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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