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煤拔头技术是在常压、中低温、无催化剂和氢气的条件下,用温和热解的方式提取煤中的气体、液体燃料和精细化学品,并借此工艺脱硫脱硝,从而实现油、煤气、热、电的联产。煤拔头的实验室研究取得重要成果,确定了热解温度、加热速率、煤粉在下行床中的停留时间以及煤粉粒径与热解产品之间的关系,并得到了最优的实验条件,为煤拔头中试实验打下了坚实的基础。 快速热解、快速分离、快速冷却是煤拔头的核心技术。快速冷却的作用是终止焦油的二次反应,最大限度的保留轻质焦油;净化煤气;分离提取焦油。本文针对煤拔头中试实验提出快速冷却方案,确定急冷系统主要由急冷器、沉降池、空气冷却器组成。该急冷系统的研究成果可应用于今后的煤拔头工业推广中。 通过研究急冷器中液滴的蒸发模型和液滴的运动模型,推导出液滴的蒸发时间和急冷器中液滴的停留时间。液滴蒸发时间与液滴直径的平方成正比,与热解气导热系数和液滴与热解气的平均温差成反比。液滴的停留时间与急冷器的有效高度、热解气的流速和方向、喷嘴的布置、液滴的直径和初速度等有关。通过蒸发模型和运动模型对急冷器进行优化,当停留时间大于蒸发时间时,急冷效果最好。 急冷系统在煤拔头工艺中至关重要。本文从理论与工程应用相结合的角度出发,对急冷系统中各急冷设备的设计计算方法进行了研究,并提出了一套完整可靠的计算方法,同时也指出了设计中需要进一步研究补充的内容。通过研究急冷系统热负荷的计算方法,得到冷却水的循环量,进而计算出急冷器的喷淋密度、塔径和塔高。沉降池的水平截面积、沉降池高度和沉降时间是沉降池设计计算中的重要参数。空气冷却器的传热系数和基本结构可通过空冷器的设计计算方法确定。 将上述研究理论应用于35t/h循环流化床的煤拔头中试实验装置的设计,设计出了能够稳定运行的急冷系统,并对系统运行中可能出现的问题及解决办法进行了分析,为中试实验的顺利开展提供了技术保障。