神華煤液化殘渣及水煤漿的燃燒特性研究與數(shù)值模擬.pdf

1、在石油消費量和進口量不斷增加的形勢下，大力開展以煤代油和以煤造油技術，保證能源安全，是我國一項重要而緊迫的任務。在這一精神的指導下，1997年神華集團提出建設煤炭液化項目的設想。2001年3月，國家批準神華煤直接液化項目建議書。2002年9月，國家批準項目可行報告。該項目首條生產(chǎn)線將于2007年7月建成，2010年左右建成第二條生產(chǎn)線。 與此同時，煤液化工藝產(chǎn)生的液化殘渣是一種高炭、高灰和高硫的物質，在某些工藝中占到液化原煤總量

2、的30％左右，如此多的煤液化殘渣對液化過程的熱效率和經(jīng)濟性所產(chǎn)生的影響是不可低估的。因此，處于經(jīng)濟和環(huán)保兩方面的考慮，本文對煤液化殘渣的清潔利用進行了充分的研究。本文以神華煤液化殘渣為研究依據(jù)，詳細進行了煤液化殘渣燃料特性、制漿特性的研究，同時還進行了神華煤液化殘渣和液化殘渣水煤漿的熱解特性、燃燒特性以及燃燒過程中硫化物和氮氧化物的排放特性研究，最后對液化殘渣水煤漿鍋爐的動力和燃燒特性進行了數(shù)值模擬，研究結果為煤液化殘渣的清潔利用提供了

3、豐富的理論依據(jù)。 首先，在對三種煤樣的巖相對比研究的基礎上，詳細分析了神華煤液化殘渣的微觀組分，并利用沉降法和旋轉式粘度計研究了神華煤液化殘渣水煤漿的濃度和粘度特性。 燃燒系統(tǒng)的設計和運行都必須以燃料的自身特性為基礎，用熱重差熱同步分析儀研究了神華煤液化殘渣和液化殘渣水煤漿的熱解以及燃燒特性。神華煤液化殘渣的燃燒在低溫段非常強烈，在150℃區(qū)間內迅速揮發(fā)完畢，試驗樣品的質量迅速下降，燃燒產(chǎn)物的50％以上是在這個階段進行，

4、說明神華煤液化殘渣前期燃燒反應能力很強。在高溫段，由于神華煤液化殘渣含碳量較高，神華煤液化殘渣的工業(yè)分析固定碳的含量為37.69％，其在高溫段的分解量較高，占總重量的70％左右，但是相對于低溫段的燃燒速率相對較低，半峰寬較大，燃燒不夠集中。 其次，在失重分析的基礎上，本文研究了神華煤液化殘渣和水煤漿燃燒過程中硫化物的排放特性，著重從分析化學的角度對煤液化殘渣及固硫添加劑的煅燒和燒結進行了XRD晶相組成分析及SEM表面形態(tài)分析，深

5、入探討了溫度、時間及氣氛變化對其燃燒及燒結特性的影響規(guī)律。神華煤液化殘渣水煤漿燃燒時的硫析出量及析出速率均低于液化殘渣燃燒時的析出量，添加6％電石馇配制而成的脫硫型水煤漿在1100℃和1200℃時的燃燒固硫效果分別可達65％和35％。當爐溫由1100℃升高到1300℃時，神華煤液化殘渣與液化殘渣水煤漿及脫硫型水煤漿的硫析出量以及析出速率都相應的提高，但三者之間的差別很小。 對神華煤液化殘渣水煤漿的燃料氮析出規(guī)律進行了試驗研究，主

6、要研究了溫 度、停留時間、粒徑對液化殘渣燃料氮析出特性的影響，特別是對NO<,x>前驅物HCN、NH<,3>的影響進行了研究。本文首次研究了神華煤液化殘渣水煤漿的燃料氮析出規(guī)律，從機理上證明了水煤漿低NO<,x>的排放特性。 最后，在燃燒試驗基礎上進行了神華煤液化殘渣水煤漿燃燒的數(shù)值模擬，對410T/h水煤漿燃燒鍋爐熱態(tài)空氣動力場和溫度場進行了研究，分析了水煤漿電站鍋爐爐內水煤漿顆粒燃燒的特點，并對爐內H<,2>O、O<,