化... 高效能两段组合式煤气化工艺能有效利用高温煤气显热,以提高现有气流床气化技术的冷煤气效率。在两段组合式煤气化炉热态实验装置上,考察了二段床层不同粒径范围煤焦的气化反应性,实验得出,最优粒径范围为10~15mm。该粒径范围下,二氧化碳累积转化率达10%,其反应速率在反应30 min时达到峰值,床层平均温降最高,达到402.4℃。文中还研究了钾盐添加量对二段煤焦气化反应性能的影响,钾的添加量应大于5%才能明显体现其良好催化效果。碳酸钾用量在8%下的催化效果显著,二段出口有效气体浓度和碳转化率等参数提高明显,二氧化碳累积转化率为19%。此工艺有效实现CO2减排和资源化利用,环境效益良好。 展开更多

关键词 两段式气化工艺 有效气浓度 碳转化率 碳酸钾

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完全熔融状态下SiO_2-Al_2O_3-CaO体系的黏度分析与预测 被引量：23

11

作者 张志文 王增莹 +3 位作者 梁钦锋 郭庆华 于广锁 于遵宏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期39-43,共5页

基于网状结构模型概念，简要分析了SiO2-Al2O3-CaO体系各组分在网状结构中的作用。网状结构模型理论认为Al2O3为两性物，Al^3＋易形成四配位，部分电荷由具有较低场强的碱金属或碱土金属离子补偿。为考察SiO2-Al2O3-CaO体系随n（CaO）... 基于网状结构模型概念，简要分析了SiO2-Al2O3-CaO体系各组分在网状结构中的作用。网状结构模型理论认为Al2O3为两性物，Al^3＋易形成四配位，部分电荷由具有较低场强的碱金属或碱土金属离子补偿。为考察SiO2-Al2O3-CaO体系随n（CaO）／[n（CaO）＋n（Al2O3）]比值变化的黏度特性，研究了n（CaO）／[n（CaO）＋n（Al2O3）]比值在0．4-0．6附近的黏温曲线变化规律。结果表明，硅熔体黏度随n（CaO）／[n（CaO）＋n（Al2O3）]比值的增大呈现先缓慢升高后降低的趋势，但当n（CaO）/[n（CaO）＋n（Al2O3）]比值为0．5时，其黏度并非为最大值。基于流体流动特性，提出了SiO2-Al2O3-CaO体系在完全熔融状态下的黏度预测模型，并同传统的Urbain模型进行比较。结果表明，本模型预测效果好于Urbain模型，预测值同实验值更为接近。 展开更多

关键词 黏度 硅熔融体 煤气化

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辐射废锅入口结构对流场及颗粒分布的影响 被引量：7

12

作者 李贤斌 郭庆华 +2 位作者 周志杰 代正华 于广锁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第29期15-21,I0003,共8页

为优化结构设计,合理布置水冷壁,对辐射废锅接口、入口结构及内筒水冷壁组成的系统进行模拟研究。采用组分输运模型计算气体组分扩散过程,通过Realizable-湍流模型计算炉内流场,利用随机轨道模型跟踪灰渣颗粒运动轨迹,并考虑了气固相间... 为优化结构设计,合理布置水冷壁,对辐射废锅接口、入口结构及内筒水冷壁组成的系统进行模拟研究。采用组分输运模型计算气体组分扩散过程,通过Realizable-湍流模型计算炉内流场,利用随机轨道模型跟踪灰渣颗粒运动轨迹,并考虑了气固相间耦合。利用灰气体加权和模型和P1辐射模型计算炉内辐射传热过程,且考虑了灰渣颗粒的热辐射特性。结果表明:炉体入口存在中心射流区,流速与宽度和入口结构有很大关系,且周围存在明显回流区;灰渣颗粒主要集中在中心流道,但由于卷吸回流的作用,回流区内部分细小颗粒富集;缩口结构使灰渣颗粒更集中于中心流道,扩口结构则起一定的导流作用,使卷吸作用减弱。 展开更多

关键词 整体煤气化联合循环(IGCC) 辐射废锅 流场特征 颗粒分布 多相流 结构优化

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掺混生物质对煤灰熔点的影响及混合灰流动温度预测 被引量：6

13

作者 陈雪莉 刘涛 +1 位作者 刘霞 刘海峰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期41-46,143,共6页

研究了刘桥一矿煤、青龙矿煤、榆林煤,掺入稻草、棉秆、玉米秆3种秸秆类生物质后混合灰熔融特性的变化规律。结果表明:对于高灰熔点刘桥一矿煤和青龙矿煤,掺入3种生物质后,煤灰的流动温度显著降低,掺混比例为30%左右时灰的流动温度降至1... 研究了刘桥一矿煤、青龙矿煤、榆林煤,掺入稻草、棉秆、玉米秆3种秸秆类生物质后混合灰熔融特性的变化规律。结果表明:对于高灰熔点刘桥一矿煤和青龙矿煤,掺入3种生物质后,煤灰的流动温度显著降低,掺混比例为30%左右时灰的流动温度降至1380℃以下。稻草的掺入增加了低灰熔点榆林煤灰的流动温度,但在所有掺混比例下,混合灰的流动温度均未高于1300℃。采用多元线性回归分析的方法对灰流动温度与灰成分参数进行拟合,得到了预测生物质与煤混合灰流动温度的方程,并使用鲍店煤掺混生物质的灰分组成对回归方程进行了检验,结果显示28组样品中,96%的灰样流动温度偏差在80℃以内。 展开更多

关键词 秸秆类生物质 混合灰 灰熔点 多元线性回归

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新型旋风分离器内近壁面颗粒浓度的分布特性 被引量：1

14

作者 崔洁 陈雪莉 +1 位作者 王辅臣 龚欣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第S1期118-123,共6页

采用PV-6D型颗粒测速仪对新型旋风分离器内近壁面颗粒浓度分布进行了实验研究。研究发现:颗粒浓度沿径向分为近壁面的高浓度区和中心的低浓度区,近壁面处颗粒不断聚集,沿筒壁呈螺旋带状向下运动;近壁面颗粒浓度随着入口气速和颗粒浓度... 采用PV-6D型颗粒测速仪对新型旋风分离器内近壁面颗粒浓度分布进行了实验研究。研究发现:颗粒浓度沿径向分为近壁面的高浓度区和中心的低浓度区,近壁面处颗粒不断聚集,沿筒壁呈螺旋带状向下运动;近壁面颗粒浓度随着入口气速和颗粒浓度的增加而增加,且沿同一螺旋带运动方向,颗粒浓度也逐渐增加;此外,颗粒在筒体截面上的分布规律与液膜分布相似,均存在浓度最大值点,但由于两者受力情况不同导致最大值点所在位置不同。实验还发现,在筒体顶板附近存在"顶灰环"现象,该现象随着入口颗粒浓度和升气管直径的增大而增大,随着入口角度的增大而减小。 展开更多

关键词 旋风分离器 颗粒浓度 顶灰环 近壁颗粒

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间歇型排渣系统集渣过程的模拟研究

15

作者 于广锁 李贤斌 +4 位作者 孙钟华 郭庆华 代正华 黄斌 张玉柱 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第32期75-81,13,共8页

为研究间歇型排渣系统集渣过程中温度及渣的运动状况,建立三维非稳态模型,对排渣系统进行动态模拟,研究了冷却水量及冷却水位置对排渣系统传热及流动的影响。利用混合双流体(Mixture)模型描述二相耦合,液相采用Realizable κ-ε湍流模... 为研究间歇型排渣系统集渣过程中温度及渣的运动状况,建立三维非稳态模型,对排渣系统进行动态模拟,研究了冷却水量及冷却水位置对排渣系统传热及流动的影响。利用混合双流体(Mixture)模型描述二相耦合,液相采用Realizable κ-ε湍流模型计算,固相引入颗粒动力学原理,并利用随机轨道模型跟踪渣颗粒运动轨迹,研究颗粒的运动规律。结果表明:进入激冷室底部水浴的部分黑水尚未换热完全就通过黑水出口离开激冷室,温度较高,并随冷却水量的增加而下降,每增加15t/h,下降5~6℃;一个集渣周期由黑水出口排出的渣约占渣总量的31.8%,并随冷却水量的增加而增加,每增加15t/h,增加2.6%~6.9%;冷却水量越大,锁斗底部渣颗粒受冲击越大。 展开更多

关键词 动态模拟 离散相 混合双流体模型 排渣系统 颗粒运动

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