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| 編輯推薦： |
1.重点介绍了我国储量丰富的低阶煤在流化床气化过程中的应用。
2.介绍了低阶煤流化床煤气化技术的反应器模型，并对飞灰加工途径进行了分析。
3.除完整理论介绍外，还包含了流化床在低阶煤气化过程中的工业运行数据及分析，具有显著的工程应用特点。
4.讨论了工业装置在设计、操作、运行中的问题。
5.对低阶煤流化床工业化工艺过程实现“安、稳、长、满、优”的运转有重要意义。
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| 內容簡介： |
本书主要讨论低阶煤流化床气化过程中涉及的理论知识与工业运行中较常遇到的工程问题。首先介绍了我国低阶煤的类型、赋存、煤质特点、常见加工利用方式以及影响其大规模开发利用的主要因素；详细介绍了多组分最小流化速度计算和混合分离特性，温度、压力等对低阶煤气化的影响，详细总结了常用的气化动力学模型及其特点。重点介绍了流化床反应器的特点及其在低阶煤高效利用中的重要性，全面总结了适用于低阶煤气化的其他反应器及其特点，同时介绍了低阶煤气化反应器建模的常用模块模型。
此外，借助在我国工业化的低阶煤流化床气化炉上，全方位实时采集的气化炉开车和平稳运行的160个小时的运行数据，分析了气化炉运行的稳定性、最佳操作条件、物料和热量的平衡及工艺技术指标等。并对工业化低阶煤流化床气化炉的飞灰问题、工业化低阶煤流化床气化炉的熔融结渣问题进行了分析。
最后，针对工业化低阶煤流化床气化合成气制甲醇时的驰放气及非渗透气利用问题，探讨了最佳的利用方案。
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| 關於作者： |
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程相龙，河南城建学院，副教授、高工，一直从事煤炭气化方面的工作，在大型煤化工企业一线工作7年，熟悉国内外气化技术的发展历史及动态，熟悉化工企业大型设备安装调试及维护。从事煤化工相关的科研和教学工作，主讲《煤化学》《煤化工工艺学》《洁净煤技术》和《化工原理》等课程。参与河南省教育科学“十三五”规划2020年度一般课题一项。主持河南省重点研发与推广（科技攻关）专项项目1项，煤盐资源高效利用河南省重点实验室开放课题2项。参与国家科技部支撑计划项目1项。近5年来，共发表论文17篇（一作），其中SCI/EI论文9篇，其中1篇论文荣获国家科技部“领跑者5000——中国精品科技期刊学术论文”；获得授权发明专利5个。
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| 目錄：
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第一章低阶煤的资源特点与常见加工利用方式1
第一节我国低阶煤资源特点1
一、我国低阶煤赋存分布1
二、我国低阶煤的煤质特点2
三、开发低阶煤利用技术的重要意义2
第二节低阶煤常见加工利用方式3
一、用作燃料3
二、干燥提质3
三、热解(干馏)提质4
四、低阶煤气化5
五、褐煤成型5
六、直接液化5
七、溶剂抽提6
八、无灰煤技术6
九、热溶催化转化工艺6
十、制备吸附剂7
十一、制备水煤浆7
第三节低阶煤大规模开发利用的影响因素7
一、利好的国家政策7
二、稀缺的水资源9
三、“挑肥拣瘦”的煤气化技术10
四、难破解的能耗高难题 11
五、昂贵的投资、土地12
参考文献13
第二章低阶煤高效利用的流化床煤气化技术16
第一节煤气化技术的分类与特点16
第二节低阶煤用作气化原料的优势18
第三节流化床煤气化技术的先进性19
一、广泛的煤种适应性19
二、较高的能耗效率21
三、巨大的应用市场22
第四节流化床煤气化技术工业化历程24
一、中科院灰熔聚气化技术24
二、U-GAS气化技术27
参考文献28
第三章流化床最小流化速度30
第一节流态化及流化床30
第二节最小流化速度定义及测定32
一、最小流化速度定义32
二、最小流化速度的测定33
第三节单组分最小流化速度33
一、对单颗粒受力分析33
二、对床层受力分析34
三、两类计算方法的比较35
第四节双组分最小流化速度的计算39
一、平均物性法39
二、关联法40
三、两种方法的比较40
四、两种方法的应用情况41
第五节双组分最小流化速度新计算方法42
一、不规则颗粒的流化特性42
二、双组分最小流化速度预测式的推导43
三、新公式预测的准确性46
参考文献49
第四章流化床中颗粒混合特性51
第一节混合特性定义51
第二节两组分混合特性52
一、两组分混合特性的影响因素52
二、两组分混合特性的定量描述53
三、两组分混合特性的机理与模型55
第三节三组分混合特性的描述57
一、描述三组分混合特性的参数57
二、三组分混合特性参数的实际应用58
第四节影响三组分混合特性的因素59
一、各组分含量对混合的影响59
二、各组分粒径对混合的影响60
三、操作气速对混合的影响62
参考文献63
第五章低阶煤流化床气化影响因素及气化动力学65
第一节低阶煤流化床气化的影响因素65
一、反应气氛65
二、气化温度67
三、气化压力68
四、挥发分-半焦相互作用69
五、其他影响因素70
第二节低阶煤气化动力学模型71
一、均相模型71
二、未反应收缩核模型72
三、混合模型73
四、随机孔模型74
五、气化机理模型75
六、分布活化能模型77
七、幂函数模型78
八、半经验模型78
九、小结78
参考文献79
第六章低阶煤流化床气化反应器及模型85
第一节低阶煤气化常用反应器类型85
一、夹带流反应器85
二、流化床反应器88
三、流化床-固定床反应器94
四、常压/加压热重98
五、丝网反应器101
六、其他反应器104
七、小结105
第二节低阶煤气化过程反应器建模常用方法108
一、煤灰熔融结渣性预测模型及其对气化温度的影响109
二、气固相流动特点111
三、反应区域模型112
四、快速热解模型113
五、气固反应模型113
六、气相反应模型116
七、热量传递模型与能量衡算117
参考文献117
第七章低阶煤流化床气化过程稳定性分析126
第一节低阶煤流化床气化炉温炉压波动研究126
一、工业气化原料和工艺126
二、气化结果与分析127
三、小结134
第二节气化剂量对流化床工业气化过程炉温炉压影响135
一、水蒸气量对炉温的影响135
二、氧气量对炉温的影响137
三、水蒸气量和氧气量对炉压的影响138
四、结论140
第三节流化床工业气化试验工艺计算过程分析140
一、工艺计算界区140
二、物料衡算141
三、热量衡算142
四、工艺过程技术经济指标计算143
五、小结144
参考文献144
第八章低阶煤流化床气化飞灰加工途径分析146
第一节飞灰来源及加工方式探讨146
第二节飞灰的圆盘造粒、对辊造粒147
一、造粒原料及工艺147
二、圆盘与对辊造粒工艺的适宜操作条件148
三、造粒产品性能分析150
四、两种造粒工艺比较和经济性分析153
五、小结155
第三节飞灰的液压造粒155
一、造粒原料与工艺155
二、液压造粒工艺的适宜操作条件156
三、造粒产品性能分析158
四、经济性分析161
五、小结163
参考文献163
第九章低阶煤灰熔融特性及其对流化床气化的影响165
第一节低阶煤灰的组成以及各种矿物的热行为165
第二节影响低阶煤灰熔融性的因素168
一、化学组成对煤灰熔融性的影响168
二、矿物组成对煤灰熔融性的影响169
三、气氛对煤灰熔融性的影响170
四、灰中焦含量对煤灰熔融性的影响171
第三节煤灰熔融性的预测方法171
一、参数法171
二、线性回归法171
三、三元相图法172
四、SiO2-Al2O3型矿物法174
第四节混灰熔融性的预测176
一、不同灰样在三元相图上的位置177
二、混灰熔点与三元相图预测值的比较178
三、不同气氛下混灰熔点实验值与三元相图预测的比较181
四、利用灰成分预测混灰熔点182
五、小结184
第五节低阶煤灰熔融性对流化床气化的影响185
参考文献188
第十章低阶煤流化床气化甲醇驰放气及非渗透气的高效利用193
第一节驰放气特点及组成193
第二节驰放气利用方案194
一、直接分离路线194
二、驰放气发电196
第三节驰放气提氢后非渗透气的高效利用199
一、非渗透气的组成199
二、三种利用方案的工艺可行性探讨200
三、三种方案能耗、运行成本、效益比较203
参考文献204
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| 內容試閱：
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流化床气化技术是消耗低阶煤的高效途径之一，国内外学者热切关注并投入大量精力进行研发和技术攻关。我国低阶煤储量巨大，迫切需要该技术。中国科学院自20世纪90年代开始进行流化床的开发，经过实验室小试、中间性试验，于2010年在石家庄金石化肥厂进行工业示范。随后在其他地方建立多套装置，历经十余年对工业装置的调试，基本实现了低压下气化炉“安、稳、长、满、优”的运转，但高压情况下的流化床气化炉仍有待进一步研发。国外对该技术的开发也是热火朝天，以美国为代表。我国于2010年引进了国外技术，建立了世界上首套高压流化床气化装置，于2013年开始试车，但是运行结果并不理想，工艺和设备仍在不断改进优化中。笔者有幸在大型煤化工企业工作7年，参与引进气化技术的审核、谈判，气化炉的安装、调试、开车及运行的全部过程，与国内技术的使用企业也多有技术交流。编写本书的目的是与同行交流该技术在工业化过程中存在的一些工程问题，群策群力，尽早实现该技术的大规模推广。
本书主要讨论大型低阶煤流化床气化炉气化过程中遇到的工程问题及其涉及的理论知识，注重理论与实践的结合，深入浅出，通俗易懂。书中不但介绍了当下流化床气化的实验室研究热点，如多组分的共流化、多组分的混合分离、水蒸气气化反应与氧化反应的协同作用等。同时，全方位实时采集了气化炉开车和平稳运行的160小时的运行数据，分析工业气化炉的运行稳定性和最佳操作条件等，也总结了当前工业化流化床气化炉运行中遇到的工程难题，如飞灰问题、结渣问题及驰放气的再利用问题。这些都是企业目前急需解决的问题。
本书按照“低阶煤与流化床概述—相关理论热点与难点—工业装置现存问题及解决办法”的思路进行编写。首先介绍了我国低阶煤的资源特点和常见加工利用方式以及流化床煤气化技术消耗低阶煤的巨大优势。然后介绍了低阶煤流化床气化相关的研究焦点、多组分的最小流化速度计算、多组分混合分离特性、主要气化反应的协同作用、气化动力学及气化反应器模型。再次，结合气化炉运行数据，分析了炉温炉压的波动、最佳气化条件及技术经济指标等。最后针对工业化低阶煤流化床气化炉运行中出现的问题，提出“飞灰造粒 返炉”的方案解决飞灰问题，提出精准预测煤灰熔融性和结渣性的新方法，从而预防结渣。同时，针对低阶煤气化合成气合成甲醇时驰放气及非渗透气利用问题，探讨了最佳的利用方案。
本书由河南城建学院程相龙和郭晋菊老师合作完成，内容多是作者在大型煤化工企业的经验之谈，抛砖引玉，与大家交流。由于笔者行业经历和学术水平有限，不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
程相龙
2021年8月
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