【摘要】：我國的煤炭資源儲量非常豐富,且種類十分齊全,是我國主要的一次能源來源。近些年來,隨著日益嚴重的環(huán)境污染問題以及經濟發(fā)展迅速增長的能源需求,如何清潔、高效地利用煤炭資源,成為目前影響我國能源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要議題。在低碳經濟、可持續(xù)發(fā)展的倡導下,中國科學院啟動了“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示范”戰(zhàn)略性先導專項(簡稱“煤專項”)。過程工程研究所依托這一科研平臺,發(fā)展了“煤拔頭”固體熱載體工藝。本論文針對“煤拔頭”工藝中下行床與料倉聯(lián)合裝置中的煤熱解過程,采用歐拉多流體模型,耦合了質量、動量、能量傳遞以及化學反應模型來研究反應器內的流動、傳熱以及反應特性。論文首先根據單個顆粒層次的質量守恒推導出適用于多流體模型的粒徑-密度變化模型,并與多流體模型進行耦合。同時,與粒徑相關的參數(shù),如相間曳力系數(shù)、傳熱系數(shù)以及多組分顆粒動理論參數(shù)在計算中會直接調用變化的瞬時粒徑、密度值。接下來本文考察了一級全局反應模型以及雙平行競爭模型。重點考察了溫度對活化能、反應速率以及產物生成比例的影響。主要得到以下結論:(1)在反應過程中,煤顆粒的粒徑變小,相間傳熱系數(shù)增大,升溫速率增加,反應速率也隨之增大,煤的轉化率越高。熱解反應模擬過程中,應考慮粒徑變化的影響。(2)煤的熱解過程在低溫時具有較低的活化能和反應速率,趨向于生成更多的固體半焦產物,高溫時具有較高的活化能和反應速率,趨向于生成輕質氣體產物,因此雙平行競爭模型更符合煤實際的熱解過程。
【學位授予單位】：中國石油大學（北京）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ530.2
【圖文】：

我國煤炭資源現(xiàn)狀中國是世界上最大的煤炭能源生產國，同時是世界上最大的煤炭消耗國，其產經超過世界煤炭總產量的三分之一，是世界上少數(shù)的幾個以煤炭作為主要能國家[1]，如圖 1.1 所示。根據 《中國礦產資源報告（2016）》，“十二五”期間，已探明的煤炭資源儲量為 15663 億噸，相比于 2010 年的 13408 億噸增長了%，2015 年能源消費結構中煤炭占 64%，石油占 18%，水電、風電和核電占，天然氣占 5.9%[2]。由以上數(shù)據可以看出我國基礎能源資源的特點是“富煤、、少氣”，在今后相當長的一段時間內，隨著石油能源儲量的漸漸枯竭，其能獻比例必然會同步減少，但是煤炭資源在我國的豐富賦存，加上近些年相關化藝的改進和突破，煤炭的一系列清潔利用技術漸漸成熟并且在工業(yè)上已取得的經濟效益，因此我國的能源現(xiàn)狀決定了我國還將長期維持以煤炭為主要一源的能源消費結構。

價值較高的富氫組分轉化成液體提取出來，剩下的固體產燒作為固體熱載體的熱源，以進行進一步的利用，從而達到級利用的效果[9]。該工藝的流程可以簡單描述為：將低階煤應器，在下行床中與提升管中來的熱灰顆粒進行強烈的混之后在大氣壓、中溫(550～700℃)、無催化劑、無氫氣的反應快速熱解。熱解氣產物在反應器的底部出口處收集起來進氣體產物中的固體顆粒，在急冷器中快速冷卻獲得液體產藝特點是：反應條件相對于其他煤炭轉化工藝溫和，流程簡下就可從原煤中提取煤焦油產物；將下行床裝置和國際循環(huán)效地結合；能夠較大程度地轉化、提取煤中高價值的組分值。關鍵技術主要體現(xiàn)在三個方面：快速熱解、快速分離與少了二次反應的發(fā)生，適合于生產以中間產物為目標的熱縮短產物停留時間，生成更輕質化的液體產物，實現(xiàn)氣固快程圖如圖 1.2。

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 韓永濱;劉桂菊;趙慧斌;;低階煤的結構特點與熱解技術發(fā)展概述[J];中國科學院院刊;2013年06期

2 郝麗芳;宋文立;張香平;李洪鐘;;低碳經濟下煤熱解綜合利用技術的應用和發(fā)展[J];工程研究-跨學科視野中的工程;2012年03期

3 胡予紅,孫欣,張文波,張斌川,孫慶剛;煤炭對環(huán)境的影響研究[J];中國能源;2004年01期

4 岑可法,駱仲泱,方夢祥,李絢天,陳飛,王勤輝,胡國新,倪明江;新穎的熱、電、燃氣三聯(lián)產裝置[J];能源工程;1995年01期

5 李定凱，沈幼庭，徐秀清，曹柏林，馬潤田;循環(huán)流化床煤氣─熱─電聯(lián)產技術及其應用前景[J];煤氣與熱力;1994年05期

本文編號：2739704