循环流化床气化炉返料反应器的冷态实验研究

摘要

目前国内常压循环流化床空气气化炉存在带出物含碳量较高的问题，本文采用返料反应器来解决该问题。相比于常规返料器它能使带出物中基本不参加气化反应的碳参加燃烧反应，于是可以保证返送回炉的物料温度为1000℃左右，从而提高气化炉温度，进而提高原煤中碳的转化率。另外返料反应器中布置的换热管可以有效的控制返料室内物料温度，防止物料结渣，保证物料输送流畅。 文章首先对国内外能源分布及利用情况进行了分析，对国内外煤气化技术及其发展进行了综述，介绍了国内外常压循环流化床空气气化炉技术的发展，同时指出了流化床气化炉普遍存在的问题，在借鉴前人飞灰反应性以及飞灰气化反应动力学的研究分析基础上，提出了本文的研究目的和研究内容。 其次，研究设计了常压循环流化床空气气化炉返料反应器，并搭建了冷态实验台架。设计思想是在返料器的基础上改造成返料反应器，它可以看成是一个返料室为外部流化床的U型阀。返料反应器不仅起到返料的作用，同时还是一个燃烧反应器。 在自行设计建造的冷态实验台架上进行了返料反应器气动力特性的实验研究。测量了风板阻力和料层阻力特性，并通过料层阻力特性曲线分析计算出该返料反应器中物料的临界流化风速为0.275m/s。还着重研究了流化风量、松动风量、水平孔口高度、料层高度等因素对返料量的影响。 在气动力特性实验的基础上，进行了传热特性实验研究。研究中通过正交实验得出了料层高度及流化风量是返料反应器内传热系数的大小和分布的显著影响因素，在研究水平孔口高度、松动风量等因素对返料反应器传热特性影响的同时着重研究了料层高度、流化风量对返料反应器传热特性影响。实验结果与流化床颗粒浓度分布理论符合较好。 最后综观全文，得到各影响因素对返料反应器流动和传热的影响规律。