反应条件对灰污层导热系数影响的实验研究

摘要

在我国当前的能源结构中,煤炭一直占着主导地位。从现已探明的能源储备上看,未来相当长的一段时间内,这种状况都不会发生变化。但在电力领域内,依靠传统的煤炭发电技术已经不能满足当今国际对环境保护的迫切要求。在目前所有的洁净煤发电技术中,整体煤气化联合循环(IGCC)以其高效率、低污染等众多优点而受到人们越来越多的关注。
　　在IGCC的气化岛中,废热锅炉是对上游气化炉出口的高温合成气进行显热回收的设备,其运行情况直接关系到整个系统的发电效率和稳定性。然而,在废热锅炉设计中受热面的布置需考虑管壁积灰对传热的影响。由于IGCC系统中高温、高压、强还原性的环境特点使得灰渣表现出完全不同于煤粉锅炉的物化特性。因此,用锅炉设计中的灰污系数就很难做出准确的热阻判断。而环境条件对灰渣导热影响的研究还很少。
　　本文通过自行搭建的试验台测量了不同煤种在不同条件煤灰样品的导热系数,分析了温度、空隙率、环境气氛、灰成分以及压力等因素对灰渣导热系数的影响。结果显示:在还原性气氛下灰渣的导热系数会随温度的升高而在增大,其导数值分布在0.35～0.65W/m·K之间;且灰样的热处理温度越高、环境压力越大、空隙率越小,则其导热性能也越强;灰成分由于决定着灰的熔融特性而对导热系数有一定的间接影响;另外,通过与空气气氛下测量结果的比较,发现在还原性气氛下,由于灰渣的熔融特征温度会下降而使其导热系数增大。
　　另外,还将已有的多孔介质模型应用到灰渣导热系数预测上。结果发现Maxwell模型和Verma模型的计算结果与实测数据有较大偏差,分析原因是由于模型中所假设的理想单元体几何结构无法满足灰渣内部微观结构的复杂性。但通过计算热流依靠不同途径传输的概率所获得的Zumbrunnen模型却得到了较好的结果。并通过计算结果的比较给出了不同条件下参数取值的范围和倾向。

目录

反应条件对灰污层导热系数影响的实验研究

EXPERIMENTAL STUDY ON THE INFLUENCE OF REACTIONS ON COAL ASH THERMAL CONDUCTIVITY

摘要

Abstract

第 1 章 绪论

1.1 我国能源现状

1.2 IGCC介绍

1.3 灰渣导热系数对煤气化及其显热回收热备的影响

1.4 灰渣导热理论的研究现状

1.5 课题研究内容

第2章 灰渣导热研究的介绍

2.1 引言

2.2 稳态法介绍

2.3 非稳态法介绍

2.4 导热系数试验台介绍

2.5 灰渣熔融特性试验台介绍

2.6 试验方案

第3章 导热系数测量结果及分析

3.1 引言

3.2 导热系数随温度变化分析

3.3 热处理温度对导热系数的影响

3.4 空隙率对导热系数的影响

3.5 环境气氛对导热系数的影响

3.6 不同煤种导热系数的比较

3.7 压力对煤灰导热系数的影响

3.8导热系数测量试验后灰片空隙率变化

3.9 本章小结

第4章 灰渣导热系数预测模型的建立

4.1 引言

4.2 多孔介质导热模型介绍

4.3 灰渣导热系数的理论预测与实测比较

4.4 灰渣导热系数预测的误差分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致谢