两段式水煤浆气化模拟计算分析

用Aspen Plus过程模拟软件建立了以水煤浆和纯氧为原料的气流床数学模型,模拟计算了两段式水煤浆气化造气过程。利用该模型研究了水煤浆浓度、氧煤比、Ⅱ段煤浆分配比例对煤气化指标的影响。结果显示:水煤浆浓度的升高,会增加Ⅰ段、Ⅱ段有效气产量;氧煤比与Ⅱ段煤浆分配比例的升高会导致Ⅰ段有效气流量降低,Ⅱ段有效气流量先升高后降低;Ⅱ段出口甲烷干基含量随着炉温的降低而升高。对于生产合成天然气(SNG)以及整体煤气化联合循环(IGCC)装置,两段式水煤浆气化比较合适。     

德士古水煤浆气化合成气收率影响因素分析

在对德士古水煤浆气化工艺原理及流程分析的基础上,提出了影响合成气收率的关键因素(水煤浆浓度、氧煤比、氧气浓度、气化压力等),为提高合成气收率提供基础。     

1 MWth 煤化学链气化过程模拟

基于Aspen Plus建立了1 MWth煤化学链气化模型,探讨了气化过程中不同煤种(宁夏煤、新疆煤、云南煤)、不同载氧体(赤铁矿、锰矿)、温度、氧/碳摩尔比、压力、水蒸气/煤质量比对合成气组分的影响及实现系统自热平衡运行的条件。结果表明：在700~1200 ℃范围内,随着反应温度升高,3种煤合成气产率及冷煤气效率先增加后趋于平缓;水蒸气/煤质量比在0.5~1.5范围内增大、压力在0.1~3.0 MPa范围内增加都会使合成气产率降低;随氧/碳摩尔比在0.1~1.7范围内增大,合成气产率显著降低,系统由外部供热变为向外放热;当系统实现自热平衡运行时,赤铁矿和天然锰矿载氧体的氧/碳摩尔比分别为1.1和1.5;在保证反应速率和经济成本的前提下,优先选择天然锰矿石作为载氧体。     

技术动态

正陕西延长煤油共气化制合成气试车成功陕西延长中煤榆林能源化工有限公司采用西北化工研究院研发的煤油共气化四通道喷嘴制合成气工艺技术,在该公司一次投料试车成功。榆能化渣油催化裂解重油综合利用装置一次投料试车成功,产出有效合成气并入甲醇合成系统。72 h运行数据表明,采用煤油共气化四通道喷嘴制合成气工艺技术的单台气化炉每天可气化裂解重油200 t,有效合成气(H_2+CO)含量84%左右,最高可达86%。相比单一水煤浆气     

利用详细燃烧模型对裂解炉二维模型富氧燃烧过程进行数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent对裂解炉燃烧器二维模型富氧燃烧过程进行数值模拟,研究了富氧燃烧技术对裂解炉炉膛内燃烧过程的影响。采用详细燃烧模型,即41步甲烷燃烧骨干机理和涡耗散概念模型进行耦合计算,详细准确描述了富氧燃烧过程。湍流模型采用标准k-湍流模型,辐射模型采用P-1模型。模拟计算结果表明,随助燃空气中氧气含量的增大,燃料燃烧更加完全,燃烧反应放热量增大。当氧气含量(w)从23.5%增至36.5%时,炉膛内平均温度升高了7.93%、峰值温度升高了4.33%、烟气出口处温度升高了3.56%、烟气出口处CO含量降低了54.5%、烟气出口处CO_2含量升高了9.23%、烟气出口处NO_x含量增幅较大(达到了0.350 5%)。     

水煤浆的雾化增强和气化炉烧嘴的双重冷却设计

烧嘴的主要功能是借助高速氧气流的动能将水煤浆雾化并充分混合,在炉内形成一股有一定长度黑区的稳定火焰,为气化创造条件,是水煤浆气化炉的核心设备之一。本文针对目前水煤浆气化烧嘴使用寿命较短等问题,提出了增加水煤浆初次雾化工艺和设计烧嘴双重冷却水系统,对水煤浆气化炉的稳定运行有着重要意义。     

甲醇合成气生产工艺的研究进展

甲醇是目前需求量大增的化工原料,有广泛的应用前景。概述了甲醇合成气的各种生产工艺,包括由天然气制合成气的蒸汽催化转化、部分氧化转化及热交换型三种工艺;由煤制合成气的固定层间歇气化法、鲁奇加压气化、德士古水煤浆加压气化法、灰熔聚气化及Shell汽化法五种工艺;由焦炉煤气制合成气的非转化及非催化、催化转化及补碳法三种生产工艺;另外还简介了由黄磷尾气、乙炔尾气制甲醇合成气的概况。并对各种工艺进行了对比,指出在新疆本地因该优先考虑水煤浆及天然气制甲醇工艺。     

基于Aspen Plus的生物质化学链气化耦合CO2裂解模拟研究

生物质化学链气化耦合CO₂裂解技术能够在产生高品质合成气的同时将CO₂转化为CO,是可以同步实现CO₂增量降低和存量减少的有效手段之一。使用Aspen Plus软件,建立了生物质化学链气化耦合CO₂裂解过程的模型,研究了温度、压力和生物质与氧载体质量比(m(Biomass)/m(Oxygen carrier),简称m_B/m_O)对反应产出合成气组分、气化特性参数和系统热负荷的影响。结果表明：随着温度的升高,反应产出的合成气中CO、H₂含量呈现上升趋势,CO₂、CH₄含量下降,产气热值增大,且在高于800 ℃时趋于稳定,反应温度在1000 ℃以下时,系统产热可以满足反应需要;当反应压力由0.1 MPa提高至0.5 MPa时,H₂、CO含量下降,CO₂含量提高,合成气热值下降,系统整体放热量增大;当m_B/m_O增大时,生物质进料量逐渐增多,氧载体还原产物中Fe含量增大,FeO含量降低,合成气热值上升;当m_B/m_O在0.3~1.3区间内时,系统产热可以满足系统反应所需。耦合CO₂裂解反应器后碳转化率有较大提升,并且在m_B/m_O为0.7时提升最为显著。     

水煤浆加压气化与联产甲醇、CO与煤气的三联供技术

介绍了德士古炉水煤浆加压气化生产合成气及配套的２０万ｔ／ａ甲醇装置、ＣＯ装置与城市煤气的生产工艺，并进行了实际运行状况分析和生产成本分析。     

污水油泥掺配水煤浆气化数值模拟研究

在对炼油厂典型污水处理油泥及其掺配水煤浆产物分析的基础上,基于ANSYS Fluent模拟平台,对空白水煤浆及掺配5%油泥水煤浆进行气流床高温气化数值模拟研究。研究结果表明:含油泥水煤浆较空白水煤浆提高了碳转化率及有效气含量,粗煤气中有效气(CO+H_2)体积分数从81%提高到86%,组分中H_2和H_2O成分有所下降,CO含量有较小增大趋势,从而提高了气化炉运行的经济性并达到节能环保的效果。     

神华包头煤化工德士古气化炉运行不稳定因素分析

我厂制造甲醇的工艺是采用美国GE公司水煤浆煤气化技术、德国Linde公司低温甲醇洗净化技术、英国Davy公司甲醇合成技术。气化炉是水煤浆加压气化技术的关键,经过五年的运行,气化炉运行从不稳定到现在比较稳定,是因为气化炉工艺烧嘴材质确定后,对气化煤的质量进行了有效监控,氧煤比确定在合理范围内,对不合理的单元进行技术改造,同时操作水平的提高,气化炉才得以稳定运行。     

串行流化床生物质气化动力学模拟

生物质是一种清洁、可再生能源,来源广泛。串行流化床气化工艺将生物质气化和燃烧过程分离,具有气化温度较低和合成气浓度高等优点,是国内外学者进行生物质能源利用研究的热点之一。为模拟其气化过程,针对松木和玉米秸秆这2种生物质原料,以水蒸气为气化介质,结合气化反应动力学方程,利用Aspen Plus系统(V7.2)对串行流化床生物质气化过程进行了动力学模拟,考察了进料水蒸气与生物质质量比(S/B)和气化温度对气化干气组成和产率的影响。模拟结果表明:①S/B值的变化、气化湿度的变化对松木和玉米秸秆气化所得干气组成及产率的影响趋势是一致的,但随着S/B增加,松木和玉米秸秆气化所得干气产率增加,CO_2和H_2含量升高,CO含量降低;②随着气化温度的升高,干气中H_2和CO_2含量逐渐降低,CO含量和干气产率增加;③在相同研究条件下,松木气化所得干气中的H_2含量与玉米秸秆气化相当,但产率优于玉米秸秆气化的产率。     

水煤浆气化单元氯元素分布的模拟计算

原煤中的氯元素以及部分含氯防冻剂的添加,共同造成了冬季煤中氯元素含量偏高,对装置的安全运行构成了威胁.利用Aspen Plus对水煤浆气化过程进行模拟,开展水煤浆气化单元氯元素的平衡模拟计算,结果表明:氯离子累积浓度比较大的部位为急冷室排水、低压闪蒸器底部和真空闪蒸器底部.从而为腐蚀防护指明了重点关注区域.     

德士古水煤浆气化中氨生成量的探讨

通过分析某德士古水煤浆气化合成氨厂的实测数据,提出了德士古水煤浆气化中氨生成量和原料煤中氮含量的关系。     

乙酸甲酯水蒸气重整制合成气热化学平衡分析

采用Gibbs自由能最小化法对乙酸甲酯(MC)水蒸气重整制合成气反应进行热化学平衡计算,考察了温度、水酯比(n(H_2O)∶n(MC))和压力等因素对MC水蒸气重整制合成气反应产物的影响。实验结果表明,随温度升高,合成气含量明显增大,氢碳比(n(H_2)∶n(CO))、CH_4和CO_2含量则减小,在800~1 000℃时,合成气含量达最大,氢碳比较稳定,有利于合成气的制备;在温度大于800℃时,随水酯比的增加,合成气含量先增大后减小,在水酯比为4时较为适宜;随压力增加,合成气含量减小,CH_4和CO_2含量增加,低压有利于合成气的制备。在800~1 000℃、水酯比为4、常压条件下,MC水蒸气重整制合成气含量可达86%(φ)。     

6.5MPa GE水煤浆气化炉新煤种试烧工作经验总结

为了降低煤炭综合使用成本,实现公司整体效益最大化,结合生产实际,在2022年度进行了气化配煤试烧工作。本次气化配煤试烧工作采用多方面煤种掺烧的方式,根据配比分析数据指导气化系统的运行。根据气化炉有效气成分的变化情况,对试烧过程中的工艺参数及时进行优化调整,并完成每种煤种试烧过程数据的搜集整理工作,为下一步气化用煤提供指导数据依据,持续降低用煤成本。总结了6.5MPa GE水煤浆气化炉在试烧期间的灰熔点、煤浆质量煤浆浓度和粘度等因素对系统的长周期稳定运行的影响和操作注意事项,并提出了下一步配煤的思路。     

生化污泥在水煤浆气化掺烧中的利用

在混合原料煤中掺入生化污泥与GS-01水煤浆添加剂,于实验室条件下制备了水煤浆。同时,在水煤浆气化工业装置中,研究了生化污泥掺烧对工业试生产的影响。结果表明:于小试中,在混合原料煤中加入添加剂和生化污泥,当后二者质量分数分别为0.48%,低于0.20%时,水煤浆的黏度小于1 200 m Pa·P,流动性与稳定性均较好,含煤质量分数约为60%,满足GB/T 18855—2008标准要求;在工业试生产中,加入生化污泥后,合成气中CO,H_2,CO_2体积分数均略有波动,气化炉粗渣灰分质量分数有小幅变化;随着装置运行时间的延长,灰水的总硬度和钙硬度质量浓度明显提高,总磷质量浓度略有增加。     

流化床内松木屑气化过程的MP-PIC数值模拟

基于多相质点网格(MP-PIC)方法建立了三维流化床内的生物质气化反应模型，考虑蒸发、挥发分析出以及均相、非均相反应等子模块，研究了松木屑在气-固强非线性耦合作用下的空间分布特性和高温热传递过程中的热物性分布规律，探究了不同的空气当量比(ER)、蒸汽生物质比(SBR)、气化温度对气化性能和气相热物性的影响规律。结果表明：可燃气体和焦炭的氧化反应促使气相温度升高，而低温蒸汽将自由空域的温度降低至约900 K；ER的增加提升了炉内的气化温度，减小了气体密度和比热容，然而过量的空气会降低气化性能和炉内温度；SBR的增大稀释了气化产物浓度；增加气化温度提升了H₂产率，但抑制了C₂H₄的生成。     

多种废弃物的共气化数值模拟评价

气化技术被认为是一种将废弃物转化成清洁能源的绿色技术,因为它不仅能生产合成气,还不会对环境造成严重的影响,同时残留物还可以用于其他工业生产。了解不同种类的废弃物与木屑混合后的共气化效率对进一步研究气化有着重要的意义。本次研究提出了6种不同的废弃物与木屑混合后的共气化方案。然后以固定床下吸式气化炉的气化过程为例,通过建立数值模型来模拟气化过程中四个不同阶段(干燥、热解、燃烧以及还原)的反应与演化过程,并预测合成气的组分、合成气热值和冷气效率。通过对比模拟结果,得出结论：对于C、H元素含量较低的废弃物,其含量的增加会导致气化效率降低;对于不同种类的废弃物,C、H元素含量越高,共气化产生的合成气热值也就越高,例如鸡粪的C、H元素含量最低,对应合成气热值也是最低的,为3.41 MJ/m³。食物残渣1的C、H元素含量最高,对应合成气热值也是最高的,为3.92 MJ/m³。     

茂名石化20万立方米/小时煤制氢装置投产

<正>2014年1月23日,茂名石化公司油品质量升级改造工程的配套项目20万立方米/小时煤制氢装置成功生产出合格氢气。这套目前国内单产能力最大的煤制氢装置顺利投产,标志着茂名石化油品质量升级改造工程全面建成投用。该装置总投资30亿元,采用当前最先进的美国通用能源公司的水煤浆气化工艺技术和德国鲁奇公司的低温甲醇洗工艺技术,主要包括水煤浆气化装置、合成气净化装