反應器放大中的若干化工基礎問題研究——以兩段式氣化爐為例.pdf

1、煤氣化是實現(xiàn)煤炭潔凈利用技術的核心和關鍵。兩段式氣化爐具有煤種適應性廣、氧耗比低、轉化率高和環(huán)境友好等特點，擁有十分廣闊的應用前景，但目前尚未實現(xiàn)工業(yè)裝置的運行。這主要是由于氣化爐內復雜煤氣化反應等因素的影響。因此要實現(xiàn)兩段式氣化爐穩(wěn)定長期的工業(yè)化運行就需要完善各因素對氣化爐特性影響的認識。相對于傳統(tǒng)的實驗手段，建立模型是研究氣化爐氣化特性的一種有效手段。利用模型方法探究各個操作參數(shù)變化對氣化爐內不同區(qū)域的產(chǎn)氣組成，溫度等的影響規(guī)律，對

2、于優(yōu)化條件、調控產(chǎn)氣組成以及反應器的工業(yè)化設計等具有重要的理論價值，有助于加速實現(xiàn)該反應器的工業(yè)化應用。本文依據(jù)氣化爐內流體流動特性，將兩段式氣化爐劃分為不同的區(qū)域，建立了相應的等效反應網(wǎng)絡模型。利用該模型探究了各個氣化參數(shù)變化對氣化爐內不同區(qū)域轉化率、產(chǎn)氣組成等影響規(guī)律，加深了對氣化爐內氣化過程的理解。
　　本研究主要內容包括：⑴依據(jù)爐內流體流動特性，通過引入射流寬度將氣化爐進行了區(qū)域劃分，建立了等效網(wǎng)絡模型，解決了將氣化爐作為

3、黑箱處理的問題，能夠更好的反映不同區(qū)域內氣化特性在氣化過程中的變化。由于建立模型過程中，考慮了氣化爐結構、物料特性和化學反應等因素的影響，因此該模型能夠較為真實地反映氣化爐內的氣化過程。試驗數(shù)據(jù)與模擬結果吻合較好，驗證了該模型的合理性。⑵借助該模型考察了氣化爐一段爐膛的操作參數(shù)，包括煤進料量、氧氣進料量和水蒸氣進料量，對氣化爐特性的影響。結果表明一段操作參數(shù)變化對整個氣化爐的氣化特性具有關鍵性影響，這主要是由于一段產(chǎn)氣溫度和未反應碳量的

4、改變造成的。其中進煤量和進氧量對氣化爐的溫度、碳轉化率和產(chǎn)氣組成的影響較大。因此，要實現(xiàn)氣化爐的穩(wěn)定運行，應適當?shù)卣{節(jié)進煤量和進氧量等氣化參數(shù)，控制氣化爐溫度在灰熔點溫度以上。，同時在實現(xiàn)氣化爐的工業(yè)化過程中，對于一段爐膛的設計及操作條件應予以高度重視。⑶二段爐膛對產(chǎn)氣的降溫效果，主要體現(xiàn)在射流區(qū)域。二段爐膛對一段爐膛的影響主要體現(xiàn)在二段操作條件變化所造成的一段爐渣熱損失以及爐壁熱損改變。二段進煤量由190kg/h上升至310kg/h時