本書主要討論低階煤流化床氣化過程中涉及的理論知識與工業(yè)運行中較常遇到的工程問題。首先介紹了我國低階煤的類型、賦存、煤質(zhì)特點、常見加工利用方式以及影響其大規(guī)模開發(fā)利用的主要因素；詳細(xì)介紹了多組分最小流化速度計算和混合分離特性，溫度、壓力等對低階煤氣化的影響，詳細(xì)總結(jié)了常用的氣化動力學(xué)模型及其特點。重點介紹了流化床反應(yīng)器的特點及其在低階煤高效利用中的重要性，全面總結(jié)了適用于低階煤氣化的其他反應(yīng)器及其特點，同時介紹了低階煤氣化反應(yīng)器建模的常用模塊模型。
此外，借助在我國工業(yè)化的低階煤流化床氣化爐上，全方位實時采集的氣化爐開車和平穩(wěn)運行的160個小時的運行數(shù)據(jù)，分析了氣化爐運行的穩(wěn)定性、最佳操作條件、物料和熱量的平衡及工藝技術(shù)指標(biāo)等。并對工業(yè)化低階煤流化床氣化爐的飛灰問題、工業(yè)化低階煤流化床氣化爐的熔融結(jié)渣問題進(jìn)行了分析。
最后，針對工業(yè)化低階煤流化床氣化合成氣制甲醇時的馳放氣及非滲透氣利用問題，探討了最佳的利用方案。
程相龍，河南城建學(xué)院，副教授、高工，一直從事煤炭氣化方面的工作，在大型煤化工企業(yè)一線工作7年，熟悉國內(nèi)外氣化技術(shù)的發(fā)展歷史及動態(tài)，熟悉化工企業(yè)大型設(shè)備安裝調(diào)試及維護(hù)。從事煤化工相關(guān)的科研和教學(xué)工作，主講《煤化學(xué)》《煤化工工藝學(xué)》《潔凈煤技術(shù)》和《化工原理》等課程。參與河南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度一般課題一項。主持河南省重點研發(fā)與推廣（科技攻關(guān)）專項項目1項，煤鹽資源高效利用河南省重點實驗室開放課題2項。參與國家科技部支撐計劃項目1項。近5年來，共發(fā)表論文17篇（一作），其中SCI/EI論文9篇，其中1篇論文榮獲國家科技部“領(lǐng)跑者5000——中國精品科技期刊學(xué)術(shù)論文”；獲得授權(quán)發(fā)明專利5個。
第一章低階煤的資源特點與常見加工利用方式1
第一節(jié)我國低階煤資源特點1
一、我國低階煤賦存分布1
二、我國低階煤的煤質(zhì)特點2
三、開發(fā)低階煤利用技術(shù)的重要意義2
第二節(jié)低階煤常見加工利用方式3
一、用作燃料3
二、干燥提質(zhì)3
三、熱解(干餾)提質(zhì)4
四、低階煤氣化5
五、褐煤成型5
六、直接液化5
七、溶劑抽提6
八、無灰煤技術(shù)6
九、熱溶催化轉(zhuǎn)化工藝6
十、制備吸附劑7
十一、制備水煤漿7
第三節(jié)低階煤大規(guī)模開發(fā)利用的影響因素7
一、利好的國家政策7
二、稀缺的水資源9
三、“挑肥揀瘦”的煤氣化技術(shù)10
四、難破解的能耗高難題 11
五、昂貴的投資、土地12
參考文獻(xiàn)13
第二章低階煤高效利用的流化床煤氣化技術(shù)16
第一節(jié)煤氣化技術(shù)的分類與特點16
第二節(jié)低階煤用作氣化原料的優(yōu)勢18
第三節(jié)流化床煤氣化技術(shù)的先進(jìn)性19
一、廣泛的煤種適應(yīng)性19
二、較高的能耗效率21
三、巨大的應(yīng)用市場22
第四節(jié)流化床煤氣化技術(shù)工業(yè)化歷程24
一、中科院灰熔聚氣化技術(shù)24
二、U-GAS氣化技術(shù)27
參考文獻(xiàn)28
第三章流化床最小流化速度30
第一節(jié)流態(tài)化及流化床30
第二節(jié)最小流化速度定義及測定32
一、最小流化速度定義32
二、最小流化速度的測定33
第三節(jié)單組分最小流化速度33
一、對單顆粒受力分析33
二、對床層受力分析34
三、兩類計算方法的比較35
第四節(jié)雙組分最小流化速度的計算39
一、平均物性法39
二、關(guān)聯(lián)法40
三、兩種方法的比較40
四、兩種方法的應(yīng)用情況41
第五節(jié)雙組分最小流化速度新計算方法42
一、不規(guī)則顆粒的流化特性42
二、雙組分最小流化速度預(yù)測式的推導(dǎo)43
三、新公式預(yù)測的準(zhǔn)確性46
參考文獻(xiàn)49
第四章流化床中顆�；旌咸匦�51
第一節(jié)混合特性定義51
第二節(jié)兩組分混合特性52
一、兩組分混合特性的影響因素52
二、兩組分混合特性的定量描述53
三、兩組分混合特性的機理與模型55
第三節(jié)三組分混合特性的描述57
一、描述三組分混合特性的參數(shù)57
二、三組分混合特性參數(shù)的實際應(yīng)用58
第四節(jié)影響三組分混合特性的因素59
一、各組分含量對混合的影響59
二、各組分粒徑對混合的影響60
三、操作氣速對混合的影響62
參考文獻(xiàn)63
第五章低階煤流化床氣化影響因素及氣化動力學(xué)65
第一節(jié)低階煤流化床氣化的影響因素65
一、反應(yīng)氣氛65
二、氣化溫度67
三、氣化壓力68
四、揮發(fā)分-半焦相互作用69
五、其他影響因素70
第二節(jié)低階煤氣化動力學(xué)模型71
一、均相模型71
二、未反應(yīng)收縮核模型72
三、混合模型73
四、隨機孔模型74
五、氣化機理模型75
六、分布活化能模型77
七、冪函數(shù)模型78
八、半經(jīng)驗?zāi)Ｐ?8
九、小結(jié)78
參考文獻(xiàn)79
第六章低階煤流化床氣化反應(yīng)器及模型85
第一節(jié)低階煤氣化常用反應(yīng)器類型85
一、夾帶流反應(yīng)器85
二、流化床反應(yīng)器88
三、流化床-固定床反應(yīng)器94
四、常壓/加壓熱重98
五、絲網(wǎng)反應(yīng)器101
六、其他反應(yīng)器104
七、小結(jié)105
第二節(jié)低階煤氣化過程反應(yīng)器建模常用方法108
一、煤灰熔融結(jié)渣性預(yù)測模型及其對氣化溫度的影響109
二、氣固相流動特點111
三、反應(yīng)區(qū)域模型112
四、快速熱解模型113
五、氣固反應(yīng)模型113
六、氣相反應(yīng)模型116
七、熱量傳遞模型與能量衡算117
參考文獻(xiàn)117
第七章低階煤流化床氣化過程穩(wěn)定性分析126
第一節(jié)低階煤流化床氣化爐溫爐壓波動研究126
一、工業(yè)氣化原料和工藝126
二、氣化結(jié)果與分析127
三、小結(jié)134
第二節(jié)氣化劑量對流化床工業(yè)氣化過程爐溫爐壓影響135
一、水蒸氣量對爐溫的影響135
二、氧氣量對爐溫的影響137
三、水蒸氣量和氧氣量對爐壓的影響138
四、結(jié)論140
第三節(jié)流化床工業(yè)氣化試驗工藝計算過程分析140
一、工藝計算界區(qū)140
二、物料衡算141
三、熱量衡算142
四、工藝過程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算143
五、小結(jié)144
參考文獻(xiàn)144
第八章低階煤流化床氣化飛灰加工途徑分析146
第一節(jié)飛灰來源及加工方式探討146
第二節(jié)飛灰的圓盤造粒、對輥造粒147
一、造粒原料及工藝147
二、圓盤與對輥造粒工藝的適宜操作條件148
三、造粒產(chǎn)品性能分析150
四、兩種造粒工藝比較和經(jīng)濟(jì)性分析153
五、小結(jié)155
第三節(jié)飛灰的液壓造粒155
一、造粒原料與工藝155
二、液壓造粒工藝的適宜操作條件156
三、造粒產(chǎn)品性能分析158
四、經(jīng)濟(jì)性分析161
五、小結(jié)163
參考文獻(xiàn)163
第九章低階煤灰熔融特性及其對流化床氣化的影響165
第一節(jié)低階煤灰的組成以及各種礦物的熱行為165
第二節(jié)影響低階煤灰熔融性的因素168
一、化學(xué)組成對煤灰熔融性的影響168
二、礦物組成對煤灰熔融性的影響169
三、氣氛對煤灰熔融性的影響170
四、灰中焦含量對煤灰熔融性的影響171
第三節(jié)煤灰熔融性的預(yù)測方法171
一、參數(shù)法171
二、線性回歸法171
三、三元相圖法172
四、SiO2-Al2O3型礦物法174
第四節(jié)混灰熔融性的預(yù)測176
一、不同灰樣在三元相圖上的位置177
二、混灰熔點與三元相圖預(yù)測值的比較178
三、不同氣氛下混灰熔點實驗值與三元相圖預(yù)測的比較181
四、利用灰成分預(yù)測混灰熔點182
五、小結(jié)184
第五節(jié)低階煤灰熔融性對流化床氣化的影響185
參考文獻(xiàn)188
第十章低階煤流化床氣化甲醇馳放氣及非滲透氣的高效利用193
第一節(jié)馳放氣特點及組成193
第二節(jié)馳放氣利用方案194
一、直接分離路線194
二、馳放氣發(fā)電196
第三節(jié)馳放氣提氫后非滲透氣的高效利用199
一、非滲透氣的組成199
二、三種利用方案的工藝可行性探討200
三、三種方案能耗、運行成本、效益比較203
參考文獻(xiàn)204
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