水煤漿氣化技術(shù)簡(jiǎn)介.ppt

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1、水煤漿氣化技術(shù)簡(jiǎn)介一、流場(chǎng)分布二、氣化爐結(jié)構(gòu)三、工藝噴嘴多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化工藝原理簡(jiǎn)圖磨煤制漿系統(tǒng)凈化系統(tǒng)渣水處理系統(tǒng)氣化系統(tǒng)1、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)劃分流場(chǎng)結(jié)構(gòu)由射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū)組成。射流區(qū)管流區(qū)回流區(qū)撞擊區(qū)撞擊流股折返流區(qū)濃度60.5%的水煤漿通過(guò)煤漿給料泵加壓與高壓氧氣（純度99.6%）通過(guò)四個(gè)對(duì)稱(chēng)布置在氣化爐中上部同一水平面的工藝噴嘴對(duì)噴進(jìn)入氣化爐燃燒室。60.5%煤漿99.6%氧氣對(duì)噴撞擊后形成6個(gè)特征各異的流動(dòng)區(qū)，即射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū)。利用煤的部分氧化釋放出熱量，維持在該煤種灰熔點(diǎn)溫度以上進(jìn)行氣化反應(yīng)。爐內(nèi)溫度135

2、0℃，反應(yīng)過(guò)程非常迅速，一般在4—10秒內(nèi)完成。氣化爐內(nèi)的熱平衡：煤的部分氧化放出的熱量熱等于氣化反應(yīng)說(shuō)吸收的熱量（1）射流區(qū)：流體從噴嘴以較高速度噴出后，由于湍流脈動(dòng)，射流將逐漸減弱，直至與相鄰射流邊界相交。同時(shí)受撞擊區(qū)較高壓力的作用，射流速度衰減加快，射流擴(kuò)張角也隨之加大，此后為撞擊區(qū)。（2）撞擊區(qū)：當(dāng)射流邊界交匯后，在中心部位形成相向射流的劇烈碰撞運(yùn)動(dòng)，該區(qū)域靜壓較高，且在撞擊區(qū)中心達(dá)到最高。此點(diǎn)即為駐點(diǎn)，射流軸線(xiàn)速度為零，由于相向流股的撞擊作用，射流速度沿徑向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，徑向速度（即沿設(shè)備軸向速度）逐漸增大。撞擊區(qū)內(nèi)速度脈動(dòng)劇烈，湍流強(qiáng)大、混合作用好。（3）撞擊流股：四股流體撞擊

3、后，流體沿反應(yīng)器軸向運(yùn)動(dòng)，分別在撞擊區(qū)外的上方和下方形成了流動(dòng)方向相反，特征相同的兩個(gè)流股。在這個(gè)區(qū)域中，撞擊流股具有與射流相同的性質(zhì)，即流股對(duì)周邊流體也有卷吸作用，使該區(qū)域?qū)挾妊剌S向逐漸增大，軸向速度沿徑向衰減，直至軸向速度沿徑向分布平緩。（4）回流區(qū)：由于射流和撞擊流股都具有卷吸周邊流體的作用，故在射流區(qū)邊界和撞擊流股邊界，出現(xiàn)在回流區(qū)。（5）折返流區(qū)：沿反應(yīng)器軸線(xiàn)向上運(yùn)動(dòng)的流股對(duì)拱頂形成撞擊流，近爐壁沿著軸線(xiàn)折返朝下運(yùn)動(dòng)。（6）管流區(qū)：在爐膛下部，射流、射流撞擊、撞擊流股，射流撞擊壁面等特征消失，軸向速度沿徑向分布保持不變，形成管流區(qū)。水煤漿、氧氣進(jìn)入氣化室后，相繼進(jìn)行霧化、傳熱

4、、蒸發(fā)、脫揮發(fā)份、燃燒、氣化等六個(gè)物理和化學(xué)過(guò)程，前五個(gè)過(guò)程速度較快，已基本完成，而氣化反應(yīng)除在上述五區(qū)中進(jìn)行外，主要在管流區(qū)中進(jìn)行。2、煤漿顆粒在氣化爐內(nèi)的氣化過(guò)程煤漿顆粒在氣化爐內(nèi)的氣化過(guò)程經(jīng)歷了以下步驟：顆粒的湍流彌散顆粒的振蕩運(yùn)動(dòng)顆粒的對(duì)流加熱顆粒的輻射加熱煤漿蒸發(fā)與顆粒中揮發(fā)分的析出揮發(fā)產(chǎn)物的氣相反應(yīng)煤焦的多相反應(yīng)灰渣的形成來(lái)自火焰、爐內(nèi)壁、高溫氣體、固體物等湍流脈動(dòng)裂解產(chǎn)物、揮發(fā)份及其他易燃組分煤焦、CH4等與H2O、CO2煤的熱裂解氣化反應(yīng)是串并聯(lián)反應(yīng)同時(shí)存在的極為復(fù)雜的反應(yīng)體系，可分為一次反應(yīng)與二次反應(yīng)：1、一次反應(yīng)區(qū)(燃燒區(qū))進(jìn)入該區(qū)的反應(yīng)物有工藝氧、煤漿以及回流流股

5、和折返流流股中CO、H2等。這個(gè)過(guò)程進(jìn)行得相當(dāng)短促，主要發(fā)生在射流區(qū)與撞擊區(qū)中，其結(jié)束的標(biāo)志是氧消耗殆盡。2、二次反應(yīng)區(qū)進(jìn)入二次反應(yīng)區(qū)的組分有煤焦、CO2、CH4、H2O以及CO、H2等組分。這時(shí)主要進(jìn)行的是煤焦、CH4等與H2O、CO2發(fā)生的氣化反應(yīng)，生成CO和H2。這是有效氣成分的重要來(lái)源。二次反應(yīng)主要發(fā)生在管流區(qū)。想一想：進(jìn)入一次反應(yīng)區(qū)和二次反應(yīng)區(qū)的物質(zhì)組成有什么區(qū)別？3、一次與二次反應(yīng)共存區(qū)多噴嘴對(duì)置氣化爐中射流區(qū)與撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)共存，不時(shí)進(jìn)行物質(zhì)交換，再加湍流的隨機(jī)性，射流區(qū)的反應(yīng)組分及產(chǎn)物都有可能進(jìn)入撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)，導(dǎo)致這些區(qū)域既進(jìn)行

6、一次反應(yīng)，也進(jìn)行二次反應(yīng)。二次反應(yīng)以吸熱為主，致使發(fā)生二次反應(yīng)的區(qū)域溫度較低，相對(duì)地起到保護(hù)耐火磚的作用。3、氣化爐中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在氣化爐中主要進(jìn)行以下化學(xué)反應(yīng)：同時(shí)還可能發(fā)生以下副反應(yīng)：二、氣化爐結(jié)構(gòu)工業(yè)上有各種各樣的爐子如氣化爐、冶金爐、窯爐和焚燒爐等。想一想：以上各種爐子有什么共同點(diǎn)？一般都具有用耐火材料包圍的爐膛，利用熱介質(zhì)或燃料燃燒產(chǎn)生的熱量將物質(zhì)（固體或流體）加熱，使?fàn)t膛內(nèi)物質(zhì)發(fā)生物理或化學(xué)變化。氣化爐耐火材料整體可分為三部分：錐底、拱頂和筒體。耐火材料從里到外分為若干層，分別是：向火面耐火磚、絕熱層耐火磚和保溫層耐火磚。凡是耐火度不低于1580℃，有較好的抗熱沖擊和化學(xué)

7、侵蝕的能力、導(dǎo)熱系數(shù)低和膨脹系數(shù)低的非金屬材料都可稱(chēng)之為耐火材料。想一想：什么是耐火材料？耐火材料的分類(lèi)：耐火材料通常按耐火度、形狀尺寸、燒制方法、耐火材料基體的化學(xué)礦物質(zhì)組成等進(jìn)行分類(lèi)。（1）按耐火度分類(lèi)有普通耐火材料，耐火度為1580～1750℃；高級(jí)耐火材料，耐火度為1750～2000℃；特級(jí)耐火材料，耐火度為2000～3000℃。（2）按重量、形狀和尺寸分類(lèi)可分為標(biāo)準(zhǔn)型、普通型、異型和特異型。（3）按制造工藝方法可以分為天然巖石鋸泥漿澆