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

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

圖 1.1 中國化石燃料儲產比情況[3]消費行業(yè)來看，絕大部分煤用于工業(yè)生產行業(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 1%，對煤進行加工利用的煉焦用煤占 15%。有些中間消費而使得洗煤、選煤的損耗占比達到了 5%。所以，煤炭的使以及環(huán)境污染等問題。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK175

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