【摘要】：煤既是一種能源又是一種資源,煤氣化多聯(lián)產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化清潔利用。以煤熱解和氣化為基礎(chǔ)的氣流床煤粉部分氣化是實(shí)現(xiàn)煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化的新工藝,其核心問題是如何高效低成本的實(shí)現(xiàn)煤粉部分氣化并產(chǎn)物調(diào)控。圍繞氣流床煤粉部分氣化這一核心問題,本文以數(shù)值模擬為主要方法,開展了氣流床煤粉部分氣化定向調(diào)控的基礎(chǔ)研究。論文首先以75kg/h氣流床煤粉部分氣化爐為研究對(duì)象,對(duì)比研究了FLUENT軟件的有限概率渦耗散模型和組分輸運(yùn)模型。75kg/h氣流床煤粉部分氣化爐的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了組分輸運(yùn)模型的準(zhǔn)確性,而概率密度模型(PDF模型)對(duì)CO、H_2濃度和碳轉(zhuǎn)化率預(yù)測(cè)則存在明顯的偏差,因此PDF模型難以勝任本氣化爐的模擬。然后,本文采用組分輸運(yùn)模型通過數(shù)值模擬方法研究該氣化爐不同工況下的運(yùn)行特性,揭示煤粉/氧氣比例即當(dāng)量比、外加水蒸氣作為氣化劑和分段給氧三種調(diào)控方法對(duì)氣化爐運(yùn)行特性和產(chǎn)物氣特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明當(dāng)量比提高有利于提高該氣化爐內(nèi)的混合程度,隨著當(dāng)量比的下降干煤氣中CO濃度單調(diào)升高,H_2和CO_2濃度單調(diào)下降,因而冷煤氣效率單調(diào)增加。通過研究爐壁上的顆粒沖積率、CO濃度以及溫度等參數(shù),發(fā)現(xiàn)當(dāng)量比在3.96~4.46范圍內(nèi)爐壁上容易發(fā)生結(jié)焦。外加水蒸氣會(huì)降低產(chǎn)物氣中CO含量,但對(duì)干煤氣中H_2濃度的提高作用有限,同時(shí)氣化爐的冷煤氣效率和碳轉(zhuǎn)化率降低。分段給氧時(shí),隨著中段給氧比例的升高,雖然氣化爐的效率會(huì)受到影響,但有利于實(shí)現(xiàn)壁溫均勻化和降低爐壁結(jié)焦的可能性。
【圖文】：

士學(xué)位論文 2015 年我國(guó)已探明原煤儲(chǔ)量為 11.45 億噸，，占世界煤儲(chǔ)量的 12.8%，剩余儲(chǔ)31 年[3]。根據(jù)圖 1.1 可見，近十年來原煤儲(chǔ)產(chǎn)比雖不斷下降但一直占據(jù)主要產(chǎn)比僅次于煤炭，石油儲(chǔ)產(chǎn)比變化不大且維持一個(gè)較低水平[3]。隨著儲(chǔ)量的發(fā)高效、清潔的能源利用方式成了亟需解決的課題。

圖 1.1 中國(guó)化石燃料儲(chǔ)產(chǎn)比情況[3]消費(fèi)行業(yè)來看，絕大部分煤用于工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)，其他行業(yè)如日售業(yè)等僅占不足 5%，如圖 1.2 所示[4]。其中，在工業(yè)生產(chǎn)行煤與工業(yè)終端占 69%，這部分煤基本用于直接燃燒。而能對(duì) 1%，對(duì)煤進(jìn)行加工利用的煉焦用煤占 15%。有些中間消費(fèi)而使得洗煤、選煤的損耗占比達(dá)到了 5%。所以，煤炭的使以及環(huán)境污染等問題。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK175

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本文編號(hào)：2672667