對水煤漿氣化反應的認識

2008年第4期35對水煤漿氣化反應的認識陳敬仁,王偉(究礦國宏化工有限任公司,山東鄒城273500)關(guān)鍵詞氣化爐流場(chǎng)結構反應過(guò)程中圖分類(lèi)號TQ54文獻標識碼A水煤漿在氣化爐內的反應過(guò)程非常復雜,屬于高分析起來(lái)在管流區的下面還應有一個(gè)集束區,因溫高壓非均相湍流狀態(tài)下的的火焰型反應牽扯到霧為氣化爐內的反應物系在到達氣化爐錐底部位后,反化規律、混合規律、流動(dòng)規律和熱量傳遞規律。氣化爐應物系受到氣化爐錐底的影響會(huì )相對集中收攏,存在內的流場(chǎng)結構霧化效果停留時(shí)間傳熱方式混合程水平方向的分速度不再符合管流區的流動(dòng)特點(diǎn)應當度對氣化爐內的反應影響很大,決定著(zhù)氣化反應的有劃分為一個(gè)新的區域,稱(chēng)之為集束區。另外管流區內效氣體成分、碳的轉化率、裝置生產(chǎn)強度、比氧耗和比的反應物系在到達氣化爐錐底部位后反應物系并沒(méi)煤耗有全部進(jìn)入集束區,而是有一部分受到氣化爐錐底的阻擋,反射回來(lái)形成一個(gè)向上的逆向的環(huán)流沿著(zhù)氣化1氣化爐內的流場(chǎng)結構爐壁的四周向上走,經(jīng)過(guò)管流區的外圍進(jìn)入回流區,把氣化爐內的流場(chǎng)結構分為射流區、管流區和回流這個(gè)集束區以上、管流區以外狹小的反向環(huán)形區域稱(chēng)區。射流區指的是燒嘴噴射出來(lái)的扇形物流段。管流為逆向環(huán)流區。需要指出的是進(jìn)人逆向環(huán)流區的這部區是指離開(kāi)射流區以后物流沿著(zhù)與噴嘴中心軸線(xiàn)平分物料對氣化爐內反應物的停留時(shí)間分布和平均停留行的方向豎直向下行進(jìn)的反應物流段,在該段內的反時(shí)間有著(zhù)較大的影響,是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。圖應物流基本上沒(méi)有水平方向的流動(dòng)就像在管道內流為氣化爐內的流場(chǎng)結構示意圖。動(dòng)一樣,所以稱(chēng)為管流區?；亓鲄^是指射流區外圍的藝燒咀水平方向分速度較大的部分物流脫離射流區后在噴嘴射流區噴射流的吸引下,向上回流并且被卷吸到射流區內,這部分區域被稱(chēng)為回流區。射流區逆向環(huán)流區管流區收稿日期:2008-03-26作者簡(jiǎn)介陳敬仁(195-),男,山東冪城人。山東科技大學(xué)煤化集榮區工專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè),兗礦國宏化工有限責任公司氣化車(chē)間副主任,工程圖1氣化爐內的流場(chǎng)結構示意圖現在應用Web來(lái)進(jìn)行教學(xué)的網(wǎng)絡(luò )課程的教學(xué)模話(huà)環(huán)境作為輔助方式來(lái)支持合作交流活動(dòng)式,主要有以下幾種:以課堂教學(xué)為基礎的課程強調課程的內容設計(1)信息傳遞式:信息傳遞式是指利用Wb發(fā)布而以Web為基礎的教學(xué)不應是傳統課程內容的照搬教學(xué)信息,Web只用于呈現教學(xué)大綱,課程內容或者講今后網(wǎng)絡(luò )課程的設計應結合Wb的特點(diǎn)(資源共享、交座筆記作業(yè)細節和百科全書(shū)加上在線(xiàn)信息資源的超流通訊),是以Fml答疑、電子論壇、計算機視頻會(huì )議鏈接,學(xué)生可以在沒(méi)有教師或者同伴交流下完成學(xué)習等學(xué)習活動(dòng)為中心的設計。任務(wù)。這種模式是目前網(wǎng)絡(luò )課程最普遍和最有限的方運用現代信息技術(shù)確實(shí)給教育教學(xué)工作帶來(lái)了太多的方便。對教育工作者來(lái)說(shuō),掌握更多現代信息技(2)輔助學(xué)習式:這種課程模式的特點(diǎn)是輔助學(xué)術(shù),合理使用它們更好地服務(wù)于教育教學(xué)工作。習者的學(xué)習,它提供指導討論等服務(wù);采用Emil電子論壇或計算機視頻會(huì )議來(lái)實(shí)現電子對話(huà);輔助學(xué)習參考模式還可以確定參數來(lái)建立多用戶(hù)對話(huà)環(huán)境。[1]中國煤化工中國電化教育(3)合作學(xué)習模式:合作學(xué)習模式主要強調的是21CNMHG能力培養的理論與試驗學(xué)生之間的交流活動(dòng)。它通過(guò)創(chuàng )設支持式環(huán)境使得研究酶[3]林君芬,余勝泉關(guān)于我國網(wǎng)絡(luò )課程現狀與問(wèn)題的思考北京師范班級學(xué)生成員之間可進(jìn)行提問(wèn)解答和資源共享等合大學(xué)現代近程教育技術(shù)研究所作活動(dòng);Fil電子論壇、計算機視頻會(huì )議或多用戶(hù)對2008年第4期燃燒區時(shí),在高溫和富氧的環(huán)境下基本上完全燃燒了。2氣化爐內的反應過(guò)程劃分及反應情況分析粗煤氣中的甲烷主要來(lái)源于氣化反應后期的甲烷化反進(jìn)入氣化爐的水煤漿在氣化爐內的反應過(guò)程大體應:比如CO+3=CH+H20以及C+2H2=CH的反可分為三個(gè)反應區段:裂解區、燃燒區、氣化區。應。在氣化反應后期,系統當中富含CO和H以及未在裂解區主要進(jìn)行了水煤漿中水分的蒸發(fā)、揮發(fā)反應的殘碳,上述的反應是可以進(jìn)行的。日常的操作份的脫除和熱裂解,該過(guò)程需要的熱量主要來(lái)源于爐中反映出甲烷的含量與氣化爐的溫度成反比例,爐溫內高溫環(huán)境輻射的熱量,回流過(guò)來(lái)的高溫反應氣的加越低甲烷的含量越高這是因為甲烷化反應都是放熱熱。煤脫除揮發(fā)份以后變成煤焦。的反應,溫度越低越有利于甲烷化反應的進(jìn)行。在燃燒區主要進(jìn)行的是燃燒反應。首先發(fā)生燃燒(3)生成二氧化碳的認識:對于CO2的生成反應,反應的是裂解區產(chǎn)生的可燃氣體,以及少量的從回流在氣化階段有以下三個(gè)重要的還原反應區卷吸進(jìn)來(lái)的反應氣,緊接著(zhù)發(fā)生煤焦的燃燒反應。C+CO2=2C0-38790千卡千克分子燃燒反應的主要產(chǎn)物為CO2,只有在氣化爐內的大部C+H2O=CO+H2-28380千卡/千克分子分氧氣消耗掉以后才產(chǎn)生CO的反應。氣化爐內的氧C+2H2O=CO2+2H2-19790千卡/千克分子氣消耗過(guò)程為:與可燃氣反應約占入爐總氧的10%,與這三個(gè)反應中第三個(gè)反應需要的熱最少,在氣化煤焦反應產(chǎn)生CO2約占爐總氧的6%,與煤焦反應產(chǎn)反應后期更容易進(jìn)行,這也是水煤漿氣化反應粗煤氣生CO約占爐總氧的30%中CO2含量較高的原因。謝爾氣化爐粗煤氣中的CO2與氧氣的消耗情況相對應,煤焦的消耗情況為:燃含量就少得多原因是謝爾氣化是干粉進(jìn)料,氧氣和水燒產(chǎn)生CO2消耗煤焦總量的30%,燃燒產(chǎn)生CO約占蒸氣為氣化劑,碳燃燒產(chǎn)生的熱量主要供還原反應吸煤焦30%,還有約40%的煤焦在燃燒區未能參加燃燒熱用,熱量相對比較富裕,有足夠的熱量滿(mǎn)足反應中反應而直接進(jìn)入了氣化區CO2還原的需要。而水煤漿氣化碳燃燒的熱量有相當在氣化區主要發(fā)生煤焦和水蒸氣的反應、煤焦和部分用于水煤漿中約3%的水分蒸發(fā)。所以水煤漿C2的還原反應以及其他一些氧化還原反應。氣化反氣化工藝原料煤在進(jìn)入氣化階段后可以利用的熱量相應是氣化爐內的主要反應存在著(zhù)化學(xué)反應平衡的問(wèn)對較少,因而主要發(fā)生了消耗熱量較少生成CO2的反題需要較長(cháng)的時(shí)間較多的熱量對氣化反應的結果應。這也是水煤漿氣化與干煤粉氣化粗煤氣中CO2比影響也比較大。例相差較大的原因。在各階段反應所需要的時(shí)間劃分上,裂解反應和燃燒反應所占的比例很小,約占不到10%氣化還原反4關(guān)于煤漿在氣化爐內的轉化過(guò)程所占的時(shí)間較多約占90%以上。下面是氣化爐內幾種物質(zhì)與碳的反應速率對比水煤漿經(jīng)工藝燒嘴噴人氣化爐后,煤漿受到氧氣燃燒反應:C+O2=CO2的反應速率為1000的沖擊被高效霧化成小煤粒,小煤粒在氣化爐內的裂解區迅速地蒸發(fā)掉水分成為固體小煤粒,然后小煤粒還原反應:C+H2O=CO+H2的反應速率為4發(fā)生裂解反應釋放出裂解氣成為煤焦。裂解氣進(jìn)人氣C+CO2=2CO的反應速率為1相煤焦繼續下行進(jìn)入燃燒區。在燃燒區煤焦和氧氣從碳的反應速率可以看出,燃燒反應的速率非常發(fā)生燃燒反應產(chǎn)生CO2和CO并放出大量的熱量,C2大,還原反應的速率相對比較小,所以還原反應所占的和CO進(jìn)入氣相,未反應的殘碳進(jìn)入氣化區。在氣化區時(shí)間比例比較大。殘碳與H2O、CO2等氣體反應轉化為氣體,最后還有少3對生成氫氣甲烷和二氧化碳反應的認識量未反應的煤焦被稱(chēng)為殘碳和不參加反應的灰份一起排出氣化爐燃燒室進(jìn)入激冷窒。(1)生成氫氣的認識:通過(guò)煤的元素分析可以知氣化爐內的反應是氣固兩相并流的反應過(guò)程,煤道在煤當中氫占的比例較少,約占45%,碳氫比(質(zhì)粒是固相,其余的氣體成分為氣相。小煤粒雖然體積量比)約為10.04,而在水煤漿氣化爐產(chǎn)生的粗煤氣很小,但是相對于氣體分子來(lái)講仍然是很大的在氣體當中碳/氫比為:10.095,增加的這部分氫的來(lái)源是煤分子微粒中間它像一個(gè)體積相對很大的圓球,它在氣和水蒸氣反應產(chǎn)生的。煤和水蒸氣反應產(chǎn)生的氫約占化爐內參加反應時(shí)是一層層的講行。從這個(gè)角度可以粗煤氣當中總氫的32%。所以在氣化爐內的反應中水中國煤化工很長(cháng)的過(guò)程。蒸氣的分解反應占有相當的比例。CNMHG(2)生成甲烷的認識:在煤的裂解過(guò)程中可能產(chǎn)生參考文獻量的甲烷,但是作為比較易燃的氣體在通過(guò)氣化爐[1]王輔臣,6.5M水煤漿氣化反應過(guò)程剖析[].大氮肥,199-5