2012年第2期化學(xué)工程與裝備2012年2月Chemical Engineering& Equipment氣化條件對等離子體煤氣化的影響李松棟',龐先勇(1.太原工業(yè)學(xué)院化學(xué)與化工系,山西太原0300082.太原理工大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院,山西太原030024)摘要:在立式反應(yīng)器中考察了反應(yīng)器結(jié)構(gòu),供煤量,水蒸氣供量和煤粉粒度對等離子體煤氣化的影響結(jié)果顯示:在其它條件一定的條件下,立式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)為4,供煤量為666kg/h,水蒸氣供量為10.00kg/h煤粉粒度較小時氣化效果較好。關(guān)鍵詞:氣化條件;等離子體:;煤氣化煤氣化是一個吸熱過程,必需供入體系熱量。對于常規(guī)響制約了等離子體煤氣化工業(yè)化的進程,因此有必要首先通的煤氣化方法來說,是通過燃燒部分煤供熱而實現(xiàn)的,這樣過實驗考察各種因素(如煤種、供煤速率、工作氣體供量、將導(dǎo)致產(chǎn)物氣中C含量的增加。與常規(guī)煤氣化工藝相比,發(fā)生器功率、水蒸氣供量、實驗裝置、工作氣體中的氧氣濃等離子體輔助下的煤氣化主要是依靠等離子體提供熱量,同度、溫度及煤粉粒度等)對等離子體煤氣化過程的影響,從時應(yīng)用等離子炬的高溫、高能和高密度活性粒子的特點r使而尋找較優(yōu)的操作條件。關(guān)于煤種,發(fā)生器功率,工作氣體得體系具有很高的反應(yīng)性,很容易與煤發(fā)生作用,使得煤氣供量,工作氣體中的氧氣濃度和溫度的影響已有研究,化過程易于進行”.鑒于此,本文主要討論了一些氣化條因此本論文不再對上述方面內(nèi)容進行討論。下面分別從反應(yīng)件對等離子體煤氣化的影響,初步確定等離子體煤氣化的氣器結(jié)構(gòu),供煤量,水蒸氣供量,煤粉粒度等方面研究等離子化條件。體煤氣化的氣化條件。1實驗部分1.1實驗原料能耗和煤的轉(zhuǎn)化程度,以及產(chǎn)物中H2和C的含量是煤實驗使用的氣化劑為空氣和水蒸氣。煤為大同煤,其工氣化的重要控制指標(biāo),正是由于各種因素對于這些指標(biāo)的影業(yè)分析和元素分析結(jié)果見表1表1實驗用煤的工業(yè)分析和元素分析工業(yè)分析/%元紊分析/%2.248.0724.5427.3665.1572.984.2010.920.381.2主要反應(yīng)裝置化有一定的影響,同種裝置的不同結(jié)構(gòu)對煤氣化也有一定的等離子體反應(yīng)裝置由等離子體發(fā)生器,反應(yīng)器,水封積影響,我們對立式反應(yīng)器進行了不同方式的改進,探求了反灰裝置和尾氣、煤渣處理裝置組成。具體見文獻應(yīng)器的最佳結(jié)構(gòu)。1.3實驗條件本實驗采用的等離子體發(fā)生器功率為45kW,工作氣體表2立式反應(yīng)裝置的工作方式為空氣,工作氣供量為1415Nm,工作氣體壓力為03Mpa工作方式做中國煤化工水蒸氣位置1號測溫點的溫度為1200K下旋流氣位CNMHG2實驗結(jié)果與討論小盤氣以上旋流氣位2.1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的影響徑向水蒸氣位上旋流氣位反應(yīng)裝置是煤氣化的影響因素之一,不同的裝置對煤氣切向上旋流氣位水蒸氣位李松棟:氣化條件對等離子體煤氣化的影響圖1中的橫坐標(biāo)代表立式反應(yīng)器的4種工作方式,主要活化程度相對降低,結(jié)果造成H2和C0總含量增加緩慢,碳針對供煤方式,供水蒸氣和旋流氣的相對位置及進入方式進轉(zhuǎn)化率急劇減小。一定程度上說,產(chǎn)物H2和c0總含量的增行了調(diào)整,具體如表2所列。由圖1可知,方式2和3碳轉(zhuǎn)加是以煤的較大消耗為代價的,從經(jīng)濟的角度考慮是不合算化率都比較低,并且3的C含量最高H和C的含量最低,的。綜合考慮,當(dāng)供煤量為6.66kg/h時,氣化結(jié)果較好因此不采用方式3,方式2和1,4相比,C2的含量雖然較低,但H和C0的含量和碳轉(zhuǎn)化率不如它們高,產(chǎn)品氣質(zhì)量30不高,因此也不采用這種方式,1和4兩種工作方式相比碳轉(zhuǎn)化率都較高,但是方式1的H和C0的總含量比4要低,2且C02的含量比4要高,所以最終選擇使用工作方式4.以決2后均采用方式4的反應(yīng)裝置進行實驗如21312606.57.075859020供煤速率,kg/h圖2供煤量對煤氣化的影響16122.3水蒸氣供量對煤氣化的影響不同工作方式30圖1立式反應(yīng)器工作方式對煤氣化的影響彩從實際的運行情況看,供煤采用負(fù)壓輸送,由于反應(yīng)體系中高溫氣體膨脹產(chǎn)生的壓力增加,傾斜向上供煤或沿反應(yīng)妄器徑向水平供煤將會使供煤體系由負(fù)壓向正壓轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致送煤過程阻力增大,不利于煤的輸送,另一方面考慮到延長反應(yīng)的接觸時間,我們最終采用了沿反應(yīng)器的切向方向供煤方供水蒸氣速率,kg/h從四種工作方式來看,水蒸氣位置越高越有利于煤氣化圖3水蒸氣供量對煤氣化的影響反應(yīng),原因在于水蒸氣位置高有利于等離子炬與水蒸氣進行作用,使得水蒸氣得到活化,氣化反應(yīng)更容易進行。由圖3可以看出,在水蒸氣供量為10.00kg/h附近時,2.2供煤量對煤氣化的影響H和C0的含量及碳轉(zhuǎn)化率均處于最高點,而CO2的含量變化供煤量也是影響煤氣化的重要因素之一,它直接影響著趨勢趨于平緩。產(chǎn)品氣的含量和碳轉(zhuǎn)化率,因此對供煤量的選擇進行了實等離子炬中含有大量的離子、自由基、活性原子或原子驗團和激發(fā)態(tài)分子等活性組份,當(dāng)?shù)入x子體輸入功率一定時,從圖2可以看出:H和C0含量的增加趨勢比較緩慢,它們在等離子炬中的含量也是一定的。水蒸氣供入量較小時碳轉(zhuǎn)化率急劇減小,且通過計算可知,H2和00總含量的增不足以與全部的活性組分作用.請成鴻費,導(dǎo)致煤氣化反應(yīng)加量比供煤量的增加量小得多。原因可能是:一方面,氣化速率下降中國煤化工上小;隨著水蒸氣供入結(jié)果取決于分散在等離子體活化體積內(nèi)的煤粉密度,當(dāng)供煤量的增加CNMHG反應(yīng)速率上升,H量增加,活化體積內(nèi)煤粉密度雖增加,但由于活化體積較小,和CO含量也上升;但是當(dāng)水蒸氣供入量過大時,過量的水活化體積內(nèi)煤量增加較小;另一方面,煤量的增加使得煤的分子與活性基團碰撞頻率增加,會使活性基團淬滅,降低反李松棟:氣化條件對等離子體煤氣化的影響應(yīng)速率,導(dǎo)致H2和00的含量下降總接觸面積增大,有利于在表面進行的多相煤氣化反應(yīng)發(fā)2.4煤粉粒度對煤氣化的影響生,氣化率提高。煤粉粒度也是影響煤氣化的一個重要因素,特別是在本3小結(jié)實驗裝置中,由于煤粉在反應(yīng)器中停留時間較短,因此粒度通過研究發(fā)現(xiàn),立式反應(yīng)器中等離子體煤氣化過程的較的影響顯得尤為重要。本文在各種條件相同情況下,選取了優(yōu)操作條件(在其它條件一定的條件下)為反應(yīng)器結(jié)構(gòu)為4,125μm和75μm的煤粉進行了實驗,其氣化結(jié)果在圖4給供煤速率為66kg/h,水蒸氣供量為10.00kg/h,煤粉粒度出為75μm。H參考文獻50彩[1]王勝,申曙光,龐先勇,等,等離子煤氣化工藝條件下弧溫計算和試驗對比[J.煤炭轉(zhuǎn)化,2002,25(4)￥2427-31.2]邱介山,何孝軍,馬騰才.煤的水蒸氣等離子體氣化研究現(xiàn)狀和前景[J.煤炭轉(zhuǎn)化,2002,25(4:1-7.[3] XIE Kechang, LU Yongkang, TIAN Yajun. Study o f coalconversion in an are plasma jet [l. Energy Sources煤粉粒度,μm202,24(12):1093-1098.圖4煤粉粒度對煤氣化的彩響[4]李松棟,龐先勇,鮑衛(wèi)仁,等.煤在新型等離子體反應(yīng)器內(nèi)的氣化[J].太原理工大學(xué)學(xué)報,2004,35(5)從圖4可以看出,與125μm煤的氣化相比,粒度為10-51275μm煤的氣化結(jié)果較好,H2和C0的含量有所提高,同時5]申曙光,王勝,龐先勇,等.煤在直流電弧等離子體碳轉(zhuǎn)化率也有所提高。原因可能是,隨著煤粉粒度的減小,中的氣化[J].煤炭轉(zhuǎn)化,2003,26(1):45-47煤的比表面積增大,使反應(yīng)中的氣相氣化劑與固相煤顆粒的〔上接第183頁)環(huán)保宣傳欄和宣傳牌,受到了市創(chuàng)建領(lǐng)導(dǎo)小組的好評:慶城多形式、多觸角延伸至社會各個角落的活動,轄區(qū)每位公民杜區(qū)的退休老教師陳本崇關(guān)心環(huán)保、熱心公益事業(yè),在他的都積極參加,為增強全民環(huán)保意識,弘揚環(huán)境文化,在全社影響下許多家庭被評為“綠色文明家庭”會形成保護環(huán)境的氛圍起到了很好的推動作用(5)廣泛宜傳,人人參與。為讓環(huán)保意識深入人心,3結(jié)束語我區(qū)以綠色系列創(chuàng)建活動為載體,廣泛開展環(huán)保宣傳工作創(chuàng)建“綠色社區(qū)”是新時期加強城市建設(shè),提高居民生是以世界環(huán)境日、世界地球日等宜傳日為契機開展宣傳;活質(zhì)量,促進經(jīng)濟、社會與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的需要,是把可持二是結(jié)合中華環(huán)保世紀(jì)行活動進行宜傳;三是采取貼近生續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略落實到社區(qū)的重要舉措。由于區(qū)委、區(qū)政府措施活、貼近群眾的宣傳方式,開展“環(huán)保進社區(qū)”活動進行宣有力,賞罰分明,調(diào)動了基層創(chuàng)建“綠色社區(qū)”的積極性,傳;四是成立鼓樓區(qū)環(huán)境保護協(xié)會,這是福州市各區(qū)(縣)全區(qū)上下刮起了一陣陣“綠色風(fēng)”全區(qū)上下再接再厲,繼級第一個成立的環(huán)保協(xié)會四年來我區(qū)共舉辦各種大型宜傳續(xù)營造良好的人中國煤化工身邊,不斷鞏日紀(jì)念活動13場,環(huán)保進社區(qū)宣傳活動16次,此外,我們固和提高“綠色4CNMHG天更藍(lán)、水還發(fā)揮社區(qū)市民學(xué)校和宜傳欄的作用,全區(qū)共出環(huán)保?？?、地更綠、樹更多、花更艷、城更美700多期,舉辦各類環(huán)保知識專題講座420多次。通過這些