煤炭氣化技術

煤炭氣化技術

所屬類別

科技 >> 化工 >> 煤化工

作者：於遵宏、王輔臣 等編著

叢書名：現代煤化工技術叢書

出版日期：2010年11月 書號：978-7-122-08836-9

開本：16 裝幀：精 版次：1版1次 頁數：442頁

本書是現代煤化工技術叢書之一。本書立足於國內外煤氣化的最新研究進展，涉及煤氣化過程涉及的各項內容，既有工藝分析，又有理論研究。全書共分為10章，分別是煤氣化過程分析、煤氣化過程的物理化學基礎、爐內射流與湍流多相流動、湍流混合及其對複雜氣化反應的影響、煤的成漿特性及煤漿製備、煤氣化過程中的原料輸送、氣化爐內熔渣流動與沉積、氣流床氣化過程放大與集成、煤與氣態烴和生物質的共同氣化、氣化爐及氣化系統模擬。

本書適用於從事煤轉化和煤化工科研、設計生產的工程技術人員，也可供部分大專院校相關專業的師生作為專業用書。

第1章 煤氣化過程分析

11煤氣化工藝過程分析1

111推論分析與合成1

112功能分析2

113形態分析5

114煤炭氣化過程的共性6

115氣化與燃燒的比較9

12固定(移動)床氣化工藝10

121固定(移動)床氣化過程的工藝特點10

122UGI氣化工藝11

123Lurgi氣化工藝12

124BGL氣化工藝14

13流化床氣化工藝16

131流化床氣化過程的工藝特點16

132Winkler氣化工藝17

133高溫Winkler(HTW)氣化工藝18

134循環流化床(CFB)氣化工藝18

135KBR輸運床氣化工藝20

136灰熔聚氣化工藝21

14氣流床氣化工藝26

141氣流床氣化過程的工藝特點26

142氣流床氣化過程層次機理模型26

143KT氣化工藝28

144Texaco氣化工藝28

145EGas氣化工藝30

146GSP氣化工藝30

147Shell氣化工藝32

148Prenflo氣化工藝34

149Eagle(日立)氣化爐36

1410CCP空氣氣化爐37

1411TPRI兩段干煤粉氣化爐37

1412兩段分級給氧氣化技術38

1413新型多噴嘴對置氣化工藝38

15氣化工藝的評價指標42

151碳轉化率43

152冷煤氣效率43

153合成氣產出率43

16各種煤氣化工藝的比較與選擇45

161煤種適應性46

162合成氣的處理46

163原料消耗47

164生產強度47

165煤氣化技術選擇的基本原則47

17煤氣化技術的發展趨勢49

171煤氣化技術發展面臨的主要問題49

172大型化的技術途徑49

173高溫煤氣顯熱回收的技術途徑50

174提高煤種適應性的技術途徑50

175其他煤氣化技術51

參考文獻51

第2章 煤氣化過程的物理化學基礎

21煤的結構特性及其對氣化過程的影響54

211煤的結構特性54

212煤的結構特性對氣化過程的影響60

22煤氣化過程動力學62

221煤的熱解62

222煤氣化過程中的燃燒反應67

223煤焦的氣化反應70

23煤氣化過程的熱力學平衡模型76

231煤氣化過程的獨立反應的確定76

232氣化過程的熱力學平衡79

233熱力學平衡模型的基本方程83

24氣化過程的平衡計算與討論87

241平衡計算結果與實際值的比較87

242平衡條件下工藝條件對水煤漿氣化過程的影響88

243平衡條件下工藝條件對干煤粉氣化過程的影響93

244氣化過程中工藝條件的選擇97

參考文獻98

第3章 爐內射流與湍流相流動

31自由射流102

311卷吸機理103

312自由射流的發展104

313湍流自由射流計算105

32複雜射流108

321同軸射流108

322受限射流109

323撞擊流112

33多相湍流115

331多相流的基本概念115

332多相湍流動力學特徵116

333多相湍流的實驗研究進展119

34氣化爐內多相湍流射流研究121

341爐內湍流流動數值模擬方法121

342單噴嘴受限多相射流的實驗研究與數值模擬126

343多噴嘴對置式氣化爐流場實驗研究和數值模擬129

344Shell氣化爐流場131

35流化床氣化爐內的流體流動137

351流化床的基本概念138

352流化床簡化模型139

353流化床反應器設計的重要參數140

354流化床中的傳質傳熱142

參考文獻144

第4章 湍流混合及其對複雜氣化反應的影響

41湍流與混合147

411混合機理147

412混合特性148

413湍流、混合與化學反應151

42宏觀混合與微觀混合151

421宏觀混合與微觀混合的相互作用151

422停留時間分佈152

423濃度分佈168

43高黏度液體的霧化173

431液體霧化的概念173

432霧化過程的破裂模型180

433霧化性能的表徵183

44湍流彌散186

441顆粒彌散基本方程186

442顆粒彌散過程研究與模擬187

443稠密氣固兩相同軸射流顆粒彌散特性188

444混合對氣流床氣化過程的影響192

參考文獻197

第5章 煤的成漿特性及煤漿製備

51概況202

511水煤漿的基本特性202

512水煤漿製備的技術基礎203

513水煤漿的應用204

52水煤漿的成漿性及其影響因素205

521煤質對成漿性的影響205

522煤的成漿濃度經驗公式209

523煤粉粒度分佈對成漿性的影響209

524添加劑對成漿性的影響216

53水煤漿添加劑216

531分散劑及其作用機理216

532穩定劑及其作用機理222

533其他輔助劑224

54水煤漿製備工藝225

541製漿工藝的分類及基本過程225

542典型製漿工藝226

543製漿主要設備230

參考文獻236

第6章 煤氣化過程中的原料輸送

61煤漿的高壓輸送239

611水煤漿的流變特性239

612水煤漿輸送過程245

62粉煤密相氣力輸送254

621氣力輸送概述254

622氣力輸送的流型與相圖256

623粉煤氣力輸送的管道壓降263

624粉煤氣力輸送裝置的操作特性272

625粉煤濕含量對氣力輸送的影響274

626粉煤流動特性參數276

參考文獻278

第7章 氣化爐內熔渣流動與沉積

71灰渣的熔融特性及其影響因素283

711灰渣熔融性283

712灰渣成分對灰熔點的影響284

713灰熔點的預測286

714氣氛對灰熔融特性的影響287

72灰渣黏溫特性及其影響因素288

721灰渣黏度的主要特性288

722幾種陽離子對灰渣黏溫特性影響289

723氣氛對黏溫特性的影響291

724黏度模型292

73煤灰在爐內的沉積和結渣過程293

731表面結渣過程293

732影響熔渣沉積的各種因素294

733熔渣的類型295

734灰渣的沉積與傳熱模型295

74氣流床氣化爐內熔渣沉積特點297

741渣層結構及內部溫度分佈297

742熔渣流動厚度變化模型298

743氣流床氣化爐內熔渣分佈模型298

75用石蠟為模擬介質時氣流床內沉積的實驗研究300

76中試裝置試驗研究301

參考文獻302

第8章 氣流床氣化過程放大與集成

81氣流床煤氣化過程的基本特徵305

811氣化過程的基本特徵305

812氣化火焰306

813氣流床氣化爐放大基本準則310

82水煤漿氣化過程313

821水煤漿噴嘴313

822氣化爐內的流動與反應特徵314

83粉煤氣化過程318

831粉煤氣化燒嘴318

832GSP氣化爐流場特徵319

833Shell氣化爐流場特徵320

834Shell粉煤氣化爐內化學反應特徵321

84高溫合成氣熱量回收322

841廢熱鍋爐322

842合成氣激冷325

85合成氣初步凈化334

851合成氣初步凈化的基本工藝334

852新型旋風分離器流體特性與分離效率335

86多噴嘴對置式水煤漿氣化技術的系統集成339

861備煤製漿與泵送339

862氣流床氣化爐及煤氣冷卻洗滌339

863合成氣初步凈化340

864黑水熱量回收與水處理340

參考文獻341

第9章 煤與氣態烴和生物質的共同氣化

91煤與氣態烴共氣化的基本原理345

911CH4轉化反應345

912煤與CH4共氣化的機理346

92固定床與流化床中煤與天然氣的共氣化349

921固定床中煤與天然氣的共氣化349

922流化床中煤與天然氣的共氣化351

93氣流床中煤與天然氣的共氣化352

931天然氣蒸汽轉化工藝352

932天然氣催化部分氧化工藝353

933天然氣非催化部分氧化工藝355

934氣流床中煤與天然氣的共氣化363

94煤與焦爐氣的共氣化364

941焦爐氣的轉化方法364

942非催化與催化部分氧化工藝比較371

943氣流床中焦爐氣與煤的共氣化372

95煤與生物質共氣化373

參考文獻376

第10章 氣化爐及氣化系統模擬

101固定床(移動床)氣化爐模擬379

1011固定床氣化爐內流動及反應過程描述379

1012固定床氣化爐的數學模型382

1013Lurgi氣化爐的一維模擬384

102流化床氣化爐模擬389

1021流化床內流動反應過程基本描述389

1022流化床內氣固兩相流動模擬理論389

1023流化床煤氣化過程模型390

1024流化床煤氣化過程數值模擬392

103氣流床氣化爐模擬396

1031氣流床氣化爐數學模型396

1032水煤漿氣化爐混合模型模擬401

1033氣流床煤氣化爐數值模擬403

104氣流床氣化系統過程模擬421

1041過程系統的穩態模擬技術421

1042氣流床煤氣化系統描述422

1043氣流床煤氣化系統模型423

1044多噴嘴對置水煤漿氣化工藝模擬425

1045氣流床煤氣化製備氫氣的能耗分析427

1046以氣流床粉煤氣化為基礎的直接還原煉鐵過程模擬432

參考文獻437