循環(huán)流化床熱電氣多聯(lián)產(chǎn)試驗(yàn)及理論研究.pdf

1、煤碳作為我國的主要能源，往往通過單一方式加以利用，為了取得較高的轉(zhuǎn)化效率，導(dǎo)致技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備龐大，投資及生產(chǎn)成本高。煤的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是把以煤為資源的多個生產(chǎn)工藝作為一個系統(tǒng)來考慮，從整體利用效率的角度來提高煤炭資源利用率，則可以更好地解決所面臨的資源與環(huán)境問題。 本文比較全面地綜述了國內(nèi)外多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對其主要方向：以煤熱解為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；以煤部分氣化為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；以煤完全氣化為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

2、進(jìn)行了評述。 為了了解煤的熱解、氣化、燃燒不同階段的反應(yīng)特點(diǎn)，分析反應(yīng)速率與各項(xiàng)物理因素（如濃度、溫度、壓力、催化劑、升溫速率等）之間的定量關(guān)系，本文進(jìn)行了煤熱解、氣化、燃燒的熱重試驗(yàn)研究。獲得了煤在這三種轉(zhuǎn)化過程中的反應(yīng)特性及其影響因素，從而用于指導(dǎo)試驗(yàn)和工業(yè)設(shè)計(jì)及運(yùn)行。 為了進(jìn)行煤的多聯(lián)產(chǎn)方案試驗(yàn)研究，建立了1MW多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)流化床熱電氣多聯(lián)產(chǎn)試驗(yàn)裝置，并進(jìn)行大量的試驗(yàn)。其中試驗(yàn)主要包括空氣部分氣化半焦燃燒和再循環(huán)煤氣

3、熱解半焦燃燒兩種試驗(yàn)方案。試驗(yàn)數(shù)據(jù)都是在比較長時間穩(wěn)定運(yùn)行條件下獲得的。試驗(yàn)結(jié)果表明，空氣部分氣化半焦燃燒方案得到的煤氣熱值較低，為4-5MJ／Nm<'3>，氣化爐床層溫度對碳轉(zhuǎn)化率影響較大，隨著反應(yīng)溫度升高碳轉(zhuǎn)化率提高。再循環(huán)煤氣煤熱解半焦燃燒方案產(chǎn)生的是12-14MJ／Nm<'3>中熱值煤氣，但氣化爐內(nèi)碳轉(zhuǎn)化率較低。 焦油在煤氣的安全生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)輸?shù)冗^程中都存在較大危害，為了研究焦油的裂解脫除特性，使多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、提高

4、產(chǎn)氣率，我們在1MW熱電氣多聯(lián)產(chǎn)試驗(yàn)臺上進(jìn)行了空氣部分氣化和循環(huán)煤氣熱解兩種工藝的焦油析出、脫除試驗(yàn)，考慮了添加石灰石／不添加石灰石對反應(yīng)工況的影響。結(jié)果表明，石灰石的加入除具有脫硫效果外，還對焦油的分解有一定的促進(jìn)作用。 除了通過調(diào)整運(yùn)行條件、添加催化劑，我們還設(shè)計(jì)了焦油的氧化熱裂解裝置，希望焦油在高溫條件下降低含量甚至徹底消除。試驗(yàn)結(jié)果表明隨裂解溫度升高煤氣中焦油含量顯著降低。 在前人建立的循環(huán)流化床鍋爐、流化床氣化

5、爐模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合在1MW循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)試驗(yàn)裝置上取得的試驗(yàn)研究結(jié)果，建立了流化床煤熱解氣化、循環(huán)流化床半焦燃燒多聯(lián)產(chǎn)方案的數(shù)學(xué)模型。本模型主要考慮了流化床流體動力特性模型、煤熱解氣化模型、污染物及焦油脫除爐內(nèi)模型、分離器模型、煤焦的磨損揚(yáng)析模型、焦油熱裂解裝置模型、循環(huán)流化床換熱模型以及氣化爐、鍋爐的物質(zhì)能量平衡關(guān)系。 運(yùn)用循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)整體數(shù)學(xué)模型對在1MW多聯(lián)產(chǎn)試驗(yàn)裝置上進(jìn)行的試驗(yàn)工況 進(jìn)行了模擬計(jì)算與對比；

6、并著眼于多聯(lián)產(chǎn)裝置的工業(yè)應(yīng)用，根據(jù)用戶的用氣需求，進(jìn)行了130t/h循環(huán)流化床熱電氣多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。論文列出了系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、煤氣成分、焦油成分、半焦等主要設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，并介紹了多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)裝置主要部件及其結(jié)構(gòu)布置。為了保證固體物料在循環(huán)流化床鍋爐和氣化爐間循環(huán)，本設(shè)計(jì)方案中采用高倍率循環(huán)流化床鍋爐和雙循環(huán)回路結(jié)構(gòu)，既可進(jìn)行多聯(lián)產(chǎn)方案運(yùn)行，也可進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)立運(yùn)行。這樣保證氣化爐故障和檢修時，電廠仍能正常發(fā)電。 另外本文對多聯(lián)