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)鍵詞氣化爐流場結(jié)構(gòu)反應過程中圖分類號TQ54文獻標識碼A水煤漿在氣化爐內(nèi)的反應過程非常復雜,屬于高分析起來在管流區(qū)的下面還應有一個集束區(qū),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(nèi)的反應物系在到達氣化爐錐底部位后,反化規(guī)律、混合規(guī)律、流動規(guī)律和熱量傳遞規(guī)律。氣化爐應物系受到氣化爐錐底的影響會相對集中收攏,存在內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)霧化效果停留時間傳熱方式混合程水平方向的分速度不再符合管流區(qū)的流動特點應當度對氣化爐內(nèi)的反應影響很大,決定著氣化反應的有劃分為一個新的區(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煤耗有全部進入集束區(qū),而是有一部分受到氣化爐錐底的阻擋,反射回來形成一個向上的逆向的環(huán)流沿著氣化1氣化爐內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)爐壁的四周向上走,經(jīng)過管流區(qū)的外圍進入回流區(qū),把氣化爐內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)分為射流區(qū)、管流區(qū)和回流這個集束區(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的扇形物流段。管流為逆向環(huán)流區(qū)。需要指出的是進人逆向環(huán)流區(qū)的這部區(qū)是指離開射流區(qū)以后物流沿著與噴嘴中心軸線平分物料對氣化爐內(nèi)反應物的停留時間分布和平均停留行的方向豎直向下行進的反應物流段,在該段內(nèi)的反時間有著較大的影響,是一個值得注意的問題。圖應物流基本上沒有水平方向的流動就像在管道內(nèi)流為氣化爐內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)示意圖。動一樣,所以稱為管流區(qū)。回流區(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作者簡介陳敬仁(195-),男,山東冪城人。山東科技大學煤化集榮區(qū)工專業(yè)本科畢業(yè),兗礦國宏化工有限責任公司氣化車間副主任,工程圖1氣化爐內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)在應用Web來進行教學的網(wǎng)絡(luò)課程的教學模話環(huán)境作為輔助方式來支持合作交流活動式,主要有以下幾種:以課堂教學為基礎(chǔ)的課程強調(diào)課程的內(nèi)容設(shè)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(chǔ)的教學不應是傳統(tǒng)課程內(nèi)容的照搬教學信息,Web只用于呈現(xiàn)教學大綱,課程內(nèi)容或者講今后網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計應結(jié)合Wb的特點(資源共享、交座筆記作業(yè)細節(jié)和百科全書加上在線信息資源的超流通訊),是以Fml答疑、電子論壇、計算機視頻會議鏈接,學生可以在沒有教師或者同伴交流下完成學習等學習活動為中心的設(shè)計。任務。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(xiàn)代信息技術(shù)確實給教育教學工作帶來了太多的方便。對教育工作者來說,掌握更多現(xiàn)代信息技(2)輔助學習式:這種課程模式的特點是輔助學術(shù),合理使用它們更好地服務于教育教學工作。習者的學習,它提供指導討論等服務;采用Emil電子論壇或計算機視頻會議來實現(xiàn)電子對話;輔助學習參考模式還可以確定參數(shù)來建立多用戶對話環(huán)境。[1]中國煤化工中國電化教育(3)合作學習模式:合作學習模式主要強調(diào)的是21CNMHG能力培養(yǎng)的理論與試驗學生之間的交流活動。它通過創(chuàng)設(shè)支持式環(huán)境使得研究酶[3]林君芬,余勝泉關(guān)于我國網(wǎng)絡(luò)課程現(xiàn)狀與問題的思考北京師范班級學生成員之間可進行提問解答和資源共享等合大學現(xiàn)代近程教育技術(shù)研究所作活動;Fil電子論壇、計算機視頻會議或多用戶對2008年第4期燃燒區(qū)時,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)的反應過程劃分及反應情況分析粗煤氣中的甲烷主要來源于氣化反應后期的甲烷化反進入氣化爐的水煤漿在氣化爐內(nèi)的反應過程大體應:比如CO+3=CH+H20以及C+2H2=CH的反可分為三個反應區(qū)段:裂解區(qū)、燃燒區(qū)、氣化區(qū)。應。在氣化反應后期,系統(tǒng)當中富含CO和H以及未在裂解區(qū)主要進行了水煤漿中水分的蒸發(fā)、揮發(fā)反應的殘?zhí)?上述的反應是可以進行的。日常的操作份的脫除和熱裂解,該過程需要的熱量主要來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,回流過來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行。在燃燒區(qū)主要進行的是燃燒反應。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(qū)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重要的還原反應區(qū)卷吸進來的反應氣,緊接著發(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(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。氣化爐內(nèi)的氧C+2H2O=CO2+2H2-19790千卡/千克分子氣消耗過程為:與可燃氣反應約占入爐總氧的10%,與這三個反應中第三個反應需要的熱最少,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(qū)未能參加燃燒熱用,熱量相對比較富裕,有足夠的熱量滿足反應中反應而直接進入了氣化區(qū)CO2還原的需要。而水煤漿氣化碳燃燒的熱量有相當在氣化區(qū)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入氣化階段后可以利用的熱量相應是氣化爐內(nèi)的主要反應存在著化學反應平衡的問對較少,因而主要發(fā)生了消耗熱量較少生成CO2的反題需要較長的時間較多的熱量對氣化反應的結(jié)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(nèi)的轉(zhuǎn)化過程所占的時間較多約占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(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: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。裂解氣進人氣C+CO2=2CO的反應速率為1相煤焦繼續(xù)下行進入燃燒區(qū)。在燃燒區(qū)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進入氣相,未反應的殘?zhí)歼M入氣化區(qū)。在氣化區(qū)時間比例比較大。殘?zhí)寂cH2O、CO2等氣體反應轉(zhuǎn)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為殘?zhí)己筒粎⒓臃磻幕曳菀黄鹋懦鰵饣癄t燃燒室進入激冷窒。(1)生成氫氣的認識:通過煤的元素分析可以知氣化爐內(nèi)的反應是氣固兩相并流的反應過程,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源是煤分子微粒中間它像一個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(nèi)參加反應時是一層層的講行。從這個角度可以粗煤氣當中總氫的32%。所以在氣化爐內(nèi)的反應中水中國煤化工很長的過程。蒸氣的分解反應占有相當?shù)谋壤?。CNMHG(2)生成甲烷的認識:在煤的裂解過程中可能產(chǎn)生參考文獻量的甲烷,但是作為比較易燃的氣體在通過氣化爐[1]王輔臣,6.5M水煤漿氣化反應過程剖析[].大氮肥,199-5