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煤炭氣化技術(shù):理論與工程

出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版時間：2025-02-01
開本： 其他 頁數(shù)： 538
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煤炭氣化技術(shù):理論與工程 版權(quán)信息

煤炭氣化技術(shù):理論與工程 內(nèi)容簡介

本書是“煤炭清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)叢書”的分冊之一，集理論探討與工程實踐于一體，系統(tǒng)介紹了煤氣化技術(shù)的*新進展和工程應(yīng)用。本書通過過程分析提出了煤氣化技術(shù)一百余年來發(fā)展的共性問題：原料穩(wěn)定高效輸送、煤炭高效快速氣化、粗合成氣能量回收與除塵。之后以大型氣流床氣化技術(shù)為主線，結(jié)合作者團隊三十余年的研究成果，系統(tǒng)闡述了煤氣化技術(shù)的物理化學(xué)基礎(chǔ)、爐內(nèi)射流與湍流多相流動、湍流混合及其對復(fù)雜氣化反應(yīng)的影響、水煤漿制備與輸送、粉煤的流動特性及其密相氣力輸送、氣化爐內(nèi)熔渣流動與沉積、氣流床氣化過程放大與集成、煤與氣態(tài)烴的共氣化、氣化爐及氣化系統(tǒng)模擬優(yōu)化、大型煤氣化技術(shù)的工程應(yīng)用等內(nèi)容。書中詳細分析了不同煤氣化技術(shù)的特點和共性，探討了煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向。 本書在緊密結(jié)合國內(nèi)外煤氣化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，充分融合了國內(nèi)近年來在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究突破與工程應(yīng)用進展，理論與實踐并重，可供煤化工領(lǐng)域的研究、設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)人員，尤其是從事煤氣化技術(shù)開發(fā)、設(shè)備設(shè)計和工程設(shè)計的技術(shù)人員參考。

煤炭氣化技術(shù):理論與工程 目錄

1煤氣化過程分析0011.1煤氣化工藝過程分析0011.1.1推論分析與合成0011.1.2功能分析0021.1.3形態(tài)分析0051.1.4煤氣化過程的共性0061.1.5氣化與燃燒的比較0091.2固定（移動）床氣化工藝0091.2.1固定（移動）床氣化工藝發(fā)展歷史0101.2.2主要的固定床氣化工藝0101.2.3固定（移動）床氣化工藝特點0111.3流化床氣化工藝0131.3.1流化床氣化工藝發(fā)展歷史0131.3.2主要的流化床氣化工藝0141煤氣化過程分析0011.1煤氣化工藝過程分析0011.1.1推論分析與合成0011.1.2功能分析0021.1.3形態(tài)分析0051.1.4煤氣化過程的共性0061.1.5氣化與燃燒的比較0091.2固定（移動）床氣化工藝0091.2.1固定（移動）床氣化工藝發(fā)展歷史0101.2.2主要的固定床氣化工藝0101.2.3固定（移動）床氣化工藝特點0111.3流化床氣化工藝0131.3.1流化床氣化工藝發(fā)展歷史0131.3.2主要的流化床氣化工藝0141.3.3流化床氣化工藝特點0171.4氣流床氣化工藝0181.4.1氣流床氣化工藝發(fā)展歷史0181.4.2國內(nèi)外主流的氣流床氣化技術(shù)0201.4.3氣流床氣化過程層次機理模型0251.4.4氣流床氣化工藝特點0261.5其他煤氣化技術(shù)進展0261.5.1地下氣化0271.5.2催化氣化0271.5.3加氫氣化技術(shù)0281.5.4超臨界氣化0291.5.5等離子體氣化0291.5.6化學(xué)鏈氣化0301.6氣化工藝的評價指標0311.6.1碳轉(zhuǎn)化率0311.6.2冷煤氣效率0311.6.3合成氣產(chǎn)出率0311.7典型煤氣化工藝的比較與選擇0331.7.1煤種適應(yīng)性0341.7.2合成氣的處理0341.7.3原料消耗0351.7.4生產(chǎn)強度0351.7.5煤氣化技術(shù)選擇的基本原則0361.8煤氣化技術(shù)展望036參考文獻038 2煤氣化過程的物理化學(xué)基礎(chǔ)0452.1煤的結(jié)構(gòu)特性及其對氣化過程的影響0452.1.1煤的結(jié)構(gòu)特性0452.1.2煤的結(jié)構(gòu)特性對氣化過程的影響0512.2煤氣化過程動力學(xué)0522.2.1煤的熱解0522.2.2煤氣化過程中的燃燒反應(yīng)0572.2.3煤焦的氣化反應(yīng)0602.2.4氣流床條件下煤氣化反應(yīng)特性0682.3煤和生物質(zhì)共氣化0712.3.1共熱解特性及協(xié)同作用0722.3.2共熱解過程對共氣化反應(yīng)的影響0722.3.3混合焦共氣化反應(yīng)特性及協(xié)同作用0742.3.4煤和生物質(zhì)共氣化協(xié)同機理0742.4煤氣化過程的熱力學(xué)平衡模型0762.4.1煤氣化過程的獨立反應(yīng)的確定0772.4.2氣化過程的熱力學(xué)平衡0802.4.3熱力學(xué)平衡模型的基本方程0832.5氣化過程的平衡計算與討論0862.5.1平衡計算結(jié)果與實際值的比較0872.5.2平衡條件下工藝條件對水煤漿氣化過程的影響0872.5.3平衡條件下工藝條件對干煤粉氣化過程的影響0932.5.4氣化過程中工藝條件的選擇097參考文獻097 3爐內(nèi)射流與湍流多相流動1033.1自由射流1033.1.1卷吸機理1043.1.2自由射流的發(fā)展1053.1.3湍流自由射流計算1053.2復(fù)雜射流1093.2.1同軸射流1093.2.2受限射流1103.2.3撞擊流1123.3多相湍流1163.3.1多相流的基本概念1163.3.2多相湍流動力學(xué)特征1173.3.3多相湍流的實驗研究進展1203.4氣化爐內(nèi)多相湍流射流研究1213.4.1爐內(nèi)湍流流動數(shù)值模擬方法1213.4.2單噴嘴受限多相射流的實驗研究與數(shù)值模擬1263.4.3多噴嘴對置式氣化爐流場實驗研究和數(shù)值模擬1293.4.4Shell氣化爐流場1323.5流化床氣化爐內(nèi)的流體流動1373.5.1流化床的基本概念1373.5.2流化床簡化模型1383.5.3流化床反應(yīng)器設(shè)計的重要參數(shù)1393.5.4流化床中的傳質(zhì)傳熱1413.5.5典型流化床氣化爐流動過程模擬142參考文獻147 4湍流混合及其對復(fù)雜氣化反應(yīng)的影響1504.1湍流與混合1504.1.1混合機理1504.1.2混合特性1514.1.3湍流、混合與化學(xué)反應(yīng)1544.2宏觀混合與微觀混合1544.2.1宏觀混合與微觀混合的相互作用1544.2.2停留時間分布1554.2.3濃度分布1694.3高黏度液體的霧化1744.3.1液體霧化的概念1744.3.2霧化過程的破裂模型1824.3.3霧化性能的表征1854.4湍流彌散1884.4.1顆粒彌散基本方程1884.4.2顆粒彌散過程研究與模擬1894.4.3氣包粉型稠密氣固兩相同軸射流1904.4.4粉包氣型稠密氣固兩相同軸射流1944.4.5稠密顆粒撞擊流1974.5混合對氣流床氣化過程的影響2004.5.1氣化過程分析2004.5.2流動模型與反應(yīng)特征2014.5.3氣化爐內(nèi)微觀與宏觀混合時間2014.5.4宏觀混合與燃料揮發(fā)的時間尺度估算2024.5.5氣化爐內(nèi)微觀混合時間尺度的估算2024.5.6氣化爐中各反應(yīng)區(qū)的特征2044.5.7停留時間分布對氣化過程的影響205參考文獻205 5水煤漿制備與輸送2115.1概況2115.1.1水煤漿的基本特性2115.1.2水煤漿制備的技術(shù)基礎(chǔ)2125.1.3水煤漿的應(yīng)用2135.2水煤漿的成漿性及其影響因素2135.2.1煤質(zhì)對成漿性的影響2145.2.2煤的成漿濃度經(jīng)驗公式2175.2.3煤粉粒度分布對成漿性的影響2185.2.4添加劑對成漿性的影響2235.3水煤漿添加劑2245.3.1分散劑及其作用機理2245.3.2穩(wěn)定劑及其作用機理2295.3.3其他輔助劑2315.4水焦?jié){的特性2325.4.1石油焦的成漿濃度2325.4.2影響石油焦成漿特性的因素2335.4.3水焦?jié){的穩(wěn)定性2345.5高濃度有機廢液制水煤漿2355.5.1廢水對水煤漿成漿性的影響2355.5.2煤種對廢水制備水煤漿的影響2375.5.3分散劑對廢水制備水煤漿的影響2385.5.4復(fù)配分散劑對廢水制備水煤漿的影響2395.6水煤漿制備工藝2405.6.1制漿工藝的分類及基本過程2405.6.2典型制漿工藝2415.6.3制漿主要設(shè)備2445.7煤漿的輸送2485.7.1水煤漿的流變特性2485.7.2水煤漿輸送過程253參考文獻263 6粉煤的流動特性及其密相氣力輸送2676.1粉煤的流動特性2676.1.1流動性表征方法2686.1.2流動性影響因素2716.2粉煤密相氣力輸送2766.2.1氣力輸送概述2776.2.2氣力輸送的流型與相圖2786.2.3粉煤氣力輸送的管道壓降2876.2.4粉煤氣力輸送裝置的操作特性2946.3粉煤加壓氣力輸送工程應(yīng)用302參考文獻303 7氣化爐內(nèi)熔渣流動與沉積3067.1灰渣的熔融特性及其影響因素3067.1.1灰渣熔融性3067.1.2灰渣成分對灰熔點的影響3077.1.3灰熔點的預(yù)測3097.1.4氣氛對灰熔融特性的影響3107.1.5冷卻降溫過程中熔渣結(jié)晶過程3127.2灰渣黏溫特性及其影響因素3137.2.1灰渣黏度的主要特性3137.2.2幾種陽離子對灰渣黏溫特性影響3147.2.3氣氛對黏溫特性的影響3167.2.4黏度模型3177.2.5熔渣的臨界黏度溫度（Tcv）3197.3煤灰在爐內(nèi)的沉積和結(jié)渣過程3207.3.1表面結(jié)渣過程3207.3.2影響熔渣沉積的各種因素3217.3.3熔渣的類型3217.3.4灰渣的沉積與傳熱模型3227.4氣流床氣化爐內(nèi)熔渣沉積特點3247.4.1渣層結(jié)構(gòu)及內(nèi)部溫度分布3247.4.2熔渣流動厚度變化模型3257.4.3氣流床氣化爐內(nèi)熔渣分布模型3257.5用模擬介質(zhì)對氣流床內(nèi)沉積過程的研究3267.6中試裝置試驗研究327參考文獻328 8氣流床氣化過程放大與集成3338.1氣流床煤氣化過程的基本特征3338.1.1氣化過程的基本特征3338.1.2氣化火焰3348.1.3氣流床氣化爐放大基本準則3398.2水煤漿氣化過程3428.2.1水煤漿噴嘴3428.2.2氣化爐內(nèi)的流動與反應(yīng)特征3438.3粉煤氣化過程3478.3.1粉煤氣化燒嘴3478.3.2GSP氣化爐流場特征3488.3.3Shell氣化爐流場特征3498.3.4Shell粉煤氣化爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)特征3508.4高溫合成氣熱量回收3508.4.1廢熱鍋爐3518.4.2合成氣激冷3538.5合成氣初步凈化3648.5.1合成氣初步凈化的基本工藝3648.5.2新型旋風分離器流體特性與分離效率3658.5.3板式洗滌塔的洗滌特性3698.6多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的系統(tǒng)集成3728.6.1備煤制漿與泵送3738.6.2氣流床氣化爐及煤氣冷卻洗滌3738.6.3合成氣初步凈化3738.6.4黑水熱量回收與水處理373參考文獻374 9煤與氣態(tài)烴的共同氣化3789.1煤與氣態(tài)烴共氣化的基本原理3789.1.1甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)3789.1.2煤與甲烷共氣化的機理3799.2固定床與流化床中煤與天然氣的共氣化3829.2.1固定床中煤與天然氣的共氣化3829.2.2流化床中煤與天然氣的共氣化3849.3氣流床中煤與天然氣的共氣化3859.3.1天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化工藝3859.3.2天然氣催化部分氧化工藝3869.3.3天然氣非催化部分氧化工藝3889.3.4氣流床中煤與天然氣的共氣化3949.4煤與焦爐氣的共氣化3969.4.1焦爐氣的轉(zhuǎn)化方法3969.4.2非催化與催化部分氧化工藝比較4039.4.3氣流床中焦爐氣與煤的共氣化4049.5煤與氣態(tài)烴共氣化應(yīng)用建議405參考文獻406 10氣化爐及氣化系統(tǒng)模擬40810.1固定床(移動床)氣化爐模擬40810.1.1固定床氣化爐內(nèi)流動及反應(yīng)過程描述40810.1.2固定床氣化爐的數(shù)學(xué)模型41110.1.3Lurgi氣化爐的一維模擬41310.2流化床氣化爐模擬41710.2.1流化床內(nèi)流動反應(yīng)過程基本描述41710.2.2流化床內(nèi)氣固兩相流動模擬理論41810.2.3流化床煤氣化過程模型41910.2.4流化床煤氣化過程數(shù)值模擬42110.3氣流床氣化爐模擬42410.3.1氣流床氣化爐數(shù)學(xué)模型42410.3.2基于混合模型的水煤漿氣化爐模擬42910.3.3氣流床煤氣化爐數(shù)值模擬43210.3.4基于降階模型的氣流床氣化爐模擬45210.3.5基于熔渣界面反應(yīng)的氣流床氣化爐模擬45710.4氣流床氣化系統(tǒng)過程模擬46310.4.1過程系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模擬技術(shù)46310.4.2氣流床煤氣化系統(tǒng)描述46510.4.3氣流床煤氣化系統(tǒng)模型46610.4.4多噴嘴對置水煤漿氣化工藝模擬46810.4.5氣流床煤氣化制備氫氣的能耗分析47010.4.6以氣流床粉煤氣化為基礎(chǔ)的直接還原煉鐵過程模擬47510.5氣流床氣化爐動態(tài)模擬47910.5.1基本模型47910.5.2多噴嘴對置水煤漿氣化爐異常工況動態(tài)模擬47910.5.3多噴嘴對置水煤漿帶壓連投過程動態(tài)模擬482參考文獻487 11煤氣化技術(shù)的工程化及其應(yīng)用49311.1水煤漿加壓氣化技術(shù)49311.1.1水煤漿加壓氣化技術(shù)特點49311.1.2引進水煤漿氣化技術(shù)在國內(nèi)的工程應(yīng)用49411.1.3國內(nèi)自主水煤漿氣化技術(shù)的開發(fā)及工程應(yīng)用49811.2粉煤加壓氣化技術(shù)50611.2.1粉煤加壓氣化技術(shù)特點50611.2.2引進粉煤加壓氣化技術(shù)在國內(nèi)的工程應(yīng)用50711.2.3國內(nèi)自主粉煤氣化技術(shù)的開發(fā)及工程應(yīng)用51011.3固定床氣化技術(shù)51711.3.1固定床氣化技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展51711.3.2Lurgi加壓固定床氣化技術(shù)工程應(yīng)用51911.3.3BGL固定床熔渣氣化技術(shù)工程應(yīng)用52111.4流化床氣化技術(shù)52311.4.1灰熔聚流化床氣化技術(shù)52311.4.2循環(huán)流化床氣化技術(shù)52711.5煤氣化技術(shù)工程應(yīng)用的啟示531參考文獻532
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煤炭氣化技術(shù):理論與工程 作者簡介

王輔臣，華東理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授，我國煤化工界有重要國際影響的學(xué)術(shù)帶頭人，國內(nèi)首套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)大型煤氣化技術(shù)的主要發(fā)明人之一。長期從事煤等含碳原料氣化的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，取得了工程化和產(chǎn)業(yè)化的重要成果，打破國外技術(shù)壟斷。2次擔任國家973 計劃項目首席科學(xué)家、先后入選國家 級人才、創(chuàng)新團隊“大規(guī)模煤氣化及煤基合成反應(yīng)器”負責人、科技部重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊“大型煤氣化技術(shù)研究開發(fā)”負責人、新世紀百千萬人才工程國家 級人選、新世紀優(yōu)秀人才計劃入選者、上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人，F(xiàn)任含碳廢棄物資源化零碳利用工程研究中心主任、大型煤氣化及煤基新材料國家工程研究中心副主任，兼任上海市化學(xué)化工學(xué)會理事及能源化工專業(yè)委員會主任、中國化工學(xué)會煤化工專業(yè)委員會副主任、中國煤炭加工利用協(xié)會煤化工專業(yè)委員會副主任。曾獲國家科技進步二等獎2項（排名1、8），省部級科技進步一等獎8項（3項排名1）。

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