气化炉设计及数值计算论文

合集下载

毕业设计论文-年产50万吨煤气化工艺设计

学生毕业设计（论文）题目：50万吨/年煤气化工艺设计摘要煤气是重要的化工产品与原料，它广泛用于合成氨、民用燃气、工业用气乃至发电，有着巨大的市场潜力。

随着世界石油资源的减少和煤气化生产成本的降低，发展使用煤气化等新的替代燃料，己成为一种趋势。

中国是资源和能源相对匾乏的国家，少气，缺油，但煤炭资源相对丰富，发展煤制气，以煤代替石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。

本课题通过对国内外几种煤气化工艺流程的对比，最终选择高压法煤气化制备煤气的shell工艺生产流程。

最后设计出shell气化炉的基本尺寸；并对反应过程进行了物料衡算、热量衡算。

关键词：煤气化；shell气化炉；物料衡算，；热量衡算论文类型：工程设计ABSTRACTGas is an important chemical products and raw materials, it is widely used in synthetic ammonia, civil and industrial gas, gas, electricity, and has a huge market potential. With the world of petroleum resources and reduce production cost of coal gasification, the development of a new alternative fuel use coal gasification, etc, has become a trend. China is relatively short of energy resources like gas and oil, but relatively rich of coal,so development of coal to gas,but petroleum is national energy safety needs, as well as chemical industry .Shell gasification is chesde fianly by contrasting severed gasification,peocess at home and abroad .Mass balance and heat balance of gasification process are caleulated .The technoloyical dimensions of shell gasifier are designed .Keywords：Coal gasification；Shell Gasifier；Mass balance；Heat balance Thesis：Engineering Design目录1绪论 (1)1.1煤气化过程原理 (1)1.2国内外煤气化发展的现状和趋势 (1)1.3SHELL煤气化工艺 (2)1.4本课题研究的主要内容 (5)2 SHELL煤气化 (7)2.1选择SHELL煤气化的原因 (7)2.2工艺流程图 (7)2.3SHELL气化工艺的主要设备 (8)2.4SHELL气化过程中的化学反应 (9)2.5气化反应的物料、热量衡算 (10)2.5.1气化反应的物料衡算 (10)2.5.2气化反应的热量衡算 (18)2.650万吨煤气化产物分析 (18)3 SHELL气化炉的设计 (20)3.1SHELL气化炉 (20)3.2SHELL炉体工艺尺寸计算 (21)4总结 (22)参考文献 (1)致谢......................................................................................................... 错误!未定义书签。

高热值生物质燃气气化炉的数值模拟

高热值生物质燃气气化炉的数值模拟朱茂葵;卿德藩;陈爱瑞;米冰洁;罗阳成【摘要】研究了以干木质颗粒作为燃料,以空气—水蒸气作为气化剂的户用高热值燃气生物质气化炉,利用Fluent14.0模拟了水蒸气入口距离气化炉内炉栅位置高度h、空气入口流量V0与水蒸气入口流量Vs这三个参数对CO、H2和CH4的体积浓度和燃气热值影响,并采用实验验证数值模拟的结果.研究的结果表明：若水蒸气入口位置高度h=195 mm,水蒸气入口流量Vs=1.41 m3/h时,空气入口流量V0=0.86 m3/h,生物质燃气燃烧热值最大为Q=9.95 MJ/m3,相比单一空气气化剂作用下提高了98.21%.%In this research,with woody particles as fuel and air-steam as gasification agent, the high heating value gas biomass gasifier uses numerical value of software Fluent 14 . 0 to simulate the impact of the three parameters,the position height ‘h’ from the entrance of steam to the gasifier grate,the air inlet flow V0 and the steam inlet flow Vs ,on CO,H2 and CH4 volume concentration and gas calorific value and use experiment to verify the result of numerical simulation. The results of research show that when the position height‘h’ is 195 mm,the steam inlet flow Vs is 1. 41 m3/h and air inlet flow V0 is 0. 86 m3/h,the combus-tion of biomass gas calorific value arrives its top,the value is Q=9. 95MJ/m3,which is 98. 21% higher than when single gas agent is used.【期刊名称】《南华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】6页(P71-76)【关键词】高热值;生物质;气化炉;数值模拟【作者】朱茂葵;卿德藩;陈爱瑞;米冰洁;罗阳成【作者单位】南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001;南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001;南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001;南华大学城市建设学院，湖南衡阳421001;南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001【正文语种】中文【中图分类】TK229.8key words：higher heating value;biomass;gasifier;numerical simulation随着社会经济的快速发展，人类社会的经济发展对化石能源的依赖程度日益加深，从而导致化石能源的消耗日益加剧[1].上世纪70～80年代，全世界范围内发生了煤炭和石油等能源短缺危机，再次唤起了人们对生物质气化技术的研发[2].因此，生物质气化技术作为一种清洁的可再生能源利用技术得到了快速发展[3-4].目前国内外开发的生物质气化炉以供热、发电和合成液体为主，如美国Range Fuels和Pearson的气流床气化炉，德国CHOREN的气流床气化炉等；山东能源研究所的下吸式XFL气化炉、辽宁市能源所的下吸式固定床气化炉等[5].由于目前户用生物质气化炉大多以空气作为气化剂来制作生物质燃气，但是空气含有大量的N2而使生物质燃气的燃烧热值降低.因此，提高燃气热值成了目前研究的重点.本文研究的户用高热值燃气生物质气化炉采用空气—水蒸气作为气化剂对提高生物质燃气热值进行了数值模拟研究.使用水蒸气—空气作为气化剂来提高燃气热值低的问题，是由于水蒸气—空气气化剂中O2、水蒸气与生物燃料C成分进行氧化反应，生成了可燃气体成分为H 2、CO和CH4等，从而提高了燃气的燃烧热值.因此，使用水蒸气—空气作为气化剂要优于单一空气气化剂.气化炉主要由水蒸气供给系统、供风系统、换热系统、炉盖等组成，其结构形式如图1所示.主要研究了水蒸气入口位置高度h、水蒸气入口流量Vs和空气入口流量V0对燃气组分CO、H2和CH4燃烧热值的影响.气化炉进行气化反应计算截面图如图2所示，设定炉栅位置距离炉盖内侧总高度H为750 mm，炉膛内横截面为边长L=250 mm的正方形.因为生物质气化炉内的燃烧气化反应存在很多的化学物理变化，为了便于对气化炉进行数值模拟研究，因此对气化反应过程进行的简化和假设如下[6-8]：1)假设在燃料进行气化反应的气体均为理想气体；2)假设燃料中的C完全转化，而H、N、O则完全转化为气体；3)假设燃料颗粒的体形均相同，成分不参与气化反应；4)当气化炉处于稳定工况时，气化反应的参数均假设为常数.基于以上假设，气化反应遵循质量守恒、动量守恒、能量守恒以及组分转换和平衡等基本规律.因此可用基本守恒方程来进行相应的数学描述和分析，选用变量Φ将方程组表示为以下通用形式：(ρφ)+div(ρuφ)=div(Γφgradφ)+Sφ(式中，通用变量φ表示湍流场中各变量瞬时值，如速度分量ui，温度T，组分浓度Ym等；Γφ为输运系数，Γφ=με/σφ，其中σφ为湍流Prandtl数或Schmidt数，其值由实验确定，可看成常数.με为湍流粘性系数，με=μ+μΤ=(v+vΤ)ρ，其中νΤ或μΤ称为涡流粘性或涡流系数，Sφ为各方程源项.通用方程中各项依次为瞬态项、对流项、扩散项和源项 [7-10].2.1 网格划分为了对数值模拟进行等效简化并减少数值模拟的计算量，将气化炉的三维模型等效简化为二维模型，接着对该二维模型计算区域划分结构化网格，划分好的结构网格如图3所示.2.2 边界条件的设置对气化炉数值模拟设定初始条件和边界条件如下：气化炉初始温度350 K，炉内装有5 kg生物质燃料；气化反应温度的范围为750～1 350 ℃；设置空气入口和水蒸气入口为速度入口条件，空气入口流速均匀分布且常温，其范围是0.002 1～0.056 7 m/s，水力直径为0.3 m；水蒸气温度为375 K，水蒸气入口速度范围0～1.26 m/s，流速均匀分布，水力直径为0.01 m；燃气出口使用压力出口，其水力直径为0.05 m.其中，水力直径及湍流强度的计算公式[11]如下：DH=4·I=0.16式中，DH为水力直径，A和S分别为流体通道进出口各自的截面面积与周长；I为湍流强度，Re是根据水力直径为特征长度求得的雷诺数.对模型的求解控制参数进行设定：采用FVM对计算区域作基本守恒微分方程进行离散化处理，使用Simple算法处理压力和速度的耦合问题，为了提高数值模拟计算的精度和结果的稳定性，能量方程和动量方程则采用二阶迎风格式；使用加热入口质量流量作为提供点火源来启动燃烧，并采用EDC输运模型来考虑湍流—化学反应相互作用.2.3 数值模拟结果2.3.1 水蒸气入口高度h对燃气燃烧热值的影响在气化炉运作情况相同的条件下研究h对燃气组分的体积分数及燃烧热值的影响，取水蒸气气化剂流量为1.80 m3/h，空气气化剂流量为0.66 m3/h，并在气化反应稳定时，对3种不同水蒸气入口位置高度h进行了数值模拟研究，得到3种不同水蒸气入口高度h1=165 mm，h2=195 mm，h3=225 mm的数值模拟的温度分布云图分别如图4至图6所示.从图4至图6所示的3种不同h的温度场分布可得：在气化反应的时间和物质的量均相同的条件下，气化炉内生物质燃气组分的体积浓度是由气化炉内气化反应的还原区的大小所决定的，即还原区面积越大则燃气体积浓度越大，反之越少.从图5所示，当水蒸气入口位置高度h2=195 mm时，炉内气化反应的区域在炉膛壁面处且红色高温燃烧区面积最大，这样能更好地为水蒸气的产生提供所需的热量，而且红色高温燃烧区面积明显大于比h1和h3两种情况的面积.即可说明当h2=195 mm时气化反应所生成的燃气组分体积浓度最高，由此计算得到的生物质燃气燃烧热值最高.2.3.2 两种气化剂流量对燃气燃烧热值的影响对三种水蒸气气化剂入口位置的不同高度(h1、h2和h3)进行数值模拟研究，每一组水蒸气入口流量Vs与空气入口流量V0均是一对固定值.为了比较不同的水蒸气入口位置高度的水蒸气入口流量Vs与空气入口流量V0对燃气体积浓度以及燃烧热值的影响，根据增加水蒸气流量，则减少空气流量的原则，建立并对Vs与V0的12组定值进行数值模拟，12组定值表如表1.气化炉气化反应的空气入口流量在单位时间内的最大值为1.85 m3/h，水蒸气入口流量的最大值为2.81 m3/h，且所需的空气流量最小值为0.05 m3/h；得到数值模拟的结果如图7至图9.根据燃气热值计算公式：QDW=∑riQDW,i由图7至图10的模拟曲线图可以得到：当水蒸气气化剂入口位置高度h2=195 mm，水蒸气流量Vs=1.41 m3/h和空气流量V0=0.86 m3/h时，气化反应生成的燃气组分中CO、H2和CH4的体积浓度最大且燃烧热值最大.前文采用软件进行了数值模拟并得到了数值模拟结果，为验证其数值模拟结果，则使用实验研究方法对前面的参数进行实验验证.进行实验装置简图如图11所示.根据水蒸气入口位置高度h、空气气化剂流量V0与水蒸气流量Vs三个参数的正交试验设计得到的正交表，使用正交实验所设计的正交表组合该三个参数得到如表2的9种工况，并对这9种工况的燃气热值模拟结果与相应的实验测试结果进行比较，其比较结果如表3.从表3可得，九种工况下实验测试的燃气热值结果均小于数值模拟结果，实验值与模拟值相对误差都在15%以下，属于相对误差允许范围，则可说明实验测试结果与数值模拟结果基本符合，从而验证了数值模拟结果的正确性，同时也说明了数值模拟方法的可行性.由表2和表3得到的试验序号4为最优参数组：h=195 mm、V0=0.86 m3/h、Vs=1.41 m3/h.为了研究在最优参数组下气化反应生成的生物质燃气热值提高程度，选取该最优参数组合与只有单一空气气化剂且V0=1.18 m3/h时生物质燃气的燃烧热值进行比较，其比较结果如表4.由表4可得：最优参数组合的燃气热值比单一空气气化剂作用下提高了98.21%.因此，数值模拟结果达到了提高生物质燃气燃烧热值的要求，而实验测试结果达到了验证数值模拟结果正确性的要求.由此可得，生物质燃气热值有：Q优化参数>Q单一空气气化剂.1)由数值模拟结果与实验测试结果分析，当水蒸气气化剂入口位置高度h2=195 mm，水蒸气流量Vs=1.41 m3/h和空气流量V0=0.86 m3/h时，气化炉气化反应生成的生物质燃气组分CO、H2和CH4的体积浓度最大且燃气燃烧热值最高.2)气化炉较优参数组合的燃气燃烧热值比单一空气气化剂作用下提高了98.21%.此外，生物质燃气热值有：Q优化参数>Q单一空气气化剂.[1] 倪维斗.我国的能源问题与对策[J].宁波大学学报(人文科学版),2009,22(1):5-8.[2] 赵全云.利用生物质燃料的气化加热设备设计与分析研究[D].太原市:太原理工大学,2011.[3] 张齐生,马中青,周建斌.生物质气化技术的再认识[J].南京林业大学学报，2013,37(1):1-10.[4] 张丽萍.生物质能利用技术的发展概况[J].山东化工,2013,42(4):54-62.[5] 邓先伦,高一苇,许玉,等.生物质气化与设备的研究进展[J].生物质化学工程,2007,41(6):37-41.[6] 蒋建春,应浩,戴伟娣,等.锥形流化床生物质气化技术和工程[J].农业工程学报,2006,22(1):211-216.[7] 刘作龙,孙培勤,孙绍晖,等.生物质气化技术和气化炉研究进展[J].河南化工,2011,28(1):21-25.[8] 刘作龙.在不同气化剂条件下生物质气化模拟研究[D].郑州:郑州大学,2011.[9] Hyvarianen A,Oja E.Independent component analysis:algorithms and application[J].Neural Networks,2000,13(4/5):411-430.[10] Cardoso J F.Sources separation using higher ordermoments[C]//Glasgow.International Conference on Acoustic Speech and Signal Processing(ICASSP’1989).New York:Institute of Electrical and Electronics Engineers,1989:2109-2112.[11] 沈丽.户用生物质气化炉燃烧模拟及实验研究[D].长春:吉林大学,2011.[12] 王福军.计算流体动力学分析[M].北京:清华大学出版社,2004:114-158.[13] 陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社,2001:47-48.。

江苏大学课程设计气化炉计算说明书word(仅供参考)

江苏大学课程设计气化炉计算说明书word （仅供参考）其中涉及到的物料平衡和能量平衡参考：江苏大学课程设计气化炉计算说明书excel （已上传到百度文库）一：气化炉本体主要参数的设计计算初步设计该上吸式气化炉消耗的原料为G=600kg/h.初步确认气化强度Φ为200kg/(m 2·h)1. 实际气化所需空气量V A由树皮的元素分析可知木屑中主要含有C 、H 、O 而N 、S 的含量可以忽略不计，则： a 、碳完全燃烧的反应：C + O 2= CO 212kg 22.4m 31kg 碳完全燃烧需要1．866N 氧气。

b 、氢燃烧的反应：4H + O 2 ＝ 2H 204.032kg 22.4m 31kg 氢燃烧需要5.55N 氧气。

因为原料中已经含有氧[O]，相当于1kg 原料已经供给[O]×22.4/32=0.7[O]N 氧气，氧气占空气的21％，所以生物质原料完全燃烧所需的空气量： = (1.866[C]+5.55[H]-O.7[O]) 式中 V ——物料完全燃烧所需的理论空气量 m 3/kgC ——物料中碳元素含量 %H ——物料中氢元素含量 %V 10.21O ——物料中氧元素含量 %因此，可得V= (1.866[C]+5.55[H]-O.7[0]) =(1.866×50.30％ +5.55×5.83％-O.7×36.60％) =4.790(/kg) V 为理论上的木屑完全燃烧所需的空气量，考虑到实际过程中的空气泄漏或供给不足等因素，加入过量空气系数α，取α=1.2，保证分配的二次通风使气化气得到完全燃烧。

因此，实际需要通入的空气量V~V~=αV=1.2×4.790=5.748(3m /kg)因此，总的进气量为5.748/kg由上图取理论最佳当量比ε为0.3，计算实际气化所需空气量：V A =ε*V~=0.28*5.748=1.609m 3/kg2.可燃气流量q空气(气化剂)中N 2含量79％左右，气化生物质产生的燃气中N 2含量为55％左右，考虑到在该气化反应中N 2几乎很少发生反应，据此，拟燃气流量是气化剂(空气)流量的1.44倍，则可燃气流量q 为：q=G*V A *1.44=600*1.609*1.44=1390 m 3/h3.产气率 V GV G =/G =1390/600 =2.317(/kg)10.2110.213m 3m q 3m4.燃气成分定为：28% 4% 6.50% 5% 0.50% 1% 55%5.燃气的低位发热量为：Q G,net =12.63×28%+10.79×6.5%+35.81×5%+63.74×0.5%=6.347MJ/m 36.气化炉效率为：η=( Q G,net ×V G )/LHV=(6.347×2.317)/18.01=82% 7.热功率PP = Q G,net ×q /3600=6869×1390/3600=2652(KW)8.炉膛截面积SS /G φ==600/200=3()2m9.炉膛截面直径DD 取2m满炉加料，拟定气化炉连续运行时间T=6h炉膛的原料高度LL /()G T S ρ=⨯⨯=600×6/(3×300)=4()m式中：一生物质原料在炉膛中的堆积密度,由于使用的原料是树皮，取=300kg/m 310.气化炉内筒的高度系数n β物料在炉内应有足够的滞留时间，这与燃烧层的高度及物料与气流运动有关，要保证生物质原料气化耗尽。

玉米芯气化炉设计

东北大学材料与冶金学院课程设计（论文）(新能源科学与工程)题目生物质无焦油气化炉设计专业新能源科学与工程班级新能源1101班姓名******学号********指导教师******完成日期2015年1月11日~2015年1月22日1２玉米芯高温空气气化实验系统设计计算理想气化指标理想气化指标的计算是在以下几个假设条件的基础上进行的（1）气化原料为纯碳，且碳全部转化为CO 。

（2）按化学计量方程式供给空气和水蒸汽，且无剩余。

（3）气化系统为绝热系统，碳和氧生成CO 的反应所放出的热量全部用于水蒸气分解反应，无热量损失。

理想的煤气组成（体积百分数）：=CO 41.6%，=2H 20.8%，=2N 37.6%煤气热值：7.503m MJ （1791.33m kcal ）煤气产率：4.48kg m 3 冷煤气效率：100% 空气消耗：2.15kg m 3 蒸汽消耗：0.75kg kg气化过程计算气化过程计算是发生炉制气工段工艺设计的基础。

气化过程计算应确定：发生炉煤气组成、热值、产气率、蒸汽和空气耗率、其它副产品产率、气化效率、热效率等。

发生炉煤气气化过程计算方法有两种：一是控制计算法；二是综合计算法。

前者以实际测定的数据为计算依据，后者以一部分实测数据和一部分理论数据为计算依据。

以玉米芯为原料，制取混合发生炉煤气。

已知：（1）玉米芯的元素组成玉米芯热值=y l Q 高15.477kg MJ 低14.040kg MJ （2）焦油组成３（3）假定带出物为加入原料量的2％（重量）；（4）灰渣排出温度为300℃，灰渣含碳量为2％（5）煤气出口温度为900℃；（6）假定气化100kg 烟煤用蒸汽21.6kg 求：用综合计算法计算：（1）干煤气的组成和热值；（2）干煤气产率；（3）鼓风空气量；（4）水蒸气分解率和煤气中水蒸气的含量；（5）气化效率；（6）炉壁的热损失。

计算基准为100kg 应用基入炉原料。

毕业论文(设计)下吸式固定床气化炉气化特性研究

下吸式固定床气化炉气化特性研究摘要：生物质型CCHP系统中气化炉作为产气源，其气化特性将直接影响整个系统的能量输出和运行特性。

本文以一台下吸式固定床气化炉为研究对象，运用了热化学平衡原理构建了理论模型，分别讨论了空气/生物质摩尔比率m、含湿量w、污泥占比对气化反应的影响。

研究结果表明m的降低和w的增加，都会提高合成气的高位热值和降低反应温度。

而污泥-红木联合气化反应中，污泥的加入会导致气化反应恶化。

关键字：下吸式气化炉；热化学平衡；气化特性Investigation of gasification characteristics of adowndraft fixed-bed gasifierLAI Kai, WU Jing-Yi, LI Chun-Yu(Institute of Refrigeration and Cryogenics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240)Abstract: Gasifier as producing gas source of Bio-CCHP system, its gasification characteristics directly affect the energy output and operating characteristics of whole system. In this paper, a downdraft fixed bed gasifier is studied. A gasifier model is constructed based on thermal chemical equilibrium theory, and influence of air/biomass mole ratio, moisture content, and sludge content on gasification is evaluated. Results show that with decrease of biomass/air mole ratio and increase of moisture content, the HHV of syngas improves and the reaction temperature reduces. While the addition of sludge leads to deterioration of gasification reaction in the sludge-red wood co-gasification.Key words: downdraft fixed bed gasifier; thermo-chemical equilibrium ; gasification characteristics0.引言随着全球能源需求的不断增加和化石能源的日趋枯竭，绿色能源成为未来可持续发展的重要力量。

江苏大学课程设计气化炉计算说明书word（仅供参考）

江苏⼤学课程设计⽓化炉计算说明书word（仅供参考）江苏⼤学课程设计⽓化炉计算说明书word （仅供参考）其中涉及到的物料平衡和能量平衡参考：江苏⼤学课程设计⽓化炉计算说明书excel （已上传到百度⽂库）⼀：⽓化炉本体主要参数的设计计算初步设计该上吸式⽓化炉消耗的原料为G=600kg/h. 初步确认⽓化强度Φ为200kg/(m 2·h)1. 实际⽓化所需空⽓量V A由树⽪的元素分析可知⽊屑中主要含有C 、H 、O ⽽N 、S 的含量可以忽略不计，则：a 、碳完全燃烧的反应：C + O 2= CO 2 12kg 22.4m 31kg 碳完全燃烧需要1．866N 氧⽓。

b 、氢燃烧的反应：4H + O 2 ＝ 2H 20 4.032kg 22.4m 31kg 氢燃烧需要5.55N 氧⽓。

因为原料中已经含有氧[O]，相当于1kg 原料已经供给[O]×22.4/32=0.7[O]N 氧⽓，氧⽓占空⽓的21％，所以⽣物质原料完全燃烧所需的空⽓量：=(1.866[C]+5.55[H]-O.7[O]) 式中 V ——物料完全燃烧所需的理论空⽓量 m 3/kgC ——物料中碳元素含量 % H ——物料中氢元素含量 %V 10.21O ——物料中氧元素含量 % 因此，可得V=(1.866[C]+5.55[H]-O.7[0]) =(1.866×50.30％ +5.55×5.83％-O.7×36.60％) =4.790(/kg) V 为理论上的⽊屑完全燃烧所需的空⽓量，考虑到实际过程中的空⽓泄漏或供给不⾜等因素，加⼊过量空⽓系数α，取α=1.2，保证分配的⼆次通风使⽓化⽓得到完全燃烧。

因此，实际需要通⼊的空⽓量V~V~=αV=1.2×4.790=5.748(3m /kg)因此，总的进⽓量为5.748/kg由上图取理论最佳当量⽐ε为0.3，计算实际⽓化所需空⽓量：V A =ε*V~=0.28*5.748=1.609m 3/kg 2.可燃⽓流量q空⽓(⽓化剂)中N 2含量79％左右，⽓化⽣物质产⽣的燃⽓中N 2含量为55％左右，考虑到在该⽓化反应中N 2⼏乎很少发⽣反应，据此，拟燃⽓流量是⽓化剂(空⽓)流量的1.44倍，则可燃⽓流量q 为：q=G*V A *1.44=600*1.609*1.44=1390 m 3/h 3.产⽓率 V GV G =/G =1390/600 =2.317(/kg)10.2110.213m 3m q 3m4.燃⽓成分定为：28% 4% 6.50% 5% 0.50% 1% 55%5.燃⽓的低位发热量为：Q G,net =12.63×28%+10.79×6.5%+35.81×5%+63.74×0.5%=6.347MJ/m 36.⽓化炉效率为：η=( Q G,net ×V G)/LHV=(6.347×2.317)/18.01=82%7.热功率PP = Q G,net ×q /3600=6869×1390/3600=2652(KW) 8.炉膛截⾯积SS /G φ==600/200=3()2m9.炉膛截⾯直径DD 取2m满炉加料，拟定⽓化炉连续运⾏时间T=6h 炉膛的原料⾼度LL /()G T S ρ=??=600×6/(3×300)=4()m式中：⼀⽣物质原料在炉膛中的堆积密度,由于使⽤的原料是树⽪，取=300kg/m 310.⽓化炉内筒的⾼度系数n β物料在炉内应有⾜够的滞留时间，这与燃烧层的⾼度及物料与⽓流运动有关，要保证⽣物质原料⽓化耗尽。

Texaco煤气化炉数学模型研究_2_计算结果及分析

第21卷　第4期　・1316・2001年8月动　力　工　程POWER ENGINEERING　Vol.21No.4　Au g.,2001　文章编号:1000-6761(2001)04-1316-04Texaco 煤气化炉数学模型研究(2)——计算结果及分析李　政,　王天骄,　韩志明,　郑洪韬,　倪维斗(清华大学　热能工程系,北京100084)摘　要:利用论文第一部分建立的能够反映T ex aco 气化炉内部质量和能量平衡、并考虑了多种化学反应动力学的数学模型,详细计算了气化炉的主要运行参数(如水煤浆质量配比,氧气纯度,氧煤比,煤粉粒径,气化温度以及气化压力等)对气化炉性能的影响。

在展现各种参数对最终气化产物成分的影响的同时,分析和揭示了这些影响的内在机理和规律。

分析结果表明:气化温度是影响气化反应速度和最终产物成分的最关键因素。

表7参2关键词:Texaco ;煤气化;数学模型中图分类号:TK 229.8 文献标识码:A收稿日期:2000-02-15　修订日期:2000-05-22基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目作者简介:李　政(1965-),男,清华大学热能工程系教授,系副主任。

0　引　言本文是Tex aco 煤气化炉数学模型研究的性能计算与结果分析部分。

利用前文建立的气化炉数学模型,将分别研究各种运行参数对气化炉性能的影响。

这些操作参数包括:水煤浆煤水配比,用作气化剂的氧化浓度,氧煤质量配比,煤粉粒度,气化炉工作压力和气化温度。

其目的在于通过计算展现上述参数与出口产物的成分和数量间的关系,并利用化学反应原理,进一步研究和揭示气化炉内部过程和参数间的作用规律。

不难理解,气化炉出口煤气成分和碳转化率与固体颗粒在炉内的停留时间相关,停留时间越长,气化反应进行的越充分。

在不考虑煤中碳混入熔渣流出气化炉而不能完全转化的机械因素时,如果停留时间无限长,碳理论上可以完全转化。

而实际上,由于气化炉的长度有限,煤颗粒在炉内的停留时间是有限的。

下吸式生物质气化炉的设计

③气化炉料斗外壁焊有翅片 , 以增大产出气与料斗的换热面积 ,降低产出气的温度 ,提高气化炉的热效率。
④气化炉内具有火焰温度稳定效应 , 即当反应温度偏高时 , 作为吸热的还原反应相对加剧 , 从而降低了气体温度 ; 当反应温度偏低时 , 还原反应相对减缓 ,放热的氧化反应占优势 ,又使气体温度升高。火焰温度稳定在 800～1 200 ℃,这样产出气成分也相对稳定。
下吸式生物质气化炉由于具有结构简单 , 易于操作 , 产出气的焦油含量低等优点已经得到了广泛的应用。生物质气化过程是一个复杂的热化学反应过程 , 生物质气化炉各部位结构尺寸将极大地影响气化炉的热效率、产气成分和产气品质 , 所以设计合理的生物质气化炉是有效利用生物质能的关键。下面针对下吸式气化炉的特点介绍其设计要点。 1 下吸式生物质气化炉的工作原理
喷嘴中空气流速推荐值为 15～20 m/ s , 根据计算出的理论空气量以及喉部的几何尺寸确定喷嘴的孔径和数量。在结构允许的条件下 ,较多的喷嘴有利于空气和物料的良好混合 , 但也增大了阻力 ,增加风机负荷。
②“喉部”几何尺寸的计算 “喉部”的几何尺寸决定了气化炉的产气能力 , 应根据气化强度以及物料的物理特性进行计算。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2000 年第 4 期 (总第 92 期)
农村能源
·17 ·
⑤由于“喉部”的存在 , 使下吸式气化炉的气化能力要低于外形尺寸相同的其它结构形式的气化炉 ,尤其是上吸式气化炉。 3 下吸式生物质气化炉设计要点
3 陈学俊 , 陈听宽 . 锅炉原理 . 北京 : 机械工业出版社 ,1981 收稿日期 :2000 - 07 - 15

农村生物质气化炉系统课程设计Word版

目录一、设计的原始资料 (2)1.1设计原因 (2)1.2设计题目 (2)1.3设计条件 (2)1.4设计方案 (2)二、供暖热负荷的计算 (3)2.1房间热负荷的计算 (3)2.2散热器的选择及计算 (3)2.3管道的布置 (5)2.4管道的水力计算 (6)三、生物质气化炉的设计 (8)3.1气化炉类型的选择 (8)3.2气化炉产气量的确定 (8)3.3 气化炉尺寸的计算 (11)四、附属设备的选择 (13)4.1 燃气灶 (13)4.2 膨胀水箱 (13)4.3 排气阀 (13)4.4 补偿器 (13)4.5 除污器 (13)五、设计总结 (14)六、附录 (14)七、参考文献 (16)一、设计的原始资料1.1设计原因目前，部分农村地区仍存在秸秆焚烧、采用燃煤炊事取暖现象。

秸秆的焚烧不但污染了大气环境，还使得储存在秸秆中的能量白白的浪费。

随着一次能源的日益枯竭，生物质等新能源领域受到了人们的青睐。

如何环保高效地发挥秸秆的潜能成了许多学者的研究方向，近年来，生物质气化炉的发展日益成熟，但仍存在着有待攻关的难题。

本文主要设计了适合小型农户自产自销秸秆等生物质气化炉用于炊事采暖，设计方案操作简单、经济性能好，具有一定的可行性。

1.2设计题目某农村住宅生物质气化气应用的规划设计 1.3设计条件1.所在地区：辽宁省沈阳市2.农村住宅平面图及尺寸，如下图1-1所示3.一家4口人。

1.4设计方案根据该农村住宅所在地的气候条件和房屋维护结构保温情况采用面积概算热指数方法计算房间热负荷，并依此确定散热器类型和所需散热器片数，然后设计住宅供暖系统，确定供暖形式，绘制供暖管网平面图和系统图，再依据等温降法进行管网水力计算，依此选择各个管段的管径，并配置相应的管路附件（补偿书房餐厅卧室2 卧室1储物间客厅内走廊洗浴室器、除污器、排气阀等）；其次再统计计算该住宅生活日用气量，选择气化炉类型，初步估计气化炉气化强度，确定生物质日消耗量和气化炉热功率进而确定气化炉形状和各部位尺寸，计算生物质气化和气化气完全燃烧需空气量，依此选择相应的风机，并配置相应的附件设施。

户用型上吸式生物质气化炉的设计

户用型上吸式生物质气化炉的设计上吸式生物质气化炉是一种将生物质燃料转化为可燃气体的设备，广泛用于热能利用和发电系统中。

设计一个高效可靠的上吸式生物质气化炉，需要考虑以下几个方面。

首先，设计一个合适的炉膛结构。

炉膛是气化反应的主要区域，炉膛结构的合理设计能够提高生物质的气化效率和燃烧效果。

合理选择炉膛的尺寸和形状，使其能够充分利用反应床体积，提高气化效率。

另外，应考虑炉膛的材料选择，确保其耐高温和耐腐蚀性能，以及设计合理的进气和出气口。

其次，设计一个高效的气化反应床。

反应床是生物质气化反应的核心部分，通过调整反应床的形状和材料，可以提高气化效率。

常用的反应床材料有陶瓷、耐火材料、碳纤维等，选择合适的反应床材料能够提高反应床的耐高温性能和传热效率。

此外，反应床的形状也应适当设计，以便增加生物质和气体之间的接触面积，提高气化效率。

再次，设计一个有效的气体分离装置。

气体分离装置的设计可以有效地从气化产物中分离出可燃气体。

常见的气体分离装置有精制净化器、过滤器和冷却器等。

精制净化器可以去除气体中的灰尘和颗粒物，过滤器可以去除气体中的杂质和高分子化合物，冷却器可以将气体冷却到安全温度以便储存和利用。

最后，设计一个完善的安全控制系统。

生物质气化过程中产生的气体具有一定的危险性，因此设计一个完善的安全控制系统非常重要。

安全控制系统应包括气体泄漏监测和报警装置、过温保护装置和防爆装置等。

此外，还应设置完善的操作控制系统，以便对气化炉的运行进行实时监测和控制。

综上所述，设计一个高效可靠的上吸式生物质气化炉需要考虑炉膛结构、气化反应床、气体分离装置和安全控制系统等方面。

通过合理的设计和选择，可以提高气化炉的气化效率和燃烧效果，实现对生物质资源的高效利用。

水煤浆水冷壁加压气化炉烧嘴的结构设计和参数计算

水煤浆水冷壁加压气化炉烧嘴的结构设计和参数计算刘孝弟;毕大鹏;顾学颖【摘要】由于耐火砖的使用温度限制,传统的带耐火砖内衬的水煤浆气化炉无法处理高灰熔融性温度的煤种.当采用水冷壁式气化炉时,水煤浆的点火问题必须通过烧嘴解决.介绍了自带点火功能烧嘴的结构及点火方案,利用建立的物理及数学模型,以工程中常用的液化气、天然气和弛放气为例,对水煤浆水冷壁气化炉烧嘴的点火过程进行了三维稳态计算,得到了使炉膛固定位置处温度达到1000℃时所需的3种燃料气的流量,并分别得到在燃料气稳定燃烧、通入水煤浆和撤掉燃料气3种情况下气化炉内的温度分布.计算及实践证明,采用该烧嘴能实现水煤浆的点火,保证水煤浆的稳定燃烧.【期刊名称】《煤化工》【年(卷),期】2016(044)002【总页数】6页(P1-5,19)【关键词】水煤浆;加压气化;自带点火功能烧嘴;水冷壁;耐火砖【作者】刘孝弟;毕大鹏;顾学颖【作者单位】清华大学,北京 100084;北京航天动力研究所,北京 100076;安徽科达洁能股份有限公司,安徽马鞍山 243000;北京航天动力研究所,北京 100076【正文语种】中文【中图分类】TQ534.4水煤浆加压气化工艺中，水煤浆与空分所得的氧气通过工艺烧嘴，送入气化炉内进行气化。

气化炉一般采取内衬耐火砖+隔热层+保温层的钢壳结构形式。

之所以选用耐火砖作为内衬，一方面是为了解决气化炉的保温和隔热问题，更重要的是利用耐火砖的蓄热，解决水煤浆的点火问题。

水煤浆和氧气充分燃烧后，含有大量固体颗粒的高温气体会对耐火砖形成冲刷和侵蚀，加上耐火砖的耐温极限条件，因此，水煤浆加压气化的气化温度一般控制在1 200℃以下，且耐火砖需要定期更换（一般情况下大约一年），这样对于灰熔融性温度较高的煤种，处理起来就会有一定的难度，使该工艺装置的应用受到一定的限制。

目前，粉煤加压煤气化炉基本上采取水冷壁式的内胆结构，利用水冷壁上附带的渣钉，使水冷壁上形成均匀而稳定的流动渣层，形成以渣抗渣的有利条件。

1000m3吸式固定床气化炉的研制

1000m3吸式固定床气化炉的研制资源分布广，成本低，主要有4种原料：棉柴、玉米秸、麦秸、棉花秸、稻草。

因此，设计中选取这几种常见生物质秸秆的参数平均值作为设计依据。

4种秸秆原料的干燥基元素分析及热值见表1，工业分析见表2[8-9]。

不同类型的气化炉，燃气成分会有所差异，同一气化炉不同的工况、不同的生物质原料时，燃气成分也不同。

燃气主要包含CO、H2、CH4、CO2、N2和少部分未裂解完全的焦油。

2.3下吸式气化炉各主要参数设计计算2.3.1空气当量比ER。

当量比是指生物质在气化过程中所消耗的空气量（氧量）与完全燃烧所需要的理论空气量（氧量）之比，是影响燃气品质的重要因素，图2为气化气成分与ER的关系[10]。

ER 增大，物料燃烧加快，为气化过程提供更多热量，有利于气化反应，气化效率提高，但是容易使得炉内温度过高出现烧结现象。

此外，ER的增大还会导致燃气中CO2、N2含量的增加，从而降低燃气热值。

ER过小会直接导致气化过程中氧化反应释放热量不足，气化反应不完全，使得可燃气焦油含量增加，可燃气体产率减小。

从图2可知，一般气化系统ER取值为0.2～0.4，可使得气化反应良好进行。

考虑到该气化炉采用水蒸气-空气作为气化剂，由于水蒸气的因素，比单纯空气气化需要更多热量，可以取ER为0.25。

2.3.2气化强度Φ。

气化强度是指气化炉单位截面积单位时间内气化的生物质量，kg/（m2·h）。

固定床气化炉由于其床层不稳，反应不平均易烧穿等的反应特性，气化强度一般为100～300kg/（m2·h）[10-11]。

笔者取气化强度Φ=250kg/（m2·h）。

2.3.3理论空气量VL。

理论空气量VL是指每公斤原料完全燃烧所需的空气量，m3/kg。

式中，VL为物料完全燃烧理论空气量，m3/kg；C为每千克物料中碳元素含量，%；H为每千克物料中氢元素含量，%；S为每千克物料中硫元素含量，%；O为每千克物料中氧元素含量，%。

下吸式秸秆气化炉博士论文

摘要能源是国民经济建设和人民生活的重要物质基础，而以石油为主的第三代能源正面临着枯竭的危险。

人类必须寻找到一种可经济开发、丰富、清洁的能源。

因此，开发与利用新能源和可再生能源，已经成为世界性的能源建设发展的战略方向。

本设计是笔者在通过大量的阅读和收集有关气化方面资料和对气化炉实物进行了参观的基础之上，对秸秆气化的原理、工艺过程、参数选择、影响因素及气化气有害杂质去除方法等作了较详细的论述。

同时，笔者从实际出发结合我国农村的现实情况设计了下吸式秸秆气化炉，并提出了自己的相应观点。

关键字：生物质；秸秆气化；下吸式；气化炉AbstractThe energy is the national economy construction and the lives of the people important material base, but is facing the danger which by the petroleum third-generation energy sources primarily dries up. The humanity must seek to one kind may the economical development, rich, the clean energy. Therefore, develops and uses the new and renewable sources of energy, already became the worldwide basis energy construction development the strategic direction.It designs to be author in through to read and collect about gasification respect materials and go on foundation that visit to gasification stove material object a large amount of originally, To principle, straw of gasification, craft course , parameter choose, influence factor and gasification angry harmful impurity get rid of method ,etc. make more detailed argumentation. Meanwhile, I is it combine of our country reality of countryside design the sucking type straw gasification stove of downing to proceed from the reality, have put forward one's own corresponding view.Key word: Bionass Gasification of the straw Leave the sucking type Gasification stove.1目录1绪论 (3)2 生物质秸秆气化技术 (3)2.1 生物质能概述 (3)2.2秸秆资源 (5)2.3 气化原理 (8)2.4 生物质气化工艺 (9)3 秸秆气化的参数及影响产气质量的因素分析 (9)4 秸秆气化的设备 (11)4.1 秸秆气化集中供气系统 (11)4.2气化炉 (12)4.2.1 上吸式气化炉 (12)4.2.2下吸式气化炉 (13)4.2.3 影响下吸式气化炉产气质量的因素 (13)4.2.4 流化床气化炉 (14)5 下吸式秸秆气化炉的设计说明 (15)5.1上层炉筒的材料选择、加工工艺及各结构的功用 (16)5.2 下层炉筒的材料选择、加工工艺及各结构的功用 (17)5.3炉桥的材料选择、加工工艺及各结构的功用 (18)5.4喷嘴的材料选择、加工工艺及各结构的功用 (18)5.5出灰孔孔盖的材料选择、加工工艺及各结构的功用 (18)5.6气化炉的装配 (19)6 生物质可燃气的净化 (19)6.1气化气中杂质的组成、危害及去除方法 (19)6.2 焦油 (20)6.2.1 焦油的生成机理 (20)6.2.2 焦油的特点和危害 (20)6.3 焦油去除方案 (21)6.3.1水洗法 (21)6.3.2过滤法 (21)6.3.3 催化裂解法 (21)6.3.4静电捕焦法 (22)6.3.5旋风分离器脱焦法 (23)7结论 (24)8致谢 (25)参考文献： (26)21绪论能源是国民经济建设和人民生活的重要物质基础，在某种意义上，人类社会生产的发展史，就是人类能源开发利用史。

[工程科技]基于triz理论的户用型生物质气化炉的设计

[工程科技]基于triz理论的户用型生物质气化炉的设计[工程科技]基于triz理论的户用型生物质气化炉的设计学士学位毕业论文基于TRIZ 理论的户用型生物质气化炉的设计学生姓名：学生姓名：学学号：号：指导教师：指导教师：所在学院：所在学院：工程学院专专业：业：机械设计制造及其自动化中国·大庆2010 年 6 月黑龙江八一农垦大学毕业论文摘摘要要随着化石燃料资源的日益减少以及在利用过程中对环境造成的巨大破坏，生物质能的资源化利用正受到越来越多的重视。

热解气化技术作为一种非常重要的生物质热化学转换技术，受到越来越多的关注。

其中，户用型生物质气化技术由于具有结构简单，管路短，操作维护简单方便，耗资少等优点，适应于我国农村目前普遍的经济水平和组织体制。

因此，本文选取户用型生物质气化炉作为开发和研究对象，对其未来的推广应用具有指导价值。

本文自行设计了户用型气化炉气化系统的，在对现役气化炉的气化性能初步研究的基础上，获取户用气化炉运行的基本性能参数，并参考相关文献和经验，运用TRIZ 理论，设计和改进了户用型气化炉及其净化装置，并通过试验与理论分析相结合的方式，开展气化炉主要技术性能和燃气灶具的性能试验研究。

关键词关键词: :生物质上吸式气化炉TRIZ 焦油黑龙江八一农垦大学毕业论文I ABSTRACT With the fossil resource decreasing and the serious pollution caused by fossil fuel combustion,the biomass energy attrcs more and more attelltion. As a key thermoehemieal eonversion technology of biomass energy,thermal gasifieation technology is an inereasing eoncem. As the household-tyPe biomass gasifieation teehnology has advantages of simple strueture, short pipeline,simPle operation and inexpensive maintenanee,it is Prevailing to economic level and organizational strueture in China`s rural areas.Therefore,the paper chooses household-tyPe biomass gasifier to research and develop which has the value for guiding its applieation.The test bench of household- type gasifieationsystem is built by ourself.In the base of the Preliminary study of gasifier on aetive duty,the updraft-type gasifier and purifieation devices are designed by references and experience. Put to use TRIZ theory,Through a eombination of trial and theoretical analysis，investigations of major teehnieal Performance of the gasifier and domestic gas cooking applianees are earried out. Keywords:biomass updraft-type gasifier Triz tar.gas 黑龙江八一农垦大学毕业论文II 目录目录摘要I ABSTRACT.II 目录III 前言V 1 研究背景 1 1.1 国外生物质气化技术现状 1 1.2 国内生物质气化技术现状.1 1.3 课题意义.2 1.4 课题研究内容.4 2 生物质热解气化技术研究综述 6 2.1 生物质热解气化的原理与分类.6 2.2 生物质气化炉10 2.3 生物质燃气的净化14 2.4 户用型生物质气化技术的研究意义18 2.5TRIZ 理论的相关介绍及主要内容19 2.5.1TRIZ 的产生19 2.5.4TRIZ 的主要内容20 2.5.5TRIZ 的重要发现21 2.5.6TRIZ 的应用及未来的发展21 黑龙江八一农垦大学毕业论文III 本章小结.22 3 户用生物质气化炉的设计.23 3.1 引言23 3.2 气化炉总体方案的确定23 3.3 户用型气化炉的设计24 3.4 燃气净化装置的设计32 本章小结.36 4 结论.37 参考文献.39 致谢41 黑龙江八一农垦大学毕业论文IV 前言在世界能源消耗中，生物质能源一直是人类赖以生存的重要能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量的第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。

气化炉设计及数值计算论文

课程：新能源开发与利用专业：农业机械化及其自动化姓名：XXX学号：XXXXXXXX教师：XXX小型家用气化炉设计及数值计算XXX（院系:南农工学院农机系学号：XXXXXXXX E-mail：XXXXXXX@）摘要：随着化石燃料资源的日益减少以及在利用过程中对环境造成的巨大破坏，生物质能的资源化利用正受到越来越多的重视。

而小型家用生物质气化技术由于具有结构简单，管路短，操作维护简单方便，耗资少等优点，适应于我国农村目前普遍的经济水平和组织体制。

本文结合我国农村的实际情况，设计出小型家用生物质上吸式气化炉。

该小型家用气化炉解决了现役气化炉中气化性能不理想，焦油含量高的问题。

相信此类气化炉将在未来占据一定规模的市场份额，逐步推广到我国农村偏远地区，为解决民生问题作出巨大贡献。

关键词：气化炉；生物质；数值设计；秸秆；净化装置Small Household Gasifier Design And Numerical CalculationXXX(departments: south NongJiXi a&m college student number: XXXXXXX E-mail:XXXXXXX@) Abstract:With the dwindling of fossil fuel resources and caused enormous damage to the environment in the process of utilization, biomass utilization is being more and more attention. And because small household biomass gasification technology has the advantages of simple structure, short line, simple and convenient operation and maintenance, less cost, adapted to the current general economic level and organization system in the rural areas. Combined with the actual situation of our country rural area, this paper designed a small household suction on the biomass gasifier. The small household gasifier has solved the active service in the gasifier gasification performance is not ideal, the problem of high tar content. Believe this kind of gasifier will occupy the market share of a certain size in the future, gradually to remote rural areas in China, the huge contribution to solve the problem of the people's livelihood.Key words:gasifier; biomass; numerical design; straw; purification plant0 引言在世界能源消耗中，生物质能源一直是人类赖以生存的重要能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量的第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。

生物质气化炉智能控制论文

生物质气化炉智能控制论文1工艺分析及控制结构生物质气化过程的本质是生物质碳与气体之间的非均相反应和气体之间的均相反应。

该过程十分复杂，随着气化设备的不同、气化工艺过程的差异及反应条件(如气化反应剂的种类、气化反应温度、反应时间、有无催化剂的添加、气化原料种类、原料的含水率等)的不同，其反应过程也大不相同;但一般会经历干燥、热解、氧化、还原4个过程。

在上述反应过程中，只有氧化反应是放热反应，释放出的热量为生物质干燥、热解和还原阶段提供热量。

在实际气化过程中，上述4个过程并没有明确的边界，是相互渗透和交错的。

气化炉是实行生物质气化过程的技术设备。

在气化炉中，生物质完成了气化反应过程并转化为生物质燃气。

气化炉能量转化效率的高低是整个气化系统的关键所在，故气化炉型式的选择及其控制运行参数是气化系统非常重要的制约条件。

针对其运行方式的不同，可将气化炉分为固定床式和流化床式两大类型。

其中，固定床式气化炉主要有上吸式、下吸式、横吸式及开心式4种;流化床式气化炉主要有鼓泡床式、循环流化式、双床式及携带床式4种。

据统计，当前商业运行的生物质气化设备中，75%采用下吸式固定床，20%采用流化床，2．5%采用上吸式气化炉，另外2．5%采用其他形式气化系统。

本文以使用最为广泛的下吸式固定床作为研究对象，分析生物质气化炉的结构和工作过程，如图1所示。

下吸式固定床气化炉的工作过程为：首先，粉碎处理后的生物质物料由炉子顶部混合空气后，经由上料口投入下吸式固定床气化炉;其次，气化炉底部燃气出口处设置有引风机，正常工作时，引风机输出抽力，在炉内形成负压，使反应产生的气体在炉内流动，同时设置在喉管区的鼓风机，负责向氧化层输入一次风，为气化过程提供充分的氧气，实现对生物质物料的充分氧化;最后经过还原反应区，生成可燃气体。

物料和空气在炉内由上至下、随着温度的变化按照干燥、热解、氧化、还原4个反应层依次地实行气化反应，形成有少量杂质的可燃气体，该气体经过净化工艺处理，最终形成能够直接使用的可燃气体。

移动床煤气化炉的设计及计算-文档投稿赚钱网

• 理想气化指标 • 燃料干馏过程的计算 • 煤中含碳量的平衡 • 煤气组成、热值和产率的确定 • 绘制物料平衡表 • 计算煤气发生炉的热平衡
煤气产率/气化效率/热效率
通过计算潞安矿务局
干煤气产率：3.38m3/kg 湿煤气产率：3.58m3/kg 气化效率：69.63% 热效率：76.66%
以上作为气化炉设计的基础参数
• (b) 气固反应：
• C + O2→ CO2 • 2C + O2→ 2CO • C + H2O→ CO + H2 • C + CO2→ 2CO • C + 2H2→CH4
固定床气化技术工艺
• 定床气化技术也称移动床气化技术，是世界上最早开发和应用的气化技术。固定床一般以块煤或焦煤为原料，煤（焦）由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外，气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层。固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒（块）度（6～50mm）和均匀性。煤的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。
• 大型固定床气化技术包括Lurgi气化技术、BGL气化技术和YM气化技术等。加压固定床气化技术是在常压固定床气化技术基础上发展起来的，主要解决常压固定床气化技术中气化强度低、单炉处理负荷小等缺点，最有代表性的是Lurgi加压气化炉。
• BGL气化技术是在Lurgi气化技术基础上发展起来的，该技术最大的改进是降低了蒸汽与氧气的体积比，提高了气化反应区的温度，实现熔融态排渣，从而提高了生产能力，可更适合于灰熔点低的煤和对蒸汽反应活性较低的煤。

煤制天然气甲烷化炉设计

煤制天然气甲烷化炉设计摘要：甲烷化炉为煤制天然气生产中的重要设备之一。

针对炉内的反应、介质特性，对甲烷化炉的选材及结构进行了分析，并对设备制造的难点进行了分析，提出了可行的方案。

关键词：甲烷化；甲烷化炉；选材；结构Design of methanation furnace in substituted natural gas production from coalAbstract：Methanation furnace is one of the most important production equipment in coal to natural gas. For the reaction in the furnace and the dielectric characteristics, the materials selection and structure of methanation furnace are analysised, so equipment manufacturing difficulties. The paper gives feasible solution .Keywords：Methanation ; methanation furnace; materials selection ; structure前言煤通过气化可制得合成气，也可通过热解转化为热解气、焦油和半焦，同时我国的炼焦行业也副产大量焦炉煤气，这些合成气、热解气和焦炉气中均含有大量CO和H2，可通过净化、调节氢碳比后进行甲烷化反应制备甲烷燃气，即代用天然气。

煤制甲烷具有较高的热能有效利用率(53%)，不仅对煤炭的高效洁净综合利用具有十分重要的意义，也为我国天然气缺口的填补提供了一条切实可行的途径[1]。

国外煤气甲烷化技术研究始于20世纪40年代，而真正发展是在70年代，由于能源危机，加快了研究步伐，开发了一系列以煤和石脑油为原料制天然气的工艺过程，并开始工业化应用。

一种新型气化炉的设计构想

度不受排渣问题的影响。熔渣激冷槽在燃烧室的
收稿日０４７９２０－－０期：０１作者简价：王伟，６年生，１９９山东省滕州市人，大专文化，工程师。曾发表论文５篇。联系电话：３－６６００２３９７６２２
万方数据
第１期
王伟．一种新型气化炉的设计构想
化，说技术现还适合中的国［０可以该在不国情［２１
２新型气化炉的设计构想结合上述两种技术的优点设计一种新型的气化炉，同样是水煤浆进料，但是反应产生的气体和
反应产生的熔渣分两个方向走，Ｓｅ气化炉即像ｈｌｌ那样，反应后产生的气体向上走，而反应产生的熔
于水蒸气的分解［。由于ＣＨ４］／是质量比，而Ｈ的
原子量比较小，－Ｔ炉和Ｓｅ炉人炉煤的Ｈ含Ｋｈｌｌ
量与煤气中Ｈ的产量基本相当。在这个工艺变２
化过程中水煤浆气化加人的是水，产出的是工艺气，所以水蒸气分解反应的经济效益是很高的。所以这两种工艺的经济效益基本相当。６新型气化炉的技术优势１水煤浆进料操作简单、）方便、安全，而且可以使用较高的操作压力，有利于提高装置的生产强度和规模，适合建立大型化的生产装置。２反应产生的工艺煤气和熔融的灰渣分两）个方向走，工艺气向上走，灰渣向下走，气体变换和熔渣排放互不影响，转化室出口气体的温度可以控制得比较低，以得到较高的气体转化率和碳的转化率。有利于充分利用燃烧室产生的加高温反应环境，加深气化反应的进行。３使用废热锅炉，）回收部分高品质热能，提高了装置的热效率。４燃烧室的温度可以不必像德士古炉那样）控制太高的温度，延长了耐火材料的使用寿命。５解决了德士古气化炉操作温度受排渣温）度影响的问题，扩大了适应煤种的范围。６出转化室的粗煤气用水激冷，）比谢尔气化用净化冷却后的冷煤气冷却要简捷方便，而且可以提供部分水蒸气供后工序的变换过程使用。

煤粉气化炉CFD计算分析及优化

煤粉气化炉CFD计算分析及优化为了证实哪种炉型煤粉气化炉更具有合理性，本文利用数值模拟方法，对炉内气化过程进行研究。

结果表明，炉型2结构相对于炉型1结构能够使炉内温度场、流场均匀，煤粉气化剂垂直喷入炉内，避免如炉型1冲刷一侧炉壁的情况。

炉内温度梯度显著降低，平均温度水平上升，炉膛中心湍流强烈，使得气化强度增强，避免了高温喷射火舌和局部超高温区的出现，降低了对炉壁材料的要求，有利于水冷壁的保护。

因此炉型2是结构设计的首要选择。

数值模拟方法为进一步的设计提供了理论依据。

标签：煤粉气化炉；燃烧；数值模拟；温度场；流场引言作为能源领域发展的重要方向和优先主题之一的煤炭气化技术，具有原料消耗低，碳转化率高，热效率高，煤种适应性强等优势，煤粉气化炉就成为煤化工产业的龙头，近年来倍受用户青睐，在工业锅炉行业具有广阔的发展前景。

本文主要通过某设计院正在设计当中的两种模型煤粉气化炉进行温度场和流场的数值[1]模拟结果，来分析气化炉运行状况以及其合理性，为进一步设计和安全生产提供参考。

1 研究对象及其数值模拟1.1 物理模型本文进行数值模拟的物理炉型为两种进行简化处理的煤粉气化炉，两种模型煤粉气化炉结构图如图炉型1和炉型2，高度均为15m，直径5m，将炉膛上端的圆角部分简化为圆柱结构，下端部分则简化为倒置圆台结构，煤粉气化剂通过同一喷嘴喷入炉内，两种炉子的不同之处在于，一种生成的合成气和液渣向炉子一侧排出，而另一种煤粉气化炉生成的合成气和液渣向炉子下方排出。

气化剂采用纯氧和水蒸汽。

本模型忽略水冷壁蒸发对传热过程的影响。

1.2 网格划分、边界条件及计算方法2 计算结果及讨论2.1 炉型1的计算结果及分析对于炉型1的计算结果，由图1和图2可以看出因烟气出口在炉膛一侧，火焰形状发生偏转，从入口而來的射流偏向一侧冲刷炉壁，速度值达到33/s，火焰两侧因形成漩涡，速度值最小。

火焰的中心温度大约为1799K，冲向炉壁的火焰温度约为1640K，远高于设计的水冷壁壁温723K，其它区域的火焰温度则逐渐减小。