2008年第4期35對(duì)水煤漿氣化反應(yīng)的認(rèn)識(shí)陳敬仁,王偉(究礦國(guó)宏化工有限任公司,山東鄒城273500)關(guān)鍵詞氣化爐流場(chǎng)結(jié)構(gòu)反應(yīng)過(guò)程中圖分類(lèi)號(hào)TQ54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A水煤漿在氣化爐內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程非常復(fù)雜,屬于高分析起來(lái)在管流區(qū)的下面還應(yīng)有一個(gè)集束區(qū),因溫高壓非均相湍流狀態(tài)下的的火焰型反應(yīng)牽扯到霧為氣化爐內(nèi)的反應(yīng)物系在到達(dá)氣化爐錐底部位后,反化規(guī)律、混合規(guī)律、流動(dòng)規(guī)律和熱量傳遞規(guī)律。氣化爐應(yīng)物系受到氣化爐錐底的影響會(huì)相對(duì)集中收攏,存在內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)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(qū)的流動(dòng)特點(diǎn)應(yīng)當(dāng)度對(duì)氣化爐內(nèi)的反應(yīng)影響很大,決定著氣化反應(yīng)的有劃分為一個(gè)新的區(qū)域,稱之為集束區(qū)。另外管流區(qū)內(nèi)效氣體成分、碳的轉(zhuǎn)化率、裝置生產(chǎn)強(qiáng)度、比氧耗和比的反應(yīng)物系在到達(dá)氣化爐錐底部位后反應(yīng)物系并沒(méi)煤耗有全部進(jìn)入集束區(qū),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)流沿著氣化1氣化爐內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)爐壁的四周向上走,經(jīng)過(guò)管流區(qū)的外圍進(jìn)入回流區(qū),把氣化爐內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分為射流區(qū)、管流區(qū)和回流這個(gè)集束區(qū)以上、管流區(qū)以外狹小的反向環(huán)形區(qū)域稱區(qū)。射流區(qū)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(qū)。需要指出的是進(jìn)人逆向環(huán)流區(qū)的這部區(qū)是指離開(kāi)射流區(qū)以后物流沿著與噴嘴中心軸線平分物料對(duì)氣化爐內(nèi)反應(yīng)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(yīng)物流段,在該段內(nèi)的反時(shí)間有著較大的影響,是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。圖應(yīng)物流基本上沒(méi)有水平方向的流動(dòng)就像在管道內(nèi)流為氣化爐內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。動(dòng)一樣,所以稱為管流區(qū)?；亓鲄^(qū)是指射流區(qū)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(qū)后在噴嘴射流區(qū)噴射流的吸引下,向上回流并且被卷吸到射流區(qū)內(nèi),這部分區(qū)域被稱為回流區(qū)。射流區(qū)逆向環(huán)流區(qū)管流區(qū)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(qū)工專業(yè)本科畢業(yè),兗礦國(guó)宏化工有限責(zé)任公司氣化車(chē)間副主任,工程圖1氣化爐內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)在應(yīng)用Web來(lái)進(jìn)行教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)模話環(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(chǔ)的課程強(qiáng)調(diào)課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)(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(chǔ)的教學(xué)不應(yīng)是傳統(tǒng)課程內(nèi)容的照搬教學(xué)信息,Web只用于呈現(xiàn)教學(xué)大綱,課程內(nèi)容或者講今后網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合Wb的特點(diǎn)(資源共享、交座筆記作業(yè)細(xì)節(jié)和百科全書(shū)加上在線信息資源的超流通訊),是以Fml答疑、電子論壇、計(jì)算機(jī)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(xí)等學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心的設(shè)計(jì)。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(yùn)用現(xiàn)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(duì)教育工作者來(lái)說(shuō),掌握更多現(xiàn)代信息技(2)輔助學(xué)習(xí)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(xí)者的學(xué)習(xí),它提供指導(dǎo)討論等服務(wù);采用Emil電子論壇或計(jì)算機(jī)視頻會(huì)議來(lái)實(shí)現(xiàn)電子對(duì)話;輔助學(xué)習(xí)參考模式還可以確定參數(shù)來(lái)建立多用戶對(duì)話環(huán)境。[1]中國(guó)煤化工中國(guó)電化教育(3)合作學(xué)習(xí)模式:合作學(xué)習(xí)模式主要強(qiáng)調(diào)的是21CNMHG能力培養(yǎng)的理論與試驗(yàn)學(xué)生之間的交流活動(dòng)。它通過(guò)創(chuàng)設(shè)支持式環(huán)境使得研究酶[3]林君芬,余勝泉關(guān)于我國(guó)網(wǎng)絡(luò)課程現(xiàn)狀與問(wèn)題的思考北京師范班級(jí)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(xiàn)代近程教育技術(shù)研究所作活動(dòng);Fil電子論壇、計(jì)算機(jī)視頻會(huì)議或多用戶對(duì)2008年第4期燃燒區(qū)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(nèi)的反應(yīng)過(guò)程劃分及反應(yīng)情況分析粗煤氣中的甲烷主要來(lái)源于氣化反應(yīng)后期的甲烷化反進(jìn)入氣化爐的水煤漿在氣化爐內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程大體應(yīng):比如CO+3=CH+H20以及C+2H2=CH的反可分為三個(gè)反應(yīng)區(qū)段:裂解區(qū)、燃燒區(qū)、氣化區(qū)。應(yīng)。在氣化反應(yīng)后期,系統(tǒng)當(dāng)中富含CO和H以及未在裂解區(qū)主要進(jìn)行了水煤漿中水分的蒸發(fā)、揮發(fā)反應(yīng)的殘?zhí)?上述的反應(yīng)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(nèi)高溫環(huán)境輻射的熱量,回流過(guò)來(lái)的高溫反應(yīng)氣的加越低甲烷的含量越高這是因?yàn)榧淄榛磻?yīng)都是放熱熱。煤脫除揮發(fā)份以后變成煤焦。的反應(yīng),溫度越低越有利于甲烷化反應(yīng)的進(jìn)行。在燃燒區(qū)主要進(jìn)行的是燃燒反應(yīng)。首先發(fā)生燃燒(3)生成二氧化碳的認(rèn)識(shí):對(duì)于CO2的生成反應(yīng),反應(yīng)的是裂解區(qū)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w,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(yīng)區(qū)卷吸進(jìn)來(lái)的反應(yīng)氣,緊接著發(fā)生煤焦的燃燒反應(yīng)。C+CO2=2C0-38790千卡千克分子燃燒反應(yīng)的主要產(chǎn)物為CO2,只有在氣化爐內(nèi)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(yīng)。氣化爐內(nèi)的氧C+2H2O=CO2+2H2-19790千卡/千克分子氣消耗過(guò)程為:與可燃?xì)夥磻?yīng)約占入爐總氧的10%,與這三個(gè)反應(yīng)中第三個(gè)反應(yīng)需要的熱最少,在氣化煤焦反應(yīng)產(chǎn)生CO2約占爐總氧的6%,與煤焦反應(yīng)產(chǎn)反應(yīng)后期更容易進(jìn)行,這也是水煤漿氣化反應(yīng)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(duì)應(yīng),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(yīng)吸煤焦30%,還有約40%的煤焦在燃燒區(qū)未能參加燃燒熱用,熱量相對(duì)比較富裕,有足夠的熱量滿足反應(yīng)中反應(yīng)而直接進(jìn)入了氣化區(qū)CO2還原的需要。而水煤漿氣化碳燃燒的熱量有相當(dāng)在氣化區(qū)主要發(fā)生煤焦和水蒸氣的反應(yīng)、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(yīng)以及其他一些氧化還原反應(yīng)。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(yīng)是氣化爐內(nèi)的主要反應(yīng)存在著化學(xué)反應(yīng)平衡的問(wèn)對(duì)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(zhǎng)的時(shí)間較多的熱量對(duì)氣化反應(yīng)的結(jié)果應(yīng)。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(yīng)所需要的時(shí)間劃分上,裂解反應(yīng)和燃燒反應(yīng)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(nèi)的轉(zhuǎn)化過(guò)程所占的時(shí)間較多約占90%以上。下面是氣化爐內(nèi)幾種物質(zhì)與碳的反應(yīng)速率對(duì)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(yīng):C+O2=CO2的反應(yīng)速率為1000的沖擊被高效霧化成小煤粒,小煤粒在氣化爐內(nèi)的裂解區(qū)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(yīng):C+H2O=CO+H2的反應(yīng)速率為4發(fā)生裂解反應(yīng)釋放出裂解氣成為煤焦。裂解氣進(jìn)人氣C+CO2=2CO的反應(yīng)速率為1相煤焦繼續(xù)下行進(jìn)入燃燒區(qū)。在燃燒區(qū)煤焦和氧氣從碳的反應(yīng)速率可以看出,燃燒反應(yīng)的速率非常發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生CO2和CO并放出大量的熱量,C2大,還原反應(yīng)的速率相對(duì)比較小,所以還原反應(yīng)所占的和CO進(jìn)入氣相,未反應(yīng)的殘?zhí)歼M(jìn)入氣化區(qū)。在氣化區(qū)時(shí)間比例比較大。殘?zhí)寂cH2O、CO2等氣體反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體,最后還有少3對(duì)生成氫氣甲烷和二氧化碳反應(yīng)的認(rèn)識(shí)量未反應(yīng)的煤焦被稱為殘?zhí)己筒粎⒓臃磻?yīng)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(rèn)識(shí):通過(guò)煤的元素分析可以知?dú)饣癄t內(nèi)的反應(yīng)是氣固兩相并流的反應(yīng)過(guò)程,煤道在煤當(dāng)中氫占的比例較少,約占45%,碳?xì)浔?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(duì)于氣體分子來(lái)講仍然是很大的在氣體當(dāng)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(duì)很大的圓球,它在氣和水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的。煤和水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的氫約占化爐內(nèi)參加反應(yīng)時(shí)是一層層的講行。從這個(gè)角度可以粗煤氣當(dāng)中總氫的32%。所以在氣化爐內(nèi)的反應(yīng)中水中國(guó)煤化工很長(zhǎng)的過(guò)程。蒸氣的分解反應(yīng)占有相當(dāng)?shù)谋壤?。CNMHG(2)生成甲烷的認(rèn)識(shí):在煤的裂解過(guò)程中可能產(chǎn)生參考文獻(xiàn)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(yīng)過(guò)程剖析[].大氮肥,199-5