焦?fàn)t煤氣干熄焦基礎(chǔ)研究及新技術(shù)的開發(fā)

【摘要】：干熄焦技術(shù)是一個(gè)重大節(jié)能減排項(xiàng)目,隨著節(jié)能減排有關(guān)政策要求的實(shí)施,干熄焦技術(shù)在我國逐步推廣應(yīng)用。該技術(shù)相對(duì)濕熄焦有三大優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源、提高焦炭質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境。而目前干熄焦技術(shù)通常使用氮?dú)?需配套復(fù)雜昂貴的空分設(shè)備,本論文提出了采用焦?fàn)t煤氣進(jìn)行熄焦,主要研究了采用焦?fàn)t煤氣熱載體時(shí)干熄爐內(nèi)的床層壓降和傳熱效果,并與氮?dú)獾南啾容^,從定性和定量上分析了床層壓降的影響因素。另外本論文還開發(fā)了新型干熄焦技術(shù)及裝置——組合式干熄焦技術(shù)和分段干熄焦技術(shù)。主要研究成果如下： 1、氣體流量在6m3/h時(shí),采用焦?fàn)t煤氣熄焦其床層壓降比N2的小46%。 2、研究出焦炭床層壓降與焦塊粒度、床層空隙率、氣體量、氣體密度和氣體粘度等因素有關(guān)；同一氣體進(jìn)行熄焦時(shí),床層壓降隨著氣體進(jìn)氣量的增大而增大,隨焦塊粒度的增大而減小。進(jìn)氣量6m3/h時(shí),各氣體下的床層壓降與氣體密度大小關(guān)系一致,說明床層壓降受氣體密度影響較大。 3、建立了焦?fàn)t煤氣干熄爐內(nèi)床層壓降數(shù)學(xué)模型,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值模擬,研究出焦?fàn)t煤氣熱載體小型干熄焦裝置的流體阻力計(jì)算式：并將該式與Ergun經(jīng)驗(yàn)式對(duì)比,得出該計(jì)算式比Ergun經(jīng)驗(yàn)式更適用。 4、本文對(duì)焦?fàn)t煤氣干熄焦進(jìn)行了熱平衡研究,為干熄焦裝置的運(yùn)行提供了依據(jù)；對(duì)焦?fàn)t煤氣干熄焦進(jìn)行了熄焦時(shí)間研究,發(fā)現(xiàn)其大約是氮?dú)庀ń沟?9.5%,熄焦時(shí)間大大縮短。 5、研究開發(fā)了組合式干熄焦技術(shù),該裝置由熄焦罐座(1-5個(gè))、連接管道、接熄焦罐和罐車構(gòu)成,代替了現(xiàn)有單臺(tái)大型熄焦設(shè)備,省去了提升框架等復(fù)雜的輸入設(shè)備,降低了投資；研發(fā)的接熄焦罐既是接焦設(shè)備,又是熄焦設(shè)備,在組合式干熄焦裝置中并列設(shè)置,根據(jù)需要可多可少,適應(yīng)生產(chǎn)能力彈性大,通過簡(jiǎn)單的組合,能夠適應(yīng)60-100萬噸焦化廠,也可適應(yīng)500-1000萬噸級(jí)的焦化廠?？傊?該技術(shù)是將低溫?fù)Q熱介質(zhì)的氮?dú)饣蜻€原性氣體(H2、CO和CH4的混合氣,如焦?fàn)t煤氣)輸入兩個(gè)以上的接熄焦罐中,通過調(diào)節(jié)連接管閥門,將焦炭溫度降至250℃,同時(shí)換熱介質(zhì)加熱到800-950℃由出氣管輸出,工藝過程簡(jiǎn)便,可操作性強(qiáng)。 6、提出了分段干熄焦技術(shù),將干熄爐從上至下依次設(shè)計(jì)為預(yù)存段、氣化冷卻段、過渡段、物理冷卻段和排料段五段,將水蒸汽通入氣化冷卻段,焦?fàn)t煤氣通入物理換熱段,使大部分高溫焦炭的熱量用于水煤氣反應(yīng),從而可以生產(chǎn)更多的水煤氣；利用上述熄焦技術(shù),每熄1t焦炭,水蒸汽和焦?fàn)t煤氣共需1060.2m3,是需氮?dú)饬?1551.5m3)的68.33%,氣料比降低31.7%;其中需水蒸汽55.2m3,消耗碳23.8kg,產(chǎn)生氣化氣99.6m3?？傊?該技術(shù)高效利用焦炭的高溫?zé)崃?并將其轉(zhuǎn)化為合成氣,并具有回收焦炭顯熱和提高焦炭質(zhì)量的特點(diǎn),是集水煤氣制造和冷卻高溫焦炭為一體的干熄焦新技術(shù)。 【關(guān)鍵詞】：干熄焦 床層壓降 焦?fàn)t煤氣 新干熄焦技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TQ520.6
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-13
• 符號(hào)說明13-14
• 第一章 文獻(xiàn)綜述14-30
• 1.1 引言14-15
• 1.2 干熄焦技術(shù)概況15-19
• 1.2.1 干熄焦原理15
• 1.2.2 干熄焦工藝流程15-17
• 1.2.3 干熄焦技術(shù)特點(diǎn)17-19
• 1.3 國內(nèi)外干熄焦技術(shù)的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)效益分析19-23
• 1.3.1 國外干熄焦技術(shù)的發(fā)展19-21
• 1.3.2 國內(nèi)干熄焦技術(shù)的發(fā)展21-22
• 1.3.3 干熄焦的經(jīng)濟(jì)效益分析22-23
• 1.4 我國干熄焦技術(shù)存在的問題術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)23-24
• 1.4.1 干熄焦存在的問題23-24
• 1.4.2 干熄焦的發(fā)展趨勢(shì)24
• 1.5 干熄爐內(nèi)流體力學(xué)與傳熱研究現(xiàn)狀24-28
• 1.5.1 前蘇聯(lián)對(duì)干熄爐內(nèi)氣體流動(dòng)和傳熱方面的研究24-25
• 1.5.2 日本對(duì)干熄爐內(nèi)氣體流動(dòng)和傳熱方面的研究25-26
• 1.5.3 國內(nèi)對(duì)干熄爐內(nèi)氣體流動(dòng)和傳熱方面的研究26-28
• 1.6 課題研究的內(nèi)容、背景與意義28-30
• 1.6.1 課題研究背景與意義28-29
• 1.6.2 課題研究?jī)?nèi)容29-30
• 第二章 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過程30-42
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案30-32
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>30
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)原料30
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器30-32
• 2.2 焦炭床層壓降的測(cè)定32-37
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及流程32-33
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過程及方法33
• 2.2.3 顆粒床層的特性33-37
• 2.3 焦炭導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定37-39
• 2.3.1 技術(shù)指標(biāo)37-38
• 2.3.2 測(cè)量方法38
• 2.3.3 測(cè)試結(jié)果38-39
• 2.4 實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)的測(cè)定39-42
• 2.4.1 氣密性和爆炸性危險(xiǎn)預(yù)防措施39
• 2.4.2 流量的測(cè)量及流量校正39-42
• 第三章 干熄爐內(nèi)壓力損失的實(shí)驗(yàn)研究42-52
• 3.1 干熄爐床層壓降理論計(jì)算42-43
• 3.2 影響床層壓降的因素研究43-45
• 3.2.1 氣體進(jìn)氣量對(duì)床層壓降的影響43-44
• 3.2.2 焦塊粒度對(duì)床層壓降的影響44-45
• 3.2.3 不同的氣體對(duì)床層壓降的影響45
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方程的確定45-50
• 3.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立45-46
• 3.3.2 —的函數(shù)關(guān)系46-48
• 3.3.3 方程與ε關(guān)系的確定48-49
• 3.3.4 方程關(guān)系式的確定49-50
• 3.4 實(shí)驗(yàn)值與回歸方程和經(jīng)驗(yàn)方程的比較50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 干熄爐內(nèi)傳熱的研究52-62
• 4.1 物料平衡及熱量平衡計(jì)算52-55
• 4.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)傳熱模型及邊界條件55-56
• 4.3 焦炭冷卻時(shí)間的計(jì)算56-58
• 4.3.1 焦炭的總傳熱系數(shù)計(jì)算56-57
• 4.3.2 干熄爐冷卻時(shí)間的計(jì)算57-58
• 4.4 焦炭冷卻時(shí)間的影響因素58-61
• 4.4.1 氣體流速對(duì)熄焦時(shí)間的影響58-59
• 4.4.2 焦炭粒度對(duì)熄焦時(shí)間的影響59-60
• 4.4.3 不同氣體對(duì)冷卻時(shí)間的影響60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 組合式干熄焦技術(shù)62-70
• 5.1 組合式干熄焦裝置及工藝62-65
• 5.1.1 熄焦裝置62-64
• 5.1.2 熄焦工藝過程64-65
• 5.2 組合式熄焦的穩(wěn)定系統(tǒng)65-66
• 5.3 組合式熄焦的平面布置66
• 5.4 組合式熄焦的適應(yīng)性分析66-68
• 5.5 組合式熄焦技術(shù)特點(diǎn)68-69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 第六章 分段干熄焦技術(shù)70-76
• 6.1 干熄焦裝置及其結(jié)構(gòu)70-72
• 6.2 具體工藝流程72
• 6.3 新技術(shù)冷卻效果的分析72-74
• 6.4 工藝技術(shù)特點(diǎn)74-75
• 6.5 本章小結(jié)75-76
• 第七章 結(jié)論與建議76-78
• 7.1 主要結(jié)論76-77
• 7.2 不足之處77
• 7.3 工作建議77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 附錄84-88
• 致謝88-90
• 發(fā)表論文90

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