烟煤在双流化床中气化特性初步实验研究

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流化床生物质与煤共气化特性的初步研究

关键词：生物质；；煤共气化；流化床
中图分类号：Ｑ４．Ｔ５６２文献标识码：Ａ
ＥｘｅｉｎａｔｄｎＣ－ａｉｉａｉｎｏｉｍａｓａｄｃａｐｒｍｅｔｌｓｕｙｏＯｇｓｆｃｔｏｆｂｏｓｎｏｌ
３安徽理工大学化工系，．安徽淮南２２０３０１）
摘
要：在热天平和流化床实验装置中研究了生物质与煤的共气化特性，采用程序升温热重法对稻秆焦、高粱秆焦、玉米秆焦
和神木煤焦以及生物质焦与煤焦混合物进行水蒸气气化研究。结果表明，生物质焦和煤焦的反应活性依次增大，序为高其顺
Ａｂｔａｔｈａｉｃｔｎｏｅｍｉｔｒｆｉｍａｓａｄｃａｉｅｍｏｒｖｔｃａｐｒｔｓ（Ｇｓｒｃ：ＴｅｇｓａｏｆｈｘｕｅｏｏｓｎｏｌｎａｔｒｇａｉｒｐａａｉｆｉｔｂｈｍｅｉｕＴＡ）ａｄａｎ
ｌｄｚｄｂｄｗａｎｅｔｔｄｆｉｉｅ．ｅｓｉｖｓｉａｅ．ＴＧＡｓｕｅＯｃａａｔｒｚｅＨ，ｃａａｉｃｔｎｏｃａｌｃａ，ｕｇｗａｓｄｔｈｃｅｉｅｔＯ—ｈｇｓａｉｆｒｅｈｕｍｈｒｈｒｉｆｏｉｒｂｏｍｃｒａｌｃａ，ｏｓｌａｌｃａｎｈｎＯｌｈ．ＴｈｅｕｔｈｗｈｔｔｅｏｄｒｏａｔｉｒｏｏｎｈｕｍｈｒｃｒｔｋｈｕｍｈａｄＳｅｍｕＣａａｎａｒｃｒｅｒｓｌｓｏｔａｒｅｆｒｃｖｔｓｈｅｉｙｏａｉｕｈｓＳａｏｌｗｓｈｎｏｌｈｆｖｒｏｓｃａｓｆｌｒｉｏ：Ｓｅｍｕｃａａ＜ｃｒｓａａｌｃａ＜ｒｃａｌｃａ＜ｂｏｍｃｍａｌｃｒｏｔｌｈｕｍｈｎｋｒｉｅｈｕｍｈｒｒｏｏｈｕｍｃａ．ＴｈＯｇｓｃｔｎｒｔｆｔｅｍｘｕｅｏｉｍａｓｃａｄｃａｈｕｄｔｅｈｇｅａｅｒｔｕｈｒｅＣ．ａｉａｉａｅｏｔｒｆｂｏｓｈａｏｌａｉｆｎｂｉｈｒｎｔａｅｓｍｉｆｏｈｉｒｎｃｒｓｏｏｈｔｈｏｉｇｅｃａｈｎｉｇｅｂｏｓｈ，ｉｈｓｇｅｔａｙｅｇｓｃｅｆｃｋｓｌｃｕｅＣ－ａｉｆｓｌｏｌａａｄｓｌｉｍａｓｃａｗｈｃｕｇｓｓｔｓｎｒｉｆｔａｅａｅｄｅｔｔＯｇｓ－ｎｃｒｎｒｈｔａｉｔｅｔｐＯｈｉｔ．Ｉｉｉｅ — ｅａｉｃｔｎｅｐｒｎｓｈａｏｏｖｒｉｏｔｎｕｂｅｇｓｏＯｆａｉｎｎｆｕｄｚｄｂｄｇｓｆａｏｘｅｍｅｔ，ｔｅｃｂｎｃｎｅｓｎａｄｔｅｃｎｅｔｆｂｒａｌａｆＣ－ｃｏｌｉ＞神木煤焦。一定温度下，生物质焦与煤焦混合物的气化碳转化率高于各自气化碳转化率的加和。

煤燃烧解耦双流化床气化反应基础研究

２．北京化工大学化学工程学院，北京１０２；３沈阳化工学院化学工程学院，辽宁沈阳１０４）００９．１１２
摘要：为确定燃烧解耦双流化床气化的气化反应条件和气化反应器的设计，在直径６０ｍｍ和高７０ｍｍ０的小型流化床反应器中，采用粒径８ｍｍ以下的锅炉烟煤以间歇气化方式在１１３Ｋ的条件下，研究了进３料方式、气化剂中水蒸汽和Ｏ２量、以及煤料粒径等因素对煤气化生成燃气反应过程的影响。重点考察含了各因素对煤转化速率的作用规律。综合各因素对Ｃ转化为燃气的速度、最大Ｃ转化率及生成气热值的影响趋势，确定了适宜的煤气化操作条件为：从流化颗粒表面附近加料，气化剂中Ｏ２积分率５、水体蒸汽体积分率３，煤粒径小于５ｍｍ。在该条件下，实现６％的Ｃ转化为燃气所需要的停留时间大致５０
Ｊｎ２０ｕｅ０８
文章编号：１０ —７３（０８３１３６０１６１２０）０ —０９ —０
煤燃烧解耦双流化床气化反应基础研究
张晓方金。玲刘云义。许光文。
（．中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，京１０８；Ｉ北０００

流化床-气流床耦合反应器中煤气化特性

ｎｅｗｏｋｍｏｌｗａｓａｌｓｅｉｈｅｓｕｒｎｇｉｈｔｒｄｅｓｅｔｂｉｈｄｂｙｕｓｎｇｔｏｔｒＮｏｓｕｄｈｅｒａｔｏｃｒｉｎｔｅ
ｆｏｉｅｒｔｄｒａｔｒｌｗｎｔｇａｅｅｃｏ
ＣＨＥＸｉｏｕＩＹａｏｇ。ＦＥＮａｈｉ，ＪＡｌｎＮＧｉＡＮＧｔｎＪｅ，ＦＹｉｉ，ＬｅｙｎａＩＷｎｉｇ
（ＫｅａｏａｏｙｏｏｌｃｎｅａｄＴｃｎｌｇＭｉｉｒｆＥｕａｉｎａｄＳａｘｙＬｂｒｔｒｆＣａｉｃｎｅｈｏｏｙ，ｎｓｙｏｄｃｔｎｈｎｉＳｅｔｏＰｏｉｃ，ＴｉｕｎＵｉｅｓｙｏｅｈｏｏｙ，Ｔｉｕｎ００２，ｈｎｉｈｎ；ｒｖｎｅａｙａｎｖｒｉｆＴｃｎｌｇｔａｙａ３０４Ｓａｘ，Ｃｉａ
（原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，山西太原００２；太３０４中国科学院山西煤炭化学研究所，山西太原０００）３０１
摘要：利用化工动力学软件ＣＨＥＩ建立了流化床一流床耦合反应器等效网络模型，在３０ｒｍ反应器中ＭＫＮ气Ｏｎ的煤气化实验结果基础上，充分考虑耦合反应器不同区域物料间两相流动、传质传热，对耦合反应器各部分流体力学特征以及耦合反应器中不同区域的化学反应进行了分析。利用模型对飞灰的碳转化率、耦合反应器的碳转化率、耦合反应器内温分布及物料停留时间进行计算，结果表明，流化床耦合气流床反应器后，气流床可将

实验4 流化床基本特性的测定

实验四流化床基本特性的测定流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻工、环保、核工业等部门得到广泛应用。

化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成及石油的催化裂化等均采用了该技术。

因此，它是极为重要的一种操作过程。

流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒剧烈地上下翻动。

这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和、物料连续、结构紧凑、传质速度快、传热效率高、床层温度分布均匀，避免了固定床反应器中的热点现象，但操作中会造成固体磨损、床层粒子返混严重、反应中转化率不高等现象。

一、实验目的1．通过冷模观察聚式和散式流态化的实验现象，建立起对流态化过程的感性认识。

2．了解流化床的压降分布原理，通过冷模测定流化床的特定曲线。

3．通过冷模观察得到临界流化速度和带出速度，并计算出费劳德数Fr、膨胀比和流化数。

4．掌握流化床液体停留时间分布的测定方法及实验结果分析。

二、实验原理1．流化现象流体从床层下方流入，通过图1中虚线所示的分布板而进入颗粒物料层时，随着流体流速u0的不同，会出现不同的流化现象（图1）。

(a)(b)(c)(d)(e)固定床临界流态化散式流态化聚式流态化稀相流态化图1 流化现象（1）固定床阶段流体流速较低时，固体颗粒静止不动，即未发生流化，床层属于固定床阶段（图1（a）），阻力随流体流速增大而增大。

（2）临界流化阶段流体流速继续增大，颗粒在流体中的浮力接近或等于颗粒所受重力及其在床层中的摩擦力时，颗粒开始松动悬浮，床层体积开始膨胀，当流速继续增大，几乎所有的粒子都会悬浮在床层空间，床层属于初始流化或临界流化阶段（图1（b））。

此时的流速称为临界流化速度或最小流化速度u mf。

（3）流化阶段对于液固流化床，当液速u f>u mf时，由于液体与固体粒子的密度相差不大，此种床层从开始膨胀直到气力输送，床内颗粒的扰动程度是平缓的加大的，床层的上界面较为清晰，即床层膨胀均匀且波动较小，床层属于散式流化阶段（图1（c））。

流化床煤气化灰团聚行为实验研究

流化床煤气化灰团聚行为实验研究
近年来，随着技术的进步，清洁能源的使用也逐渐普及。

流化床煤气化是一种
可以将煤炭转化成清洁能源的技术，但是也可能伴随着灰团结构的变化，影响着技术操作工艺的稳定性需要深入的研究。

为了研究煤矿中的灰团的聚集行为，在实验中采用了先进的流化床反应器，对
煤炭中不同颗粒尺寸的灰团在不同温度、不同湿度、不同氧气浓度及不同气速的环境中的聚集行为及形成机理进行了研究。

实验结果表明：瀑布式冷却可以降低空气温度，提高空气湿度，降低空气氧气
浓度；另外，空气流速对于控制灰团聚集也起着重要作用。

煤气灰团聚集的机制可以概括为：当温度升高、初始灰团尺寸减小、湿度增加、空气流速增加、氧气浓度降低时，煤气灰团聚集行为会加重。

总的来说，灰团聚集行为是在煤气化过程中十分重要的，需要经过深入细致的
实验来研究和探究，以便于进一步深入了解重要的技术参数对灰团聚集行为的影响，以此改善流化床技术操作工艺。

四流化床生物质气化特性的实验及数值模拟研究

四流化床生物质气化特性的实验及数值模拟研究四流化床生物质气化特性的实验及数值模拟研究摘要：本研究以生物质为原料，利用四流化床气化技术进行气化实验，并对实验结果进行模拟分析。

通过改变氧气分布方式和流速等气化参数，研究其对气化特性的影响。

实验结果表明，在流动床率相同的情况下，完全混合氧供应方式下，生物质气化效率相对较高。

在数值模拟过程中，采用了多相流数值计算方法对气化过程进行数值模拟，实验结果与数值模拟结果基本一致，证明了模拟方法可信可靠。

本研究结果可为四流化床气化技术的优化和生物质气化技术的发展提供参考和建议。

关键词：四流化床；生物质气化；实验；数值模拟；氧气分布方式；流速一、引言气化技术在生物质能源领域有着广泛的应用价值。

四流化床气化技术是目前应用较为广泛的一种气化技术。

然而，气化反应复杂，气化所需气体成分、流速、温度等参数的精细调节对气化效率的提高有着重要的作用。

因此，本研究通过实验及数值模拟的方式研究四流化床生物质气化特性，通过调节氧气分布方式和流速等气化参数，探究其对气化效率的影响，为四流化床气化技术的优化和生物质气化技术的发展提供参考和建议。

二、实验部分1. 实验设备本实验中采用4流化床气化实验装置进行实验。

该装置由气化炉体、光束采集系统、气氛控制系统等组成。

气化炉由内圆管和外环形管构成，内管为气化反应区，外管则用于供氧和控制炉温。

光束采集系统用于对反应过程中光学成像，以获取生物质燃烧及气化现象。

气氛控制系统则用于控制床层温度及气氛组成。

2. 实验方法本实验选用切碎的木屑作为原料，以流态化氧气和氮气组成的气体作为气化介质。

通过调节氧气分布方式和流速等气化参数，研究其对气化效率的影响。

实验结果以顶部床层温度、气体组成、产物组成为指标进行评估，并进行统计分析。

三、数值模拟部分采用ANSYS Fluent软件中的多相流数值计算方法，对实验中生物质气化过程进行数值模拟。

建立三维气化反应室模型，并参考实验数据对其进行验证。

流化床煤气化技术特点

流化床气化一般要求原煤破碎成<10mm粒径的煤，<1mm粒径细粉应控制在10%以下，经过干燥除去大部分外在水分，进气化炉的煤含水量<5%为宜。

流化床更适合活性高的褐煤、长焰煤和弱黏烟煤，气化贫煤、无烟煤、焦粉等需提高气化温度和增加煤粒在气化炉内的停留时间。

固体干法排渣，为防止炉内结渣除保持一定的流化速度外，要求煤的灰熔点ST应大于1250℃，气化炉操作温度(表温)一般选定在比ST温度低150~200℃的温度下操作比较安全。

1926年第一个流化床煤气化工业生产装置——温克勒煤气化法在德国投入运转。

以后在世界各国共建有约70台温克勒气化炉。

早期的常压温克勒气化实际是沸腾床气化炉，存在氧耗高、碳损失大(超过20%)等缺点，因此至今仍在运转的已不多。

1、温克勒(Winkler)气化炉气化炉组成：流化床(下部的圆锥部分)、悬浮床(上部的圆筒部分，为下部的6~10倍)。

原料由螺旋加料器加人圆锥部分腰部。

如图1所示。

图1 温克勒(Winkler)气化炉矸石灰(30%左右)自床层底部排出；其余飞灰由气流从炉顶夹带而出。

一次气化剂(60%~70%)由炉箅下部供入，二次气化剂(30%~40%)由气化炉中部送入。

二次气化剂的作用是，在接近灰熔点的温度下，使气流中夹带碳粒得到充分的气化。

二次气化剂用量与带出未反应的碳成比例(过少：未反应碳得不到充分气化而被带出，气化效率下降；过多：产品被烧)。

操作温度一般为900℃左右，操作压力约为0.098MPa(常压)，原料粒度为0~10mm，褐煤、弱黏煤、不黏煤和长焰煤等，但活性要高。

温克勒气化工艺单炉生产能力大，气化炉结构简单，可气化细颗粒煤(0~10mm)，出炉煤气基本上不含焦油，运行可靠，开停车容易。

但是该种炉型气化温度低，气化炉设备庞大，热损失大(煤气出炉温度高)，煤气带出物损失较多(气流中夹带碳颗粒)，粗煤气质量较差。

2、高温温克勒(HTW)气化法提高了操作温度。

高变质无烟煤流化床催化气化过程分析与研究的开题报告

高变质无烟煤流化床催化气化过程分析与研究的开题报告一、研究背景无烟煤是一种低污染、高效率的能源，具有丰富的资源储量和广泛的适用范围。

其中，高变质无烟煤的热值高、含灰量低、燃烧性能好，是一种理想的清洁燃料。

然而，传统的燃煤方式会产生大量的气体和固体废弃物，对环境造成严重污染和影响。

因此，如何高效、清洁地利用高变质无烟煤成为了当前煤炭资源开发和环境保护的重要问题。

流化床催化气化是一种高温、高压、无烟气氧化反应，能够实现高变质无烟煤清洁高效利用。

该技术通过将高变质无烟煤与催化剂混合，并通过高温、高压等条件进行气化反应，将煤的有机物转化为合成气、液体油和固体炭等产物，从而实现对煤的清洁转化。

因此，研究高变质无烟煤流化床催化气化的反应机理和生产工艺具有重要的理论和实际意义。

二、研究目的（1）分析高变质无烟煤流化床催化气化的反应机理和特点；（2）研究不同催化剂对高变质无烟煤流化床催化气化产物的影响；（3）探究不同工艺参数（如温度、压力、催化剂用量等）对高变质无烟煤流化床催化气化的影响；（4）优化高变质无烟煤流化床催化气化的工艺流程，提高其生产效率和环境友好性。

三、研究内容（1）收集国内外相关文献，深入分析高变质无烟煤流化床催化气化的原理和机制；（2）建立高变质无烟煤流化床催化气化的实验平台，研究不同催化剂及其用量对反应产物的影响；（3）探究不同操作参数（如温度、压力、催化剂用量等）对高变质无烟煤流化床催化气化的影响；（4）对实验结果进行分析，提出改进方案，优化高变质无烟煤流化床催化气化的工艺流程，提高其生产效率和环境友好性。

四、预期成果（1）揭示高变质无烟煤流化床催化气化的反应机理和特点；（2）为选择催化剂和开展工艺参数优化提供理论支持；（3）提高高变质无烟煤流化床催化气化的生产效率和环境友好性，为其在工业化生产中广泛应用提供技术支持。

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烟煤在双流化床中气化特性初步实验研究
武小军;范晓旭;陈文义;初雷哲
【期刊名称】《河北工业大学学报》
【年(卷),期】2012(041)001
【摘要】利用一套高3m的双流化床煤气化实验系统,以烟煤为燃料进行了气化初步实验研究.烟煤在气化炉中进行热解气化,生成的半焦经下返料器送入燃烧炉进行燃烧,通过高温循环灰携带能量供给气化炉.通过调整气化炉内料层高度改变燃料在气化炉内的停留时间,从而影响气化效果,料层高度可以通过气化炉内压差进行监测.烟煤气化达到稳定工况时,燃烧炉和气化炉的温度和压差基本保持稳定.燃气热值为5.53 MJ/m3,尚未达到中热值标准,原因在于实验装置规模较小导致散热损失较大,同时返料器以空气为返料风降低了燃气品质.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】武小军;范晓旭;陈文义;初雷哲
【作者单位】河北工业大学过程装备与控制工程系,天津300130;山东省生物质气化技术重点实验室山东省科学院能源研究所,山东济南250014;河北工业大学工程流动与过程强化研究中心,天津300130;山东省生物质气化技术重点实验室山东省科学院能源研究所,山东济南250014;河北工业大学过程装备与控制工程系,天津300130;河北工业大学工程流动与过程强化研究中心,天津300130;山东省生物质气化技术重点实验室山东省科学院能源研究所,山东济南250014
【正文语种】中文
【中图分类】TQ546
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