干煤粉分級氣流床的氣化特性

第43卷第12期中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.43 No.122012年 12月.Journal of Central South University (Science and Technology)Dec.2012干煤粉分級氣流床的氣化特性曹小玲'，皮正仁'，彭好義”，蔣紹堅(1. 長(cháng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，湖南長(cháng)沙，410076;2.中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(cháng)沙，410083)摘要:針對根據無(wú)焰氧化技術(shù)設計的分級氣流床氣化爐，運用試驗和數值模擬計算的方法對F煤粉在爐內的氣化過(guò)程進(jìn)行研究，分析不同進(jìn)料方式及氧碳摩爾比對合成氣中Co, H2 和CO2體積分數、合成氣熱及碳轉化率的影響。研究結果表明:實(shí)驗結果與模擬結果基本吻合:相同進(jìn)料方式F隨著(zhù)氧碳摩爾比的增大，合成氣中co和H2體積分數、合成氣熱先增大后減小，而CO2體積分數和碳轉化率-直上升;相對于另外2種進(jìn)料方式，三層噴嘴進(jìn)料方式能使爐內溫度場(chǎng)更均勻，平均溫度提高，氣化強度增加，由此表明氣化爐結構和進(jìn)料方式使爐內實(shí)現了基于無(wú)焰氧化技術(shù)煤粉空間氣化反應的基本特征:同時(shí)，氧碳摩爾比最佳范圍為1.0-1.1。關(guān)鍵詞:無(wú)焰氧化;分級氣流床氣化爐;干煤粉:氣化特性中圖分類(lèi)號: TK224文獻標志碼: A .文章編號: 1672-7207(2012)12- 4923- 05Gasification characteristics of dry pulverized coal instaged entrained flow gasifierCAO Xiao-ling', PI Zheng ren', PENG Hao-yit, JIANG Shao-jian2(1. School of Energy and Power Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410076, China;2. School of Energy Science and Engrneering, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: Experimental research and numerical simulation of staged entained-low gasifier for dry pulverized coalwhich was proposed based on flameless oxidtion technology were conducted. The infuence of changing mole ratio ofOto c and feeding condition on syngas components concentration of Co, H2 and CO2, calorific value of syngas, carbonconversion was analyzed. Results indicate that the simulations results are basically in agreement with the experimentallymeasured results. With the increase of mole ratio ofO to C, syngas components concentration of CO and H2, and calorificvalue of syngas increase frstly, then decrease, and components concentation of CO2 and carbonconversion ratioincrease continuously. The feeding condition of symmetrically staged feding nozzles on three layers can promote thetemperature field in the gasifier to be more even, the average temperature of gasifier increases, and the gasifcaionintensity can be boost up, which shows the structure and feeding way of the gasfier can realize gasification reaction ofpulverized coal with flameless oxidant characteristic. Moreover, the optimal range of mole ratio ofO to C is fom 1.0 tol.1.Key words: flameless oxidation; staged entrained- flow gasifier, dry pulverized coal; gasification characteritics煤氣化技術(shù)作為潔凈煤技術(shù)的重要研究方向之同時(shí)極大地改觀(guān)對環(huán)境的污染狀況1-21。氣流床氣化技一，是減少環(huán)境污染、節約能源的重要途徑，我國適術(shù)具有煤種與粒度適應性廣、碳轉化率高、單爐容量合于氣化的煤炭資源非常豐富，占全國煤炭總儲量的大、變負荷能力強等優(yōu)點(diǎn)，是今后煤氣化技術(shù)發(fā)展的70%左右，通過(guò)煤炭氣化可有效地提高熱能利用效率，方向之一_BI。 根據無(wú)焰氧化技術(shù)的形成機理及實(shí)現條收稿日期: 2012 02 22:修回日期: 2012-06- 08基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(51276023);湖南省高校創(chuàng )新平臺基金資助項目(09K069);湖南省科技廳計劃項目(011GK3111)通信作者:彭好義(1974-), 男， 湖南邵陽(yáng)人，博士，副教授，從事燃料燃燒與氣化研究:電話(huà): 13107488345; E-mail; pengay@csu edu.cn4924中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第43卷件14-5)，本文作者自行設計了一種新型干煤粉分級氣流5~80 um之間，顆粒直徑大于80 μm的占10 %左右。床氣化爐，并搭建一套粉煤氣化實(shí)驗系統, 在對現有氣化爐氣化特征進(jìn)行分(681的基礎上,設計不同進(jìn)料方式，氣化劑B代運用試驗與數值模擬計算19相結合的方法來(lái)考察不同2氧碳摩爾比時(shí)爐內干煤粉的氣化特性，探索實(shí)現具有無(wú)2A煤整煤粉焰氧化特征的高效粉煤氣化反應的最佳運行參數。c廠(chǎng)門(mén)E1分級 氣流床結構及煤粉特性A-A截面1.1 分級氣流床結構及爐內煤粉氣化過(guò)程簡(jiǎn)述分級氣流床氣化爐采用立式結構，如圖1所示。體內徑480 mm,上部氣化室高875 mm,下端收縮部分高125mm,下口直徑160mm,該氣化爐共布置的C-C截面、E-E截面3層噴嘴，分別位于A(yíng)-A，C-C和E E截面上,每層:圖1分級氣流床結構示意圖包括2個(gè)對置布置的徑向煤粉噴嘴和2個(gè)平行于煤粉噴嘴且等距離偏置的錯位切向氣化劑噴嘴，為保證爐Fig,1 Structure profile of staged entrained-flow gasifier膛內流場(chǎng)分布均勻，中層噴嘴、下層噴嘴 與上層噴嘴成錯向90°布置。此布置方式將煤粉和氣化劑噴嘴置表1煤的工業(yè)分析與元素分析(質(zhì)量分數)于爐體上部同一高度水平面上，煤粉由一定速度的載lable 1 Coal industrial and elemental analysis %工業(yè)分析氣經(jīng)2個(gè)徑向噴嘴送入爐內，而氣化劑則從2個(gè)切向噴嘴高速?lài)娙霠t內。噴入爐內的2股氣化劑形成高速FCarVaAarMar旋轉氣流，沖散煤粉，并攜帶卷吸與其發(fā)生氣化反應，51.5913.3933.651.37其在進(jìn)料水平截面分成的3個(gè)作用區，包括旋轉卷吸元素分析區1、氣化反應區2和對撞區3,如圖1中A-A截面.aHarNuSar所示。氣化劑從B點(diǎn)高速切向噴入爐內，迅速卷吸氣53.4202.8186.1520.9001.691化反應2產(chǎn)生的高溫反應氣體，經(jīng)過(guò)旋轉卷吸區1后注:低位發(fā)熱量為20 935.7 kJ/kg。氣化劑中的氧濃度降低,在到達C點(diǎn)時(shí)形成了局部低氧氣氛，同時(shí)由于其混合了高溫的反應氣體和高溫爐2試驗研究壁的熱輻射作用，其溫度急劇上升到煤粉著(zhù)火點(diǎn)以上:在C點(diǎn)，煤粉徑向噴入高速旋轉的氣化劑氣流中，在氣化劑射流的驅動(dòng)下呈散射狀向下游迅速擴散，并與2.1干煤粉實(shí)驗 系統高溫低氧的氣化劑物流充分接觸，迅速升溫，溫度升干煤粉實(shí)驗系統如圖2所示。采用液化石油氣預高導致在煤粉顆粒表面逸出大量的揮發(fā)分，該揮發(fā)分熱及啟動(dòng)煤粉燃燒，螺旋輸粉機輸送煤粉，熱電偶測一旦與旋轉氣流中的高溫氧氣分子接觸，立即發(fā)生氣量爐內的溫度，氣化劑采用空氣，并用總管渦街流量化反應，生成Co, CO2 和焦炭等，并放出大量反應計測量其總流量，各分氣化管配備一個(gè)玻璃轉子流量熱，從而在其下游形成氣化反應區2;從D點(diǎn)和A點(diǎn)計，用于調節各分氣管的流量。高溫合成氣和灰渣采噴入的氣化劑和煤粉又重復以上過(guò)程:兩股中心對置的用自來(lái)水激冷。煤粉氣流采用撞擊式噴入，在進(jìn)料平面的中心形成撞擊2.2 試驗過(guò)程區域，這種方式旨在加強混合，強化熱質(zhì)傳遞0-1。(1)打開(kāi)冷卻水閥門(mén)，噴水至冷渣槽內液面封住1.2 煤粉特性排渣口，啟動(dòng)引風(fēng)機和鼓風(fēng)機，打開(kāi)氣化劑總管道閥實(shí)驗所需的煤粉采用空氣輸送，為了保證氣化所門(mén)]， 調節各氣化劑分管道閥門(mén)開(kāi)度，然后將液化石油需的溫度,給煤量30 kg/h,煤種灰渣流動(dòng)溫度t> 1 410氣燃燒器點(diǎn)火后插入直徑比燃燒噴嘴稍大的圓形燃燒C，使用的煤種其工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表1。在煤器插孔中，對爐膛進(jìn)行升溫預熱，調節排煙管道閥門(mén)粉顆粒粒徑分布上，90%左右的煤粉顆粒直徑介于開(kāi)度，以保證爐膛內的升溫速率，當爐膛內靠近爐壁第12期曹小玲，等:干煤粉分級氣流床的氣化特性492533日182二]合成氣(116煤粉氣粉混合物空氣立1s液化呻814石油氣813i冷渣槽瑟冷卻水↓灰渣1-電機: 2-煤粉倉: 3- -螺旋輸粉機: 4- 載氣管道閥門(mén); 5一氣粉混合物渦街流量計: 6- 鼓風(fēng)機:7--氣化劑管道閥門(mén): 8一氣化劑總管渦街流量計: 9- 氣化劑分管玻璃轉子流量計: 10- -氣化爐:11-熱電偶測溫孔: 12- 液化氣罐: 13- 閥門(mén): 14-減壓閥: 15- 液化氣渦街流量計: 16 -合成氣管道閥門(mén);17-引風(fēng)機; 18- 熱線(xiàn)風(fēng)速儀: 19- 取樣袋: 20-25- 氣化劑分管道: 26~31- 輸粉分管道:32- -冷卻水閥門(mén): 33- 數據采集及處理系統平臺圖2測量系統示意圖Fig.2 Schematic diagram of measurement system處溫度達到1 000 C時(shí)，預熱完成:應流動(dòng)過(guò)程，包括了爐內流體的流動(dòng)過(guò)程、傳熱和傳(2)打開(kāi)載氣總管道閥門(mén)，啟動(dòng)螺旋給粉機，調質(zhì)過(guò)程、組分間的化學(xué)反應過(guò)程以及它們之間的相互節各輸粉分管道閥門(mén)開(kāi)度和螺旋給粉機電機頻率，使耦合作用。由于煤粉氣化過(guò)程可以看作是煤粉貧氧燃空氣以一定的速度將煤粉送入爐內:同時(shí)調節到各氣燒反應過(guò)程，所以氣化過(guò)程也可以分為湍流流動(dòng)過(guò)程、化劑閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)調節氣化劑流量，此時(shí)爐內煤粉完顆粒運動(dòng)過(guò)程、輻射傳熱過(guò)程、揮發(fā)分的析出與氧氣全燃燒，爐內溫度迅速升高:反應過(guò)程、焦炭與氧氣異相反應過(guò)程等。氣化爐爐內(3)當爐溫升高到預定溫度后，調節指定工況下流體處于充分發(fā)展的湍流狀態(tài)，屬于典型的湍流受限相應的給粉管道閥門(mén)和氣化劑管道閥門(mén)開(kāi)度，待工況.射流過(guò)程，使用Realizable k-e模型模擬滿(mǎn)流氣相流穩定后，開(kāi)始實(shí)驗，調整插入各層測溫孔內熱電偶的動(dòng)2;采用拉格朗日離散相模型模擬爐內復雜的氣固深度，使得數據采集系統自動(dòng)采集各測點(diǎn)的溫度值，兩相流運動(dòng)，采用隨機軌道模型來(lái)跟蹤煤粉顆粒的運通過(guò)取樣袋收集合成氣,使用1903型奧氏氣體分析儀動(dòng)軌跡并同時(shí)考慮湍流脈動(dòng)對焦炭運動(dòng)的影響，采用分析氣體成分，并使用熱線(xiàn)風(fēng)速儀測定合成氣管道中Rosin-rammler 分布來(lái)描述固相顆粒分布特征;采用較氣體流速;為簡(jiǎn)單的PI模型計算爐內輻射傳熱:采用非預混模(4)實(shí)驗結束，首先停止給煤，待爐膛溫度降到型中的平衡混合分數/PDF模型模擬氣相湍流燃燒"3,200 C以下后關(guān)停鼓風(fēng)機，然后關(guān)閉引風(fēng)機，最后關(guān)簡(jiǎn)化PDF模型采用β函數分布:采用兩步競爭反應速冷卻水閥門(mén)，完成停爐操作。率模型模擬煤粉揮發(fā)分的析出，采用動(dòng)力/擴散控制反應速率模型模擬焦炭顆粒表面燃燒4-15]。3.2網(wǎng)格劃分、 邊界條件及計算方法3數值模擬研究在爐體上半部分，由于結構較復雜，故采用非結構化適用性四面體網(wǎng)格對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分并對噴嘴部3.1數學(xué)模型分進(jìn)行加密:下半部分， 采用以結構網(wǎng)格為主的六面煤粉氣化反應過(guò)程是-一個(gè)具有化學(xué)反應的湍流反體網(wǎng)格，采用約40萬(wàn)網(wǎng)格數對爐體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。入4926中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第43卷口邊界選用質(zhì)量流量入口，并指定湍流強度和水力直溫度相對偏低，造成氣化反應速率相對緩慢，使得氣徑;出口邊界選擇自由出口流;采用無(wú)滑移壁面，固化反應進(jìn)行得不夠徹底，并導致合成氣中Co, H2和定外壁溫度，計算收斂后根據爐內溫度對其進(jìn)行修正。CO2的體積分數均較低，而N2的體積分數較高，碳轉為了防止偽擴散，采用QUICK格式對方程進(jìn)行化率較低，合成氣熱較低;但隨著(zhù)氧碳摩爾比逐漸增離散，并采用SIMPLEC算法進(jìn)行求解。迭代計算中，大，氣化爐爐內氧化氣氛增強，碳的燃燒反應放出熱壓力、動(dòng)量松弛因子取0.3,離散顆粒源相松弛因子取量所占的比例增加，氣化溫度升高，而氣化溫度的升0.5，其余松弛因子取0.8和0.9,每迭代30步后控制高進(jìn)一步加速了CO2的還原反應，使合成氣中Co,方程進(jìn)行- -次顆粒軌道計算以修正計算結果，每次離H2和CO2的體積分數相應上升，而N2體積分數降低，散相計算追蹤1 800 條顆粒軌跡。計算收斂判據是控碳轉化率提高，合成氣熱提高，但隨著(zhù)氧碳摩爾比的制方程殘差控制(能量方程和P1輻射模型迭代計算的繼續增大，CO和H2體積分數則呈緩慢下降趨勢，這余量小于1X10*， 其余方程迭代計算的余量小于是因為氧氣過(guò)量，爐內還原氣氛減弱，過(guò)量的氧氣與1X103)。合成氣中的CO和H2發(fā)生氧化燃燒反應，使合成氣中CO及H2的體積分數降低，合成氣熱下降，而CO2體積分數和碳轉化率卻繼續上升，由表2可以看出最佳4結果分析氧碳摩爾比為1.0~1.1。從單層噴嘴進(jìn)料工況到3層噴嘴進(jìn)料工況，相同4.1不同進(jìn)料方 式及氧碳摩爾比時(shí)氣化爐運行特性氧碳摩爾比時(shí)，CO和H2的體積分數也逐漸升高，這不同進(jìn)料方式及氧碳摩爾比時(shí)，干煤粉在此氣化是因為從單層雙噴嘴增加到3層六噴嘴時(shí)，爐內旋流爐上的氣化特性試驗測得結果和模擬計算結果如表2強度增大，溫度分布越來(lái)越均勻,溫度梯度逐漸減小，所示。從表2可以看出:隨著(zhù)氧碳摩爾比的升高，同整體溫度水平升高，氣化效率增加。種進(jìn)料工況下合成氣中CO和H2體積分數、合成氣熱從試驗結果與對應工況下的模擬計算結果對比可均呈現先上升后降低的趨勢，而CO2體積分數和碳轉以看出:出口處的CO和H2的實(shí)測值要稍低于模擬計化率穩步上升。這是因為當氧碳摩爾比較小時(shí)，爐內算值，CO2 則基本相同，這是因為試驗過(guò)程爐壁有散表2不同進(jìn)料方式及氧碳摩爾比時(shí)氣化爐的運行特性Table 2 Operational characteristics of gasifer in dferent mole ratios of 0 to C and feeding conditions試驗結果模擬結果進(jìn)料氧碳合成氣成分碳轉化率/煤氣熱/碳轉化率/煤氣熱/方式摩爾比 Q(CO) q(H2)V q(CO2)o(CO)/ q(H2)/ q(CO2)V%(kJ-m~3)(kJ-m3)0.818.6.9.772.92 59192.6.973.42 734單層0.919.52.58.283.62 78521.78.884.13114噴嘴1.023.39.088.6341925.25.10.388.93838進(jìn)料1.191.2333I24.84.410.91.33 698221.53.212.793.9291323.73.12.594.23 49519.82.26.378.121.06.578.73 0002層.20.4.084.02 96322.58.33292噴嘴.22.85.190.33 53424.30.190.83814.192.7362225.95.210.592.93 939.222.612.494.93 25424.14.11.936120.55.982.0291221.92.8.382.83 1273層0921.387.93 1794.7.588.3 54724.75.67.792.83 83925.66.8.641183 74926.710.795.14 2024.512.095.73 63425.15..11.695.3 851第12期曹小玲，等:干煤粉分級氣流床的氣化特性4927速度/(ms):速度/(m's-1);(a)(b)1.28X1011.22X 10!1.15x1011.15X10!1.09Xx 1011.09x 10!1.03X 1011.03X10!9.61X1008.97X 1008.97x1008.33x 1008.33X107.69x 1007.69X 1007.05X 1006.41X1005.77X 1005.13X 1004.49x 1004.49X 1093.85X 1003.85X 10"320X 103.20X 10"420X 1006.41X10-1z一-X6.41x10-1z- +X速度/(ms5):速度(m's1):1.28x 10!(c1.28X 10!()1.22X 101.22X 1011.15X101.15X 10!.1.09X 10!1.09x 1011.03X 101.03X101 .9.61X 108.97x 108.97x100 .8.33X1006.41X 10-1(a)豎直截面: (b)A -A截面; (c)C-C 截面; (d)E-E 截面圖3爐內速度分布云 圖Fig.3 Velocity distribution in gasifier熱作用。但總的來(lái)看，模擬計算值與試驗測量值基本小，爐膛中心區域的切向速度則逐漸增大，速度梯度吻合。也逐漸減小。在爐膛軸向方向上，靠近爐壁附近氣流4.2 典型工況下各參數的分布特性速度從上至下逐漸減小，其中進(jìn)料水平面上速度最大，根據以上結果，取典型工況為3層噴嘴進(jìn)料，氧而爐膛中心區域附近氣流速度從上至下逐漸變大，在碳原子比為1.1,煤粉由空氣攜帶煤粉進(jìn)入爐內，每1.合成氣出口時(shí)軸向速度達到最大。kg空氣攜帶1 kg煤粉，3層進(jìn)料方式完全相同，3級4.2.2氣化爐 內溫度場(chǎng)分布特性供料質(zhì)量比為1:1:1.氣化爐的溫度場(chǎng)分布均勻程度是實(shí)現具有無(wú)焰氧4.2.1氣化爐 流場(chǎng)的分布特性化技術(shù)煤粉空間氣化的關(guān)鍵，如果溫度過(guò)低會(huì )導致碳氣化爐爐內的流動(dòng)狀態(tài)是氣化反應優(yōu)劣的關(guān)鍵因轉化率過(guò)低，氣化效率不高，而局部溫度過(guò)高會(huì )影響素。圖3所示為爐內截面的速度分布云圖。由圖3可氣化爐的使用壽命，影響氣化爐的安全運行。以看出:爐內存在強烈旋轉流動(dòng)氣流，在爐膛徑向方圖4所示為爐內截面溫度分布云圖。由圖4可以向上，越往爐膛中心區域靠近，切向速度越小，在爐看出:在進(jìn)料平面上，氣化劑噴嘴由切向高速?lài)娙?，膛中心切向速度達到最小，其中，進(jìn)料水平面上速度在噴入空間附近強烈卷吸上游的煤粉，煤粉顆粒迅速梯度最大，但隨著(zhù)物料的下行，氣流旋轉有所速度減被煙氣加熱，揮發(fā)分快速析出并燃燒，從而引起強烈4928中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第43卷溫度/K:a)2.10X 103(b)2.01X 102.01X 1031.92X 1031 92X 101.83X 1031. 83X 101.74X 1031.65X 103.1.65X 1031.56X 103I .56X 101.47X 1031.38X 103.1.38X 1031.29X 1031.20X 1031.11X 1031.02X 1031.02X 109.29X 1028.39X 1027.49X 1027 49x 1026.60X1026.60X 1025.70X102 .5.70X 1024.80X1024.80X 1023.90X 103.90X102 z- →x3.00X102 z-→X3.00X 1022.10X 10c)2.10x1011 92X 1031 ,83X 1031 83Xx 103I 74X 1031.65X10，1.56X 1031.38X 10l.02X 103.29X 105.70x 1024.80x102 z-→x4.80x102 z←x3.90X1023.90X 102(日)豎直面: (b)A A截面: (c)C-C 截面: (d)E-E 截面圖4爐內溫度分布云圖Fig.4 Temperature ditribution in gasifier的旋流氧化反應，使該區域的溫度較高，在2 000 K度水平增加，氣化強度增強，碳轉化率提高，能夠實(shí)左右:同時(shí)，由于攜帶煤粉的空氣量較少，在未達到現干煤粉氣化反應的空間化，到達氣化爐設計的初始爐膛中心區域前已耗盡，而沿切向噴嘴噴入的空氣也目的。來(lái)不及旋至爐膛中心周?chē)臻g，使該區域氧氣濃度較4.2.3氣化爐內組分濃度 場(chǎng)分布特性低，氧化反應較弱，還原反應較強烈，由于還原反應氣化爐爐內豎直截面及出口處各組分濃度分布直吸熱，導致該區域溫度較低，在1 300 K左右，如圖接關(guān)系到氣化爐結構和氣化工況的優(yōu)劣。本氣化爐在4(b)-(d)所示。在爐膛軸向方向上，可以看出，爐內溫氣化工藝參數氧碳摩爾比為1.1 情況下，爐內豎直截度場(chǎng)非常均勻，除了爐壁周?chē)植靠臻g外在2000 K面上組分CO,CO2和H2和O2的體積分數分布如圖左右，其余區域的溫度基本維持在1300 K左右，說(shuō)5所示，爐膛出口截面處的CO和H2摩爾分數分別明該爐型結構能使煤粉氣化過(guò)程空間化，同時(shí)，爐內達到0.267和0.065,合成氣中有效氣體組分摩爾分數溫度梯度減小，溫度峰值明顯減小，大大減少了高溫達到0.332，與試驗數據基本吻合。噴射火焰和局部超高溫區域的出現，提高了氣化爐的從圖5可以看出:在煤粉進(jìn)料口壁面附近，由于使用壽命:另外，物料分布趨于空間化，爐內平均溫從切向氣化劑噴嘴噴來(lái)的空氣溫度較低且來(lái)不及與煤第12期曹小玲，等:干煤粉分級氣流床的氣化特性4929口(CO)%:0(CO2)%:3.29X 10-1(a)1.80x1013.13X 10~11.71X1012.96X 10-11.62X 1012.80X 10~!2.63X 10-11.44X10~12.47X 10~12.14X 10-11.98X10-1.81X 10-18.08X 10-27.18X 10-21.15 》6.28X 10-29.88)5.39X 10~28.23X 10-24.49X 10~26.58X10-23.59X102 z4.94x102個(gè)2.69X 1021.80Xx102 yL1.65X10-2一28.98X 10-2o(H2)%:0(O2)/%:(C)d)9.44X 10~-2.00x 10-18 50X 10-21.89X 10~!8.03X 10-21.79X 10~!7.55X 10-2.1 .68X 10-17.08X102158x10-16.61X 10-11.47X 10 !6.14X 10~21.37X 1011.26X 1015.19X 10-21.16X10-11.05X10~↑4.72x 109.45X 10-23.78X 10-28.40X10-23.31x 10-2.7-35X 102.83X 10-22X 102.36X1021.898 10044x944X10-r以 -21.05X102 r- -X(a)CO: (6b)CO2: (c)H2; (d)O2圖5爐內各組分體積分數分布云圖Fig.5 Ditribution of species volume faction in gasifer粉混合，此處沒(méi)有發(fā)生燃燒反應，所以O2體積分數較高，隨后，煙氣卷吸空氣使其溫度迅速上升，煤粉揮5結論發(fā)分析出并燃燒，CO2 體積分數迅速提升，而此區域由于O2過(guò)量，co和H2體積分數較低:在爐膛中心(1)同種進(jìn)料工況下，隨著(zhù)氧碳摩爾比的增加，.附近的大部分空間，由于O2體積分數相對于較低，屬合成氣中co和H2體積分數、合成氣熱均呈現先上升于還原反應區域，殘炭與CO2反應生成CO, CO再與后降低的趨勢，而CO2體積分數和碳轉化率穩步上升。水蒸氣反應生成H2及CO2,此區域各組分體積分數與(2)當氧碳摩爾比相同時(shí)，從單層噴嘴進(jìn)料工況前者相反，CO2體積分數較低，CO和H2體積分數較到三層噴嘴進(jìn)料工況，CO及H2的體積分數、合成氣高:下?tīng)t膛爐壁周?chē)臻g是焦炭的燃燒反應區域，脫熱及碳轉化率均呈現升高的趨勢。去揮發(fā)分的殘炭顆粒，- -方面與殘余的氧反應生成CO(3)該氣化爐三層進(jìn)料方式能夠使爐內溫度場(chǎng)更及CO2，另一方面殘余O2又與CO和H2反應，放出均勻，溫度峰值減小，爐內溫度梯度顯著(zhù)降低，平均大量的熱量，導致此區域溫度較高，Co和H2體積分溫度水平上升，氣化強度增強，從而實(shí)現了基于無(wú)焰數有所下降，CO2體積分數則有所上升。氧化技術(shù)煤氣化反應的基本特征，大大避免了高溫火4930中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第43卷焰和局部超高溫區的出現,延長(cháng)了氣化爐的使用壽命。TANG Zhiguo, TANG Chao-jun, MA Pei-yong, et al. 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