反应条件对气流床煤气化过程及其灰渣特征的影响

摘要

煤电仍然将是未来我国电力的主要来源。随着环保要求的提高,需要发展高效、低污染的绿色洁净燃煤发电技术。IGCC技术是一种高效低污染的洁净煤发电技术,尤其是和CO2联合脱除技术结合时,具有低成本的优势。气化炉及配套的废热锅炉是IGCC电站的关键设备,制造成本高并且在运行过程存在很多的问题,因此深入认识气化过程的关键因素,以及气化过程中粉煤灰的熔融特性,是提高IGCC电站的可用率和降低其运行成本的基础。
　　通过分析气化的原理及气化过程,对影响沉降炉气化性能的主要因素进行了理论计算,了解到煤粉的粒度及给煤量对气化效果有重要的影响,确定了实验台的改造方向。对现有的沉降炉气化实验装置的螺旋给料机进行了改造,以提高微量给粉时的均匀性和稳定性,提出了螺旋给料用于微量给粉的几个重要条件,并且进一步尝试了去解决燃烧器的混合问题和气化剂预热问题。
　　在实验台改造的基础上,对气化实验进行了调试。调试结果显示,合成气中有效气成分是随氧煤比的增加呈先增加后减小的趋势。通过调整氧煤比优化了气化效果,并对气化实验结果进行了分析。在该试验条件下,该煤种的最佳O/C比在0.93左右。
　　在优化后的条件下进行了气化实验,并且收集了气化反应行程的灰渣。从制取的渣样的外观看来,随着温度和气化反应过程的进行,渣层外貌有显著的不同。在1200℃左右有灰渣大面积熔融的现象;高于熔点100℃,熔渣均匀的附于表面,形成致密的渣层。对灰渣进行了SEM和EDS分析,比较了不同温度对熔融的影响,了解灰渣成分中对熔融有影响的关键因素。对比了不同停留时间对灰渣熔融特性的影响。并且将沉降炉气化的灰渣与还原性气氛下固定床中制的灰渣进行了对比分析,分析了不同条件下熔融特征的异同。从分析结果可以看出,沉降炉气化灰渣的结构主要受熔融作用的影响;而固定床灰渣的结构受压片时的孔的结构分布和熔融作用的双重影响,这与固定床灰渣中颗粒不能流动,熔融因素只能影响到单颗粒及其周围颗粒有关。
　　本文利用沉降炉对粉煤进行气化,为研究气化熔渣的性质提供了一种可行的研究手段,可以用于分析特定煤种的灰渣形成过程,以及分析该煤种在气化过程中的结渣倾向。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 本课题研究背景

1.1.1 发展洁净燃煤技术的必要性

1.1.2 IGCC技术特点介绍

1.1.3 配套的废热锅炉存在的问题

1.2 国内外研究现状综述

1.3 本课题研究内容

第2章 气化实验台的改造

2.1 原实验台介绍

2.2 粉煤气化过程及关键影响因素简介

2.3 气化实验关键反应条件的理论计算

2.4 螺旋给料机微量给粉的改进

2.5 燃烧器混合问题的调试

2.6 本章小结

第3章 气化实验调试及结果分析

3.1 实验台调试工作

3.2 气化实验操作步骤

3.3 气化实验结果及分析

3.4 本章小结

第4章 灰渣熔融性实验和结果分析对比

4.1 灰渣熔融性实验

4.2 实验结果分析

4.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢