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不同体积分数氧气气化剂下煤炭地下气化过程[火用]分析 被引量:3
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作者 佩金 梁杰 +4 位作者 王皓正 陈晨晨 杨彦群 王翠兰 金永传 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2673-2680,共8页
开展煤炭地下气化过程中能量转化环节效率优化,有利于提高煤炭地下气化系统实际生产效率和经济性。利用煤炭地下气化模型试验系统,进行了不同气化剂氧气体积分数条件下的地下气化模型试验,并结合热力学第1定律和热力学第2定律建立了煤... 开展煤炭地下气化过程中能量转化环节效率优化,有利于提高煤炭地下气化系统实际生产效率和经济性。利用煤炭地下气化模型试验系统,进行了不同气化剂氧气体积分数条件下的地下气化模型试验,并结合热力学第1定律和热力学第2定律建立了煤炭地下气化系统[火用]评价模型。结合实际试验数据和物料平衡、热量平衡、[火用]平衡等理论模型,分析了不同氧气体积分数的气化剂对煤炭地下气化系统[火用]效率及不可逆[火用]损的影响。结果表明,煤炭地下气化系统是具有较高有效能量转化效率的系统;气化剂氧气体积分数是影响煤炭地下气化系统[火用]效率的主要因素之一。在气化剂氧气浓度为40%,60%和80%条件下,煤炭地下气化炉的综合[火用]效率分别为67.47%,73%和78.52%,外供[火用]效率分别为47.36%,61.00%和57.73%,不可逆[火用]损分别为32.53%,27.00%和21.48%。提高氧气体积分数可以显著提高系统的[火用]效率并降低不可逆[火用]损失;在利用纯氧作为气化剂时,地下气化系统[火用]效率可达到84.72%,外供[火用]效率可达68.86%,不可逆[火用]损可低至15.28%。对比地面气化系统,煤炭地下气化系统的有效能转换率大于高炉系统和发生炉系统、低于焦炉煤气的生产过程。水碳比是影响外供[火用]的主要因素之一,通过提高绝热燃烧温度、减少煤炭地下气化系统的热量损失和提高传热系数可以降低不可逆[火用]损。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 气化剂 氧气体积分数 [火用]效率 不可逆[火用]损
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煤炭地下气化双层注气管传热特性研究 被引量:2
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作者 陈晨晨 梁杰 +4 位作者 王翠兰 金永传 王皓正 佩金 白煜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期486-494,共9页
强制氧化点火技术是在地面将空气或富氧气体加热到一定温度后,通过双层注气管的内管输送到地下煤层,对煤层进行强制氧化直至煤层着火。为获得煤炭地下气化强制氧化点火技术的工艺参数,对双层注气管装置的传热特性进行试验研究,获得了2... 强制氧化点火技术是在地面将空气或富氧气体加热到一定温度后,通过双层注气管的内管输送到地下煤层,对煤层进行强制氧化直至煤层着火。为获得煤炭地下气化强制氧化点火技术的工艺参数,对双层注气管装置的传热特性进行试验研究,获得了2种不同介质在不同注气条件下的流体温度参数,分析了双层注气管内空气和氧气介质的传热过程,计算了不同条件下对应的双层注气管内管传热局部热损失及换热系数,基于傅里叶传热理论建立了二维圆柱体系下圆管内充分发展的稳定流动时流体温度的计算模型,得出了1000 m的双层注气管的流体温度参数。结果表明,氧气的温度上升速率明显比空气快,并且达到稳定状态时的温度也更高;随着流体流速的增加,注气管出口流体温度随之升高;局部换热系数逐渐降低并在过渡流区域逐渐稳定趋于定值,其中空气约为42.229 W/(m^(2)·℃),氧气约为41.384 W/(m^(2)·℃);局部热损失随着距离的延伸逐渐减小,其中热空气的稳定热损值为3.28 J/s,热氧气的稳定热损值为2.68 J/s;试验温度分布值与理论温度计算模型结果的相对误差小于2%,基于建立的温度计算模型得出当双层注气管距离达到1000 m时空气出口温度约为104.52℃,氧气出口温度约为114.36℃。上述结果可以为强制氧化点火技术的工程应用提供借鉴。 展开更多
关键词 双层注气管 强制对流传热 热损失 换热系数 理论模型
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