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第1章 煤气化过程分析1

1.1煤气化工艺过程分析1

1.1.1 推论分析与合成1

1.1.2功能分析2

1.1.3形态分析5

1.1.4煤炭气化过程的共性6

1.1.5气化与燃烧的比较9

1.2固定（移动）床气化工艺10

1.2.1固定（移动）床气化过程的工艺特点10

1.2.2 UGI气化工艺11

1.2.3 Lurgi气化工艺12

1.2.4 BGL气化工艺14

1.3流化床气化工艺16

1.3.1流化床气化过程的工艺特点16

1.3.2 Winkler气化工艺17

1.3.3高温Winkler （HTW）气化工艺18

1.3.4循环流化床（CFB）气化工艺18

1.3.5 KBR输运床气化工艺20

1.3.6灰熔聚气化工艺21

1.4气流床气化工艺26

1.4.1气流床气化过程的工艺特点26

1.4.2气流床气化过程层次机理模型26

1.4.3 K-T气化工艺28

1.4.4Texaco气化工艺28

1.4.5 E-Gas气化工艺30

1.4.6 GSP气化工艺30

1.4.7Shell气化工艺32

1.4.8 Prenflo气化工艺34

1.4.9 Eagle（日立）气化炉36

1.4.10 CCP空气气化炉37

1.4.11TPRI两段干煤粉气化炉37

1.4.12两段分级给氧气化技术38

1.4.13新型多喷嘴对置气化工艺38

1.5气化工艺的评价指标42

1.5.1 碳转化率43

1.5.2冷煤气效率43

1.5.3合成气产出率43

1.6各种煤气化工艺的比较与选择45

1.6.1煤种适应性46

1.6.2合成气的处理46

1.6.3原料消耗47

1.6.4生产强度47

1.6.5煤气化技术选择的基本原则47

1.7煤气化技术的发展趋势49

1.7.1煤气化技术发展面临的主要问题49

1.7.2大型化的技术途径49

1.7.3高温煤气显热回收的技术途径50

1.7.4提高煤种适应性的技术途径50

1.7.5其他煤气化技术51

参考文献51

第2章 煤气化过程的物理化学基础54

2.1煤的结构特性及其对气化过程的影响54

2.1.1煤的结构特性54

2.1.2煤的结构特性对气化过程的影响60

2.2煤气化过程动力学62

2.2.1煤的热解62

2.2.2煤气化过程中的燃烧反应67

2.2.3煤焦的气化反应70

2.3煤气化过程的热力学平衡模型76

2.3.1煤气化过程的独立反应的确定76

2.3.2气化过程的热力学平衡79

2.3.3热力学平衡模型的基本方程83

2.4气化过程的平衡计算与讨论87

2.4.1 平衡计算结果与实际值的比较87

2.4.2平衡条件下工艺条件对水煤浆气化过程的影响88

2.4.3平衡条件下工艺条件对干煤粉气化过程的影响93

2.4.4气化过程中工艺条件的选择97

参考文献98

第3章 炉内射流与湍流多相流动102

3.1自由射流102

3.1.1 卷吸机理103

3.1.2自由射流的发展104

3.1.3湍流自由射流计算105

3.2复杂射流108

3.2.1同轴射流108

3.2.2受限射流109

3.2.3撞击流112

3.3多相湍流115

3.3.1多相流的基本概念115

3.3.2多相湍流动力学特征116

3.3.3多相湍流的实验研究进展119

3.4气化炉内多相湍流射流研究121

3.4.1 炉内湍流流动数值模拟方法121

3.4.2单喷嘴受限多相射流的实验研究与数值模拟126

3.4.3多喷嘴对置式气化炉流场实验研究和数值模拟129

3.4.4 Shell气化炉流场131

3.5流化床气化炉内的流体流动137

3.5.1 流化床的基本概念138

3.5.2流化床简化模型139

3.5.3流化床反应器设计的重要参数140

3.5.4流化床中的传质传热142

参考文献144

第4章 湍流混合及其对复杂气化反应的影响147

4.1 湍流与混合147

4.1.1混合机理147

4.1.2混合特性148

4.1.3湍流、混合与化学反应151

4.2宏观混合与微观混合151

4.2.1宏观混合与微观混合的相互作用151

4.2.2停留时间分布152

4.2.3浓度分布168

4.3高黏度液体的雾化173

4.3.1 液体雾化的概念173

4.3.2雾化过程的破裂模型180

4.3.3雾化性能的表征183

4.4湍流弥散186

4.4.1颗粒弥散基本方程186

4.4.2颗粒弥散过程研究与模拟187

4.4.3稠密气固两相同轴射流颗粒弥散特性188

4.4.4混合对气流床气化过程的影响192

参考文献197

第5章 煤的成浆特性及煤浆制备202

5.1 概况202

5.1.1水煤浆的基本特性202

5.1.2水煤浆制备的技术基础203

5.1.3水煤浆的应用204

5.2水煤浆的成浆性及其影响因素205

5.2.1 煤质对成浆性的影响205

5.2.2煤的成浆浓度经验公式209

5.2.3煤粉粒度分布对成浆性的影响209

5.2.4添加剂对成浆性的影响216

5.3水煤浆添加剂216

5.3.1 分散剂及其作用机理216

5.3.2稳定剂及其作用机理222

5.3.3其他辅助剂224

5.4水煤浆制备工艺225

5.4.1 制浆工艺的分类及基本过程225

5.4.2典型制浆工艺226

5.4.3制浆主要设备230

参考文献236

第6章 煤气化过程中的原料输送239

6.1煤浆的高压输送239

6.1.1水煤浆的流变特性239

6.1.2水煤浆输送过程245

6.2粉煤密相气力输送254

6.2.1 气力输送概述254

6.2.2气力输送的流型与相图256

6.2.3粉煤气力输送的管道压降263

6.2.4粉煤气力输送装置的操作特性272

6.2.5粉煤湿含量对气力输送的影响274

6.2.6粉煤流动特性参数276

参考文献278

第7章 气化炉内熔渣流动与沉积283

7.1灰渣的熔融特性及其影响因素283

7.1.1 灰渣熔融性283

7.1.2灰渣成分对灰熔点的影响284

7.1.3灰熔点的预测286

7.1.4气氛对灰熔融特性的影响287

7.2灰渣黏温特性及其影响因素288

7.2.1 灰渣黏度的主要特性288

7.2.2几种阳离子对灰渣黏温特性影响289

7.2.3气氛对黏温特性的影响291

7.2.4黏度模型292

7.3煤灰在炉内的沉积和结渣过程293

7.3.1 表面结渣过程293

7.3.2影响熔渣沉积的各种因素294

7.3.3熔渣的类型295

7.3.4灰渣的沉积与传热模型295

7.4气流床气化炉内熔渣沉积特点297

7.4.1渣层结构及内部温度分布297

7.4.2熔渣流动厚度变化模型298

7.4.3气流床气化炉内熔渣分布模型298

7.5用石蜡为模拟介质时气流床内沉积的实验研究300

7.6中试装置试验研究301

参考文献302

第8章 气流床气化过程放大与集成305

8.1气流床煤气化过程的基本特征305

8.1.1气化过程的基本特征305

8.1.2气化火焰306

8.1.3气流床气化炉放大基本准则310

8.2水煤浆气化过程313

8.2.1水煤浆喷嘴313

8.2.2气化炉内的流动与反应特征314

8.3粉煤气化过程318

8.3.1粉煤气化烧嘴318

8.3.2 GSP气化炉流场特征319

8.3.3 Shell气化炉流场特征320

8.3.4 Shell粉煤气化炉内化学反应特征321

8.4高温合成气热量回收322

8.4.1 废热锅炉322

8.4.2合成气激冷325

8.5合成气初步净化334

8.5.1合成气初步净化的基本工艺334

8.5.2新型旋风分离器流体特性与分离效率335

8.6多喷嘴对置式水煤浆气化技术的系统集成339

8.6.1 备煤制浆与泵送339

8.6.2气流床气化炉及煤气冷却洗涤339

8.6.3合成气初步净化340

8.6.4黑水热量回收与水处理340

参考文献341

第9章 煤与气态烃和生物质的共同气化345

9.1煤与气态烃共气化的基本原理345

9.1.1 CH4转化反应345

9.1.2煤与CH4共气化的机理346

9.2固定床与流化床中煤与天然气的共气化349

9.2.1固定床中煤与天然气的共气化349

9.2.2流化床中煤与天然气的共气化351

9.3气流床中煤与天然气的共气化352

9.3.1 天然气蒸汽转化工艺352

9.3.2天然气催化部分氧化工艺353

9.3.3天然气非催化部分氧化工艺355

9.3.4气流床中煤与天然气的共气化363

9.4煤与焦炉气的共气化364

9.4.1焦炉气的转化方法364

9.4.2非催化与催化部分氧化工艺比较371

9.4.3气流床中焦炉气与煤的共气化372

9.5煤与生物质共气化373

参考文献376

第10章 气化炉及气化系统模拟379

10.1固定床（移动床）气化炉模拟379

10.1.1固定床气化炉内流动及反应过程描述379

10.1.2固定床气化炉的数学模型382

10.1.3 Lurgi气化炉的一维模拟384

10.2流化床气化炉模拟389

10.2.1 流化床内流动反应过程基本描述389

10.2.2流化床内气固两相流动模拟理论389

10.2.3流化床煤气化过程模型390

10.2.4流化床煤气化过程数值模拟392

10.3气流床气化炉模拟396

10.3.1气流床气化炉数学模型396

10.3.2水煤浆气化炉混合模型模拟401

10.3.3气流床煤气化炉数值模拟403

10.4气流床气化系统过程模拟421

10.4.1 过程系统的稳态模拟技术421

10.4.2气流床煤气化系统描述422

10.4.3气流床煤气化系统模型423

10.4.4多喷嘴对置水煤浆气化工艺模拟425

10.4.5气流床煤气化制备氢气的能耗分析427

10.4.6以气流床粉煤气化为基础的直接还原炼铁过程模拟432

参考文献437