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1、第10期马波,等:撞击式气流床技术在新型气化炉中的应用·33·撞击式气流床技术在新型气化炉中的应用12马波,张秀云(1.中国石油工程建设公司华东设计分公司,山东青岛266071;2.山东垦利石化有限公司,山东东营257500)摘要:论述了发展先进气流床气化技术的必要性,介绍了了水煤浆的气化过程、撞击流技术的特点及其在新型气化炉中的应用。关键词:撞击式;气流床气化;气化炉中图分类号:TQ546.2文献标识码:B文章编号:1008-021X(2009)10-0033-03ApplicationoftheImpingpingEntrainedonFour-nozzlesImpingpingGasif
2、ier12MABo,ZHANGXiu-yun(1.CPECCEast-ChinaDesignBranch,Qingdao266071,China;2.ShandongKenliPetrochemicalCompny,Dongying257500,China)Abstract:Theimportanceofadvancedimpingpingentraineddevelopmentwasanalysed.Thegasificationprocessofslurry,impingpingentrainedandapplicationonfour-nozzlesimpingpinggasifierw
3、asintroduced.Keywords:impingping;entrainedgasification;gasifier1发展先进气流床气化技术的重要性4nCmHn+(m+)O2=mCO2+H2O气流床气化技术是以煤粉或水煤浆为原料,采n2用氧气或氧气和蒸汽为气化剂高速喷入气化炉,物2C+O2=2CO料在炉内停留时间短,反应温度高,采用液态排渣,C+O2=CO2因此气化强度高,生产能力大,碳转化率高,而且煤2CO+O2=2CO21气中不含焦油和酚,对环境污染小。H2+O2=H2O2我国是一个多煤少油的国家,随着经济的高速C+H2O=CO+H2发展,煤的开发和应用对环境造成的污染也越来越C
4、O+H2O=CO2+H2严重,因此发展环境友好型煤气化技术,对于我国经CH4+H2O=CO+3H2济的可持续发展以及建设环境友好型社会是非常必C+CO2=2CO要的。C+2H2=CH4目前国际上有代表性的气流床气化技术有以下水煤浆气化是将煤中有效的C、H和部分H2O[1]几种:德士古(Texaco)气化技术、Shell气化技术、转变为合成气的过程,该过程是吸热的,为了避开反GSP气化技术等,这些煤气化技术占领了国内煤化应的动力学控制区,使反应过程具有较高的速率,气工技术市场的主要份额,因此发展具有自主知识产化反应必须在较高的温度下进行。对于特定的气化权的先进煤气化技术对发展我国的煤化工业是非常
5、炉而言,所能控制的只有氧碳比和煤浆浓度。R重要的。[5]Govind等认为Texaco气化炉出口气体的成分和2水煤浆的气化过程碳转化率依赖于三个基本参数:燃料的负荷、氧燃比水煤浆在气化炉内发生一系列的化学反应过以及水蒸汽和燃料的比值,并且认为氧燃比对碳转[2-4]程,其中可能的化学反应有:化率的影响大于水蒸汽和燃料的比值对碳转化率的影响,水蒸汽和燃料的比值能显著地影响出口气体收稿日期:2009-07-10作者简介:马波(1969—),男,山东栖霞人,工学硕士,现从事炼油设计工作。山东化工·34·SHANDONGCHEMICALINDUSTRY2009年第38卷的成分。3撞击流技术的特点[6]撞
6、击流由Elperin最早提出,其基本构思是使两股气体-颗粒或滴粒两相流沿同轴相向流动撞击。由于惯性,颗粒穿过撞击面渗入反向流,并来回做减幅振荡运动,从而延长了颗粒在气流中的停留时间,这种方法对强化热、质传递过程尤其是外扩散控制的传递过程非常有效。在撞击流的撞击区中,下面几个因素强化了传递过程。1)渗透颗粒或液滴与反向气流间的相对速度增大。2)由于颗粒以阻尼振荡方式多次反复渗入反向气流,增加了撞击区中颗粒的平均停留时间,从而可以缩小装置的几何尺寸。3)在气-液或液-液体系中,相间或滴粒间碰撞产生的剪切力可导致滴粒破碎,增大其表面积并1.射流区;2.撞击区;3.撞击流股区;促进表面更新,从而增大传
7、质速率,滴粒破碎还会增4.撞击流回流区;5.折返流区;6.管流区大传递系数。图1新型(多喷嘴对置)气化炉流场示意图4)相向流动连续相的碰撞,即射流相互撞击,新型(多喷嘴对置)气化炉流场与德士古或减少压力脉冲,或产生强烈的径向和轴向速度分(Texaco)气化炉流场相比具有如下优越性:量,从而在撞击区造成良好的混合。混合作用还因(1)从流场结构看,每一股射流都形成一个回颗粒在浓度最高的撞击区中多次往返
