Интенсификация процессов тепломассообмена при слоевой газификации угля с использованием обратного дутья

• Автор: Гроо, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 208 с. : ил.

1. Анализ технологических процессов термической переработки и ^ газификации угля

1.1. Термическая переработка угля

1.1.1. Тенденции термической переработки угля

1.1.2. Повышение производительности

1.2. Газификация угля

1.2.1. Динамика развития технологий газификации угля

1.2.2. Типы современных промышленных газификаторов

1.2.3. Тенденции развития технологий газификации угля

1.2.4. Методы интенсификации процессов тепло-и массообмена

1.3. Перспективные технологии и разработки

1.3.1. Энергетические газогенераторные установки 3

1.3.2. Г азогенераторы для двигателей внутреннего сгорания
1.3.3. МЕЕТ-технология
1.3.4. Другие технологии
1.3.5. Требования к перспективным технологиям
1.4. Слоевая газификация угля с использованием обратного дутья
1.4.1. Эффект "обратной тепловой волны"
1.4.2. Другие явления, аналогичные "обратной тепловой волне"
1.4.3. Преимущества и недостатки слоевой газификации с обратным ^ ^ дутьем ”1
1.5. Численные методы исследования тепло-и массообмена при слоевой ^ газификации угля
1.5.1. Основные положения
1.5.2. Механизм взаимодействия углерода с газами
1.5.3. Математическое моделирование газификации отдельной ^ частицы угля
1.5.4. Математические модели тепло-и массообмена в слоевых , ,

газификаторах
Выводы к разделу 1

2. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена jq при слоевой газификации угля
2.1. Физическая модель взаимодействия угольных частиц и потока газа
2.2. Математическая модель слоевого газификатора
2.2.1. Проблема неизотермичности частиц в реакционной зоне
2.2.2. Эффективная теплопроводность твердой фазы
2.2.3. Математическая модель выхода летучих
2.2.4. Скорость гомогенного реагирования
2.2.5. Скорость гетерогенного реагирования
2.2.6. Математическая модель газовой фазы
2.3. Начальные и граничные условия
2.4. Аппроксимация уравнений и алгоритм решения
2.5. Параметрическое исследование математической модели
2.5.1. Параметрический анализ
2.5.2. Влияние дискретизации на численное решение
2.5.3. Влияние высоты слоя
2.5.4. Реактор идеального смешения
2.5.5. Влияние метода расчета газофазного реагирования на общее ^ время счета
2.5.6. Оценка роли гетерогенного реагирования
2.6. Оценка адекватности математической модели
2.6.1. Зависимость концентраций реагирующих веществ ^ j ^ в продуктовом газе от расхода дутья
2.6.2. Профили температуры слоя по высоте реактора
2.6.3. Интегральные параметры
2.6.4. Численное моделирование эксперимента № 5
Выводы к разделу 2
3. Экспериментальное исследование процессов тепло-и массообмена ^22 при слоевой газификации угля
3.1. Методика проведения экспериментов и обработка первичных данных
3.1.1. Описание экспериментального стенда
3.1.2. Динамика состава продуктового газа
3.1.3. Определение профиля температуры слоя

3.2. Расчет параметров "обратной тепловой волны"
3.2.1. Удельная производительность газификатора в эксперименте
3.2..2 Скорость "обратной тепловой волны"
3.2.3. Ширина фронта
3.2.4. Скорость нагрева слоя
3.2.5. Состав продуктового газа
3.3. Основные закономерности "обратной тепловой волны"
Выводы к разделу 3
4. Методы интенсификации процессов тепло- и массообмена
4.1. Особенности слоевой газификации с обратным дутьем
4.2. Возможные способы интенсификации процессов тепло- и массообмена ^ и ограничения на их использование
4.3. Расчетное исследование
4.3.1. Обогащенное кислородом дутье
4.3.2. Рециркуляция части продуктового газа
4.3.3. Добавка метана к дутью
4.3.4. Подогрев дутья
4.3.5. Расчет критических расходов дутья
4.4. Экспериментальное исследование процессов тепло- и массообмена j ^ при обогащении дутья кислородом
4.5. Анализ результатов и практические рекомендации
4.6. Оценка самовоспламенения дутья
Выводы к разделу 4
Заключение
Основные обозначения
Литература
ПРИЛОЖЕНИЕ А Дополнительные формулы, использованные в расчетах 198 ПРИЛОЖЕНИЕ Б Результаты экспериментальных исследований
ПРИЛОЖЕНИЕ В Акты внедрения

водится роль регенераторов тепла
Известен термин "гибридная волна горения" /52/, под которым понимается процесс с гомогенной зоной реакции в газе, продуваемом сквозь неподвижный слой катализатора с наличием гетерогенной химической реакции.
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) - это процесс перемещения волны химической реакции по смеси реагентов с образованием твердых конечных продуктов, проводимый с целью синтеза веществ материалов. СВС представляет собой режим протекания сильной экзотермической реакции (реакции горения), в котором тепловыделение локализовано в слое и передается от слоя к слою путем теплопередачи /77, 85/.
Реагенты в СВС-процессах используются в виде тонкодисперсных порошков, тонких пленок, жидкостей и газов. Наиболее распространены два типа систем: смеси порошков и гибридные системы газ-порошок, и два типа горения: безгазо-вое (горение в перемешанных системах без газовыделения или с выделением небольших количеств газа) и фильтрационное (горение в гибридных системах с фильтрационным подводом газообразного реагента к фронту горения).
Известен эффект Алдушина-Сеплярского, заключающийся в существенном превышении адиабатической температуры в зоне горения в результате передачи тепла от продуктов горения к еще непрореагировавшему горючему (сверхадиа-батический режим горения) /83, 159/. Например, при слоевой газификации угля в прямом процессе горячий поток газа, покидающий зону окисления, прогревает вышележащие холодные слои (рис. 1.2 а). В результате в эту зону поступает уже подготовленный уголь, прошедший стадии сушки и пиролиза. Поэтому в прямом процессе можно газифицировать топлива и горючие отходы повышенной влаж-