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气流床气化炉熔渣理化特性及水冷壁传热规律研究

作　者: 侯国君
导　师: 刘海峰
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 水冷壁气化炉温度自然冷却熔渣理化特性传热
分类号: TQ546
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

实验基于小型单喷嘴冷壁式气流床粉煤气化炉,以神府粉煤灰渣、纯氧和柴油为原料对气化炉进行烘炉和挂渣实验,并且研究了气化炉的温度分布和炉壁熔渣沉积形态等；使用ImageJ软件、X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)和扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱分析(EDX)等分析手段研究了不同气化温度下的自然冷却熔渣形态及理化特性。结果表明：不同粒径熔渣形态差异较大,形态特征与温度有一定关系；粗渣的长宽比与气化温度符合指数关系式；熔渣的密度、孔隙率、质量分布、可燃物含量、矿物组成及表面元素组成等理化特性与粒径大小和温度均有一定的关系。建立了水冷壁三维传热模型,结合有限元方法和传热原理分析了渣钉的分布密度、焊接角度和渣钉长度对水冷壁温度场和热流密度场的影响规律；计算了不同渣层表面温度和厚度对水冷壁温度场的影响特征,可为水冷壁气化炉的设计提供了科学依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-11
  1.1 引言  9-10
  1.2 研究内容  10-11
第2章文献综述  11-27
  2.1 气流床气化技术  11-14
    2.1.1 Shell气化技术  11-12
    2.1.2 GE气化技术  12-13
    2.1.3 OMB气化技术  13
    2.1.4 SE气化技术  13-14
  2.2 熔渣流动研究  14-22
    2.2.1 熔渣流动实验研究  14-16
    2.2.2 熔渣流动特性数值模拟  16-22
  2.3 熔渣理化特性研究  22-27
    2.3.1 气化温度对灰渣晶型的影响  23-24
    2.3.2 气化时间对晶型和结构的影响  24-25
    2.3.3 冷却速率对晶型和结构影响  25-27
第3章水冷壁气化炉温度及挂渣分布特性  27-37
  3.1 实验装置  27-28
  3.2 实验流程  28-29
  3.3 实验原料性质  29-31
    3.3.1 灰渣的熔融特性  29-30
    3.3.2 灰渣的粘温曲线  30
    3.3.3 灰渣的粒径分布  30-31
    3.3.4 灰渣和柴油的耗氧量  31
  3.4 实验条件  31-32
  3.5 实验结果  32-36
    3.5.1 气化炉温度分布  32-33
    3.5.2 气体组成  33-34
    3.5.3 熔渣的沉积形态  34-36
  3.6 本章小结  36-37
第4章水冷壁气化炉熔渣形态及理化特性研究  37-53
  4.1 实验装置及流程  37-38
  4.2 实验条件  38
  4.3 实验分析方法  38-39
    4.3.1 熔渣的尺寸  38
    4.3.2 熔渣的密度和孔隙率  38-39
    4.3.3 可燃物含量的测定  39
    4.3.4 熔渣的化学组成和矿物组成  39
    4.3.5 熔渣的微观结构和表面元素组成  39
  4.4 实验结果与讨论  39-52
    4.4.1 熔渣的形态尺寸  39-44
    4.4.2 熔渣的密度和孔隙率  44-46
    4.4.3 熔渣的质量分布  46-47
    4.4.4 熔渣的化学组成  47-48
    4.4.5 熔渣的矿物组成  48-49
    4.4.6 熔渣的可燃物的含量  49
    4.4.7 熔渣表面的元素组成  49-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章复合水冷壁衬里传热规律研究  53-64
  5.1 水冷壁数学模型  53-54
  5.2 边界条件  54-55
  5.3 实验验证模型  55-56
  5.4 结果与分析  56-63
    5.4.1 渣钉分布特征对温度和热流密度的影响  56-60
      5.4.1.1 渣钉分布密度对温度和热流密度的影响  57-58
      5.4.1.2 渣钉与鳍片夹角对温度和热流密度的影响  58-59
      5.4.1.3 渣钉长度对温度和热流密度的影响  59-60
    5.4.2 水冷壁温度和热流密度分布  60-61
    5.4.3 渣层对水冷壁温度场的影响  61-63
      5.4.3.1 渣层表面温度对水冷壁温度场的影响  61-62
      5.4.3.2 渣层厚度对水冷壁温度场的影响  62-63
  5.5 本章小结  63-64
第6章全文总结及展望  64-66
  6.1 全文总结  64-65
  6.2 工作展望  65-66
参考文献  66-71
致谢  71

气流床气化炉熔渣理化特性及水冷壁传热规律研究

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