煤炭气化技术：理论与工程
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作者王辅臣、于广锁、龚欣 等 编著 著
出版社化学工业出版社
ISBN9787122467508
出版时间2025-02
装帧平装
开本其他
定价268元
货号1203473276
上书时间2024-12-21
商品详情
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作者简介
王辅臣，华东理工大学资源与环境学院教授，我国煤化工界有重要国际影响的学术带头人，国内首套具有完全自主知识产权大型煤气化技术的主要发明人之一。长期从事煤等含碳原料气化的应用基础研究和技术开发，取得了工程化和产业化的重要成果，打破国外技术垄断。2次担任国家973 计划项目首席科学家、先后入选国家 级人才、教育部创新团队“大规模煤气化及煤基合成反应器”负责人、科技部重点领域创新团队“大型煤气化技术研究开发”负责人、新世纪百千万人才工程国家 级人选、教育部新世纪优秀人才计划入选者、上海市优秀学科带头人。现任含碳废弃物资源化零碳利用教育部工程研究中心主任、大型煤气化及煤基新材料国家工程研究中心副主任，兼任上海市化学化工学会理事及能源化工专业委员会主任、中国化工学会煤化工专业委员会副主任、中国煤炭加工利用协会煤化工专业委员会副主任。曾获国家科技进步二等奖2项（排名1、8），省部级科技进步一等奖8项（3项排名1）。
目录
1煤气化过程分析001
1.1煤气化工艺过程分析001
1.1.1推论分析与合成001
1.1.2功能分析002
1.1.3形态分析005
1.1.4煤气化过程的共性006
1.1.5气化与燃烧的比较009
1.2固定（移动）床气化工艺009
1.2.1固定（移动）床气化工艺发展历史010
1.2.2主要的固定床气化工艺010
1.2.3固定（移动）床气化工艺特点011
1.3流化床气化工艺013
1.3.1流化床气化工艺发展历史013
1.3.2主要的流化床气化工艺014
1.3.3流化床气化工艺特点017
1.4气流床气化工艺018
1.4.1气流床气化工艺发展历史018
1.4.2国内外主流的气流床气化技术020
1.4.3气流床气化过程层次机理模型025
1.4.4气流床气化工艺特点026
1.5其他煤气化技术进展026
1.5.1地下气化027
1.5.2催化气化027
1.5.3加氢气化技术028
1.5.4超临界气化029
1.5.5等离子体气化029
1.5.6化学链气化030
1.6气化工艺的评价指标031
1.6.1碳转化率031
1.6.2冷煤气效率031
1.6.3合成气产出率031
1.7典型煤气化工艺的比较与选择033
1.7.1煤种适应性034
1.7.2合成气的处理034
1.7.3原料消耗035
1.7.4生产强度035
1.7.5煤气化技术选择的基本原则036
1.8煤气化技术展望036
参考文献038
2煤气化过程的物理化学基础045
2.1煤的结构特性及其对气化过程的影响045
2.1.1煤的结构特性045
2.1.2煤的结构特性对气化过程的影响051
2.2煤气化过程动力学052
2.2.1煤的热解052
2.2.2煤气化过程中的燃烧反应057
2.2.3煤焦的气化反应060
2.2.4气流床条件下煤气化反应特性068
2.3煤和生物质共气化071
2.3.1共热解特性及协同作用072
2.3.2共热解过程对共气化反应的影响072
2.3.3混合焦共气化反应特性及协同作用074
2.3.4煤和生物质共气化协同机理074
2.4煤气化过程的热力学平衡模型076
2.4.1煤气化过程的独立反应的确定077
2.4.2气化过程的热力学平衡080
2.4.3热力学平衡模型的基本方程083
2.5气化过程的平衡计算与讨论086
2.5.1平衡计算结果与实际值的比较087
2.5.2平衡条件下工艺条件对水煤浆气化过程的影响087
2.5.3平衡条件下工艺条件对干煤粉气化过程的影响093
2.5.4气化过程中工艺条件的选择097
参考文献097
3炉内射流与湍流多相流动103
3.1自由射流103
3.1.1卷吸机理104
3.1.2自由射流的发展105
3.1.3湍流自由射流计算105
3.2复杂射流109
3.2.1同轴射流109
3.2.2受限射流110
3.2.3撞击流112
3.3多相湍流116
3.3.1多相流的基本概念116
3.3.2多相湍流动力学特征117
3.3.3多相湍流的实验研究进展120
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
3.4.4Shell气化炉流场132
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137
3.5.2流化床简化模型138
3.5.3流化床反应器设计的重要参数139
3.5.4流化床中的传质传热141
3.5.5典型流化床气化炉流动过程模拟142
参考文献147
4湍流混合及其对复杂气化反应的影响150
4.1湍流与混合150
4.1.1混合机理150
4.1.2混合特性151
4.1.3湍流、混合与化学反应154
4.2宏观混合与微观混合154
4.2.1宏观混合与微观混合的相互作用154
4.2.2停留时间分布155
4.2.3浓度分布169
4.3高黏度液体的雾化174
4.3.1液体雾化的概念174
4.3.2雾化过程的破裂模型182
4.3.3雾化性能的表征185
4.4湍流弥散188
4.4.1颗粒弥散基本方程188
4.4.2颗粒弥散过程研究与模拟189
4.4.3气包粉型稠密气固两相同轴射流190
4.4.4粉包气型稠密气固两相同轴射流194
4.4.5稠密颗粒撞击流197
4.5混合对气流床气化过程的影响200
4.5.1气化过程分析200
4.5.2流动模型与反应特征201
4.5.3气化炉内微观与宏观混合时间201
4.5.4宏观混合与燃料挥发的时间尺度估算202
4.5.5气化炉内微观混合时间尺度的估算202
4.5.6气化炉中各反应区的特征204
4.5.7停留时间分布对气化过程的影响205
参考文献205
5水煤浆制备与输送211
5.1概况211
5.1.1水煤浆的基本特性211
5.1.2水煤浆制备的技术基础212
5.1.3水煤浆的应用213
5.2水煤浆的成浆性及其影响因素213
5.2.1煤质对成浆性的影响214
5.2.2煤的成浆浓度经验公式217
5.2.3煤粉粒度分布对成浆性的影响218
5.2.4添加剂对成浆性的影响223
5.3水煤浆添加剂224
5.3.1分散剂及其作用机理224
5.3.2稳定剂及其作用机理229
5.3.3其他辅助剂231
5.4水焦浆的特性232
5.4.1石油焦的成浆浓度232
5.4.2影响石油焦成浆特性的因素233
5.4.3水焦浆的稳定性234
5.5高浓度有机废液制水煤浆235
5.5.1废水对水煤浆成浆性的影响235
5.5.2煤种对废水制备水煤浆的影响237
5.5.3分散剂对废水制备水煤浆的影响238
5.5.4复配分散剂对废水制备水煤浆的影响239
5.6水煤浆制备工艺240
5.6.1制浆工艺的分类及基本过程240
5.6.2典型制浆工艺241
5.6.3制浆主要设备244
5.7煤浆的输送248
5.7.1水煤浆的流变特性248
5.7.2水煤浆输送过程253
参考文献263
6粉煤的流动特性及其密相气力输送267
6.1粉煤的流动特性267
6.1.1流动性表征方法268
6.1.2流动性影响因素271
6.2粉煤密相气力输送276
6.2.1气力输送概述277
6.2.2气力输送的流型与相图278
6.2.3粉煤气力输送的管道压降287
6.2.4粉煤气力输送装置的操作特性294
6.3粉煤加压气力输送工程应用302
参考文献303
7气化炉内熔渣流动与沉积306
7.1灰渣的熔融特性及其影响因素306
7.1.1灰渣熔融性306
7.1.2灰渣成分对灰熔点的影响307
7.1.3灰熔点的预测309
7.1.4气氛对灰熔融特性的影响310
7.1.5冷却降温过程中熔渣结晶过程312
7.2灰渣黏温特性及其影响因素313
7.2.1灰渣黏度的主要特性313
7.2.2几种阳离子对灰渣黏温特性影响314
7.2.3气氛对黏温特性的影响316
7.2.4黏度模型317
7.2.5熔渣的临界黏度温度（Tcv）319
7.3煤灰在炉内的沉积和结渣过程320
7.3.1表面结渣过程320
7.3.2影响熔渣沉积的各种因素321
7.3.3熔渣的类型321
7.3.4灰渣的沉积与传热模型322
7.4气流床气化炉内熔渣沉积特点324
7.4.1渣层结构及内部温度分布324
7.4.2熔渣流动厚度变化模型325
7.4.3气流床气化炉内熔渣分布模型325
7.5用模拟介质对气流床内沉积过程的研究326
7.6中试装置试验研究327
参考文献328
8气流床气化过程放大与集成333
8.1气流床煤气化过程的基本特征333
8.1.1气化过程的基本特征333
8.1.2气化火焰334
8.1.3气流床气化炉放大基本准则339
8.2水煤浆气化过程342
8.2.1水煤浆喷嘴342
8.2.2气化炉内的流动与反应特征343
8.3粉煤气化过程347
8.3.1粉煤气化烧嘴347
8.3.2GSP气化炉流场特征348
8.3.3Shell气化炉流场特征349
8.3.4Shell粉煤气化炉内化学反应特征350
8.4高温合成气热量回收350
8.4.1废热锅炉351
8.4.2合成气激冷353
8.5合成气初步净化364
8.5.1合成气初步净化的基本工艺364
8.5.2新型旋风分离器流体特性与分离效率365
8.5.3板式洗涤塔的洗涤特性369
8.6多喷嘴对置式水煤浆气化技术的系统集成372
8.6.1备煤制浆与泵送373
8.6.2气流床气化炉及煤气冷却洗涤373
8.6.3合成气初步净化373
8.6.4黑水热量回收与水处理373
参考文献374
9煤与气态烃的共同气化378
9.1煤与气态烃共气化的基本原理378
9.1.1甲烷转化反应378
9.1.2煤与甲烷共气化的机理379
9.2固定床与流化床中煤与天然气的共气化382
9.2.1固定床中煤与天然气的共气化382
9.2.2流化床中煤与天然气的共气化384
9.3气流床中煤与天然气的共气化385
9.3.1天然气蒸汽转化工艺385
9.3.2天然气催化部分氧化工艺386
9.3.3天然气非催化部分氧化工艺388
9.3.4气流床中煤与天然气的共气化394
9.4煤与焦炉气的共气化396
9.4.1焦炉气的转化方法396
9.4.2非催化与催化部分氧化工艺比较403
9.4.3气流床中焦炉气与煤的共气化404
9.5煤与气态烃共气化应用建议405
参考文献406
10气化炉及气化系统模拟408
10.1固定床(移动床)气化炉模拟408
10.1.1固定床气化炉内流动及反应过程描述408
10.1.2固定床气化炉的数学模型411
10.1.3Lurgi气化炉的一维模拟413
10.2流化床气化炉模拟417
10.2.1流化床内流动反应过程基本描述417
10.2.2流化床内气固两相流动模拟理论418
10.2.3流化床煤气化过程模型419
10.2.4流化床煤气化过程数值模拟421
10.3气流床气化炉模拟424
10.3.1气流床气化炉数学模型424
10.3.2基于混合模型的水煤浆气化炉模拟429
10.3.3气流床煤气化炉数值模拟432
10.3.4基于降阶模型的气流床气化炉模拟452
10.3.5基于熔渣界面反应的气流床气化炉模拟457
10.4气流床气化系统过程模拟463
10.4.1过程系统的稳态模拟技术463
10.4.2气流床煤气化系统描述465
10.4.3气流床煤气化系统模型466
10.4.4多喷嘴对置水煤浆气化工艺模拟468
10.4.5气流床煤气化制备氢气的能耗分析470
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475
10.5气流床气化炉动态模拟479
10.5.1基本模型479
10.5.2多喷嘴对置水煤浆气化炉异常工况动态模拟479
10.5.3多喷嘴对置水煤浆带压连投过程动态模拟482
参考文献487
11煤气化技术的工程化及其应用493
11.1水煤浆加压气化技术493
11.1.1水煤浆加压气化技术特点493
11.1.2引进水煤浆气化技术在国内的工程应用494
11.1.3国内自主水煤浆气化技术的开发及工程应用498
11.2粉煤加压气化技术506
11.2.1粉煤加压气化技术特点506
11.2.2引进粉煤加压气化技术在国内的工程应用507
11.2.3国内自主粉煤气化技术的开发及工程应用510
11.3固定床气化技术517
11.3.1固定床气化技术在国内的发展517
11.3.2Lurgi加压固定床气化技术工程应用519
11.3.3BGL固定床熔渣气化技术工程应用521
11.4流化床气化技术523
11.4.1灰熔聚流化床气化技术523
11.4.2循环流化床气化技术527
11.5煤气化技术工程应用的启示531
参考文献532
内容摘要
本书是“煤炭清洁转化技术丛书”的分册之一，集理论探讨与工程实践于一体，系统介绍了煤气化技术的最新进展和工程应用。本书通过过程分析提出了煤气化技术一百余年来发展的共性问题：原料稳定高效输送、煤炭高效快速气化、粗合成气能量回收与除尘。之后以大型气流床气化技术为主线，结合作者团队三十余年的研究成果，系统阐述了煤气化技术的物理化学基础、炉内射流与湍流多相流动、湍流混合及其对复杂气化反应的影响、水煤浆制备与输送、粉煤的流动特性及其密相气力输送、气化炉内熔渣流动与沉积、气流床气化过程放大与集成、煤与气态烃的共气化、气化炉及气化系统模拟优化、大型煤气化技术的工程应用等内容。书中详细分析了不同煤气化技术的特点和共性，探讨了煤气化技术的发展方向。
本书在紧密结合国内外煤气化技术发展的基础上，充分融合了国内近年来在该领域的基础研究突破与工程应用进展，理论与实践并重，可供煤化工领域的研究、设计和生产技术人员，尤其是从事煤气化技术开发、设备设计和工程设计的技术人员参考。
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