基于PRO/Ⅱ的煤气化工艺模拟与分析

利用PRO/Ⅱ化工模拟软件,对水煤浆气化和粉煤气化过程进行模拟,并将模拟计算值与实际运行值进行比较,误差小于2%,模型基本可靠。考察了氧煤比、煤浆浓度以及不同载气对气化反应的影响。结果表明:在合理的气化温度区间内,低氧煤比有利于获得较高的有效气产量和冷煤气效率;在有效气产量相等条件下,全焦工况的氧煤比最大,掺焦次之,全煤工况最小;煤浆浓度的增加,有助于提高合成气中有效气组成以及产量;在气化温度一定的条件下,氧煤比随着煤浆浓度的增加而降低,煤浆浓度每提高1%,氧煤比下降1%,有效气产量增加1%;CO_2作为载气可以提高合成气中CO含量以及有效气产量;粉煤气化的冷煤气效率高于水煤浆气化,可以达到80%以上。     

基于Aspen Plus建立煤气化操作空间及经济性分析

采用Aspen Plus流程模拟软件模拟德士古气化炉,并结合工业运行数据对Aspen Plus模型的热损失进行校正。在此模型中通过改变进氧量和进水量来改变氧煤质量比和水煤浆中煤的质量分数,并分析氧煤质量比和水煤浆中煤的质量分数等因素对气化温度、气化产物、冷煤气效率和气化经济性的影响。结果表明:随着氧煤质量比的增大,气化温度呈两段式增长,有效气(CO+H_2)含量和冷煤气效率先升高后降低,气化成本呈相反的变化趋势。随着水煤浆中煤的质量分数的增加,比氧耗、比煤耗和比水耗都有不同程度的降低,冷煤气效率升高,气化成本降低。此外,水煤浆中煤的质量分数大于65%时,其对气化成本影响开始减弱。以气化温度为约束条件建立优化空间,可在操作空间中找到有效气含量、冷煤气效率和经济性最佳的操作点。     

同向多轴水煤浆气化数值模拟研究

为弥补现有水煤浆气流床气化技术的不足,研发了一种同向多轴煤气化装置,采用Aspen Plus建立了同向多轴水煤浆气化数值模拟模型,分析了水煤浆浓度、氧煤比和碳转化率对煤气化效果的影响。结果表明,随着氧煤比的增加,H_2、CO、有效气含量均先增大后降低,气化温度逐渐升高,最佳氧煤比为0.61,此时有效气含量最大。随碳转化率的升高,CO和H_2含量均增大,气化温度逐渐降低,对于气化炉而言,提高碳转化率可增加有效气含量。水煤浆浓度分别为60%、62%和65%时,有效气(干基)含量分别为81.3%、82.5%和84.2%,水煤浆浓度每提高1%,有效气含量增加约0.6%。     

基于化学链制氧的煤气化集成系统工艺参数分析

利用化学链制氧（chemical looping air separation,CLAS）取代传统空气分离制氧技术,提出了基于化学链制氧的煤气化集成系统。以Mn2O3/Mn3O4为氧载体,依据Gibbs自由能最小化原理,利用Aspen Plus对该集成系统进行模拟研究。结果表明,当还原温度高于840℃时,还原程度和粗煤气温度不随还原温度增加而发生明显变化,H2、CO和CH4流量及含量变化趋势较平缓,冷煤气效率为80%左右;随CO2循环比增大,水蒸气用量逐渐减少,粗煤气中H2流量和含量降低,CO流量和含量升高,CH4流量和含量基本不变,冷煤气效率升高,粗煤气温度降低。气化压力变化对粗煤气中H2、CO和CH4流量和含量无明显影响,气化压力升高会降低冷煤气效率,提高粗煤气温度。     

水煤浆水冷壁废锅气化过程的模拟研究

采用Aspen Plus流程模拟软件模拟了水煤浆水冷壁废锅气化过程,并将模拟结果与工业运行数据对比,验证了模型准确性。在此基础上,分析了气化压力和水煤浆浓度对气化温度、有效气产量、合成气组成、氧煤比、比氧耗和比煤耗等气化参数的影响。结果表明,气化压力对气化过程基本没有影响,可根据需要选择适宜压力;当保持氧气流量恒定时,随水煤浆浓度增大,有效气含量增加,气化温度升高,即提高水煤浆浓度易导致气化炉飞温,因此进一步研究了在前述模拟条件不变,且保持气化温度恒定时,水煤浆浓度变化对气化参数的影响。结果表明,随水煤浆浓度增大,氧煤比降低,有效气含量增加,比氧耗、比煤耗降低,因此在气化炉不超温的情况下,应尽量提高水煤浆的浓度,以降低系统能耗。     

煤基多联产中两种煤气化工艺的模拟与性能比较

以Aspen Plus为模拟工具,采用Gibbs最小自由能反应平衡方法建立了煤气化反应模型,分别模拟了水煤浆气流床的代表Texaco气化工艺、粉煤气流床的代表Shell气化工艺,分析了合成气成分、热值、冷煤气效率、氧耗率、煤耗率等性能指标,探讨了水煤浆浓度、氧煤比、煤种对气化性能的影响,并对两种气化工艺的模拟结果进行了比较。结果表明:在煤的成浆性允许范围内,提高水煤浆浓度有利于提高合成气有效气体含量,可获得更高冷煤气效率;在保证碳转化率的前提下,应尽量降低氧煤比,获得更优气化性能;挥发分高、灰分低的煤种,气化性能更好;粉煤气化的氧耗率、煤耗率低于水煤浆气化,其气化性能更为先进。     

运用Gibbs自由能最小化方法模拟气流床煤气化炉

基于 Aspen Plus工业系统流程模拟软件 ,运用 Gibbs自由能最小化方法建立了气流床煤气化炉的模型 .研究了气化炉的主要操作参数 (即水煤浆浓度、氧煤比、碳转化率和气化温度 )对气化结果的影响 .对模拟结果进行了分析 ,发现模型基本正确 ,可应用于一些反应机理复杂的气化工艺的化学和热力学平衡计算 .模拟结果表明 ,氧煤比和水煤浆浓度是影响气化炉出口煤气组成的主要因素 ,气化炉温度随着氧煤比的增加而增加 ,也随着水煤浆浓度的增加而增加 .结果还表明 ,氧煤比对气化结果的影响比水煤浆浓度的影响更为显著     

水煤浆气化炉异常工况动态模拟研究

水煤浆气化炉在操作参数大幅变化的异常工况下运行时,气化炉温度大幅波动,合成气中可能含有氧气,不利于工厂安全稳定运行。基于气化炉流场分布,在Unisim Hysys软件中建立了水煤浆气化炉的反应器网络模型,以此为基础开发了气化炉的动态模型,研究了煤浆流量和煤浆浓度大幅降低两种异常工况下,气化炉出口合成气温度和组成的动态响应过程。研究结果表明:当煤浆流量降低30%(wt)以上时,气化炉温度超过2000℃,同时合成气中氧气含量不断升高;当煤浆浓度降低到35%(wt)时,合成气中氧气含量达到0.2%(v)左右。实际生产过程中应尽量避免煤浆流量和煤浆浓度的大幅变化。     

基于Aspen Plus的多元料浆气化工艺模拟与分析

以延安能化气化装置为研究对象,利用Aspen Plus流程模拟软件,建立水煤浆气化过程的平衡模型,分别考察了水煤浆浓度、氧煤比、气化压力三个关键控制参数对气化结果的影响。结果表明:在气化炉可以承受的温度范围内应尽量提高水煤浆浓度;有效气(CO+H_2)含量随氧煤比的增大先增加后减小;气化压力对气化结果基本无影响;控制水煤浆浓度60%～64%、氧煤比0.95左右,能实现较大的经济效益。     

基于Aspen Plus的水煤浆气化模拟

文章以过程模拟软件Aspen Plus为工具,建立了以纯氧为气化剂的气流床煤气化的数学模型,模拟计算了Texaco气化炉的制气过程;并利用该模型模拟研究了氧煤比和水煤浆浓度对煤气化指标的影响。结果表明:水煤浆浓度和氧煤比是影响水煤浆气化过程和出口煤气成分的主要因素,同时提出了提高出口煤气有效成分(CO+H2)的措施。     

Texaco气化炉合成气的影Ⅱ向因素及优化

Texaco气化炉内发生着强烈的传热、传质过程和复杂的化学反应,以质量守恒、能量守恒和化学反应平衡为基础,建立了Texaco气化炉的简化平衡模型.运用Labview软件强大的数学计算和分析功能进行编程,仿真研究了不同水煤浆浓度和氧煤比下合成气各组分的含量,仿真结果与相关实验结果吻合较好.以合成气有效成分(CO+H2)的含量为目标函数,对气化参数进行了优化.研究结果对气化炉的工业操作具有理论指导意义.     

生物质二氧化碳气化过程模拟分析

利用Aspen Plus软件对生物质二氧化碳气化流程进行了严格稳态模拟,模拟结果与实验数据吻合良好。在此模型基础上分别研究了CO2-O2,H2O-CO2和H2O-CO2-O23种组合气化剂的工艺特性,通过调节温度、氧气当量比、CO2/C(摩尔比)和H2O/C(摩尔比)4个影响生物质气化的参数,分析气体产率和冷煤气效率变化规律,从而获得最优流程优化参数。研究结果表明:随着温度升高,气体产率和冷煤气效率升高,1 000℃以后趋于平稳;随着氧气的增加气体产率和冷煤气效率降低,较低的混合气当量比下产生的合成气较为理想;二氧化碳增加,一氧化碳的产率和冷煤气效率大幅提高,氢气的产率几乎不变;随着水蒸汽的比例增加,氢气产率增加,一氧化碳和甲烷减少,冷煤气效率先减少再增加,并在0.1到0.15之间有最小值。     

煤与天然气气流床共气化制合成气试验研究

为提高煤、天然气资源综合利用效率,优化合成气成分,进行了煤与天然气气流床共气化技术研究。介绍了煤与天然气气流床共气化的试验装置及工艺流程,考察了气化温度、压力、水煤浆浓度、CH4与煤比对共气化反应的影响。结果表明,气化温度和CH4与煤比是共气化反应的主要影响因素,较高的气化温度对共气化反应有利,气化温度为1 350℃时,共气化指标较好,有效气体积分数大于90%;随着CH4与煤比的增大,合成气n(H2)/n(CO)增高。CH4与煤比为0.9 m3/kg时,合成气中n(H2)/n(CO)约1.2。根据后续合成工艺要求,通过调节气化温度和CH4与煤比,可获得n(H2)/n(CO)在0.8~2.0的合成气。     

Shell褐煤气化模拟计算分析

以大唐多伦煤制烯烃项目Shell气化炉为研究对象,基于Gibbs自由能最小化法,通过反应平衡限制和热损失修正,建立了Shell褐煤气化平衡模型,计算结果与运行数据吻合较好。同时,研究了不同操作条件对气化性能的影响。结果表明:CO2载气流量和氧煤比是主要的影响因素,特别是氧煤比可以明显改变气化温度和产品煤气组成,随着氧煤比的增加,气化温度升高,有效气(H2+CO)组成先增加后减小,针对所用气化煤种,分析得出最佳氧煤比为0.76。     

压力、煤浆浓度、氧煤比对水煤浆气化的影响

研究了水煤浆气化技术操作参数的优化途径;分析了气化压力、煤浆浓度、氧煤比(氧碳比、氧浆比)对碳转化率、产气率、冷煤气效率、合成气有效组分含量等水煤浆气化参数的影响;对各参数之间的最佳搭配进行了优化;确定了各个量的最佳操作值,为气化装置低能耗、高效益运行提供依据。     

基于Gibbs自由能最小化原理模拟固体燃料-氧气气化反应

采用Gibbs自由能最小化原理考察了气流床中不同固体燃料-氧气的气化特性以探索固体燃料-氧气气化规律。考察了气流床中不同固体燃料(H和C物质的量比(H/C比)为0~1.6,O和C物质的量比(O/C比)为0.1~0.8)在氧气气氛下完全气化时所能达到的平衡温度、合成气组成、气化炉有效能效率及所需当量氧气比。结果表明:固体燃料H/C比一定时,低O/C比下,H2和CO含量保持恒定,H2O和CO2含量较少;高O/C比下完全气化所需当量氧气比迅速降低,平衡温度降至700℃(O/C比大于0.6),气化炉有效能效率也呈现下降趋势,H2和CO含量减少,CO2和H2O含量增加。固体燃料O/C比一定时,随着H/C比增加,平衡温度迅速降低(O/C比小于0.6),气化炉有效能效率也随之减少,CO含量减少,H2,CO2和H2O含量增加。     

昭通褐煤半焦气化特性的研究

以O2/水蒸气作为气化剂,对褐煤半焦气化过程进行实验研究.结果表明,随着气化温度的提高,在生成的煤气组成中CO和H2含量增加,而CO2和CH4的含量减少,煤气热值和合成气产率均增加;在温度一定时,随着氧气流量的增加,煤气中CO含量和H2含量先增加然后逐渐减少,CO2含量增加,CH4含量减少,煤气热值和合成气产率均存在一个最大值.     

水煤浆气流床的气化能效比较

以神木煤为原料,在设定的操作工况下对5种不同类型的水煤浆气化炉进行了模拟研究,分析了喷嘴类型、气化炉壁面条件、合成气水激冷及废锅等余热回收装置对气化性能的影响,并在此基础上通过氧煤比(氧气与煤的质量比)、比氧耗、比煤耗、冷煤气效率、热效率等指标进行了气化能效比较.结果表明:5种水煤浆气化的比煤耗在540kg煤/1 000m~3(CO+H_2)～560kg煤/1 000m~3(CO+H_2)之间,比氧耗在360m~3O_2/1 000m~3(CO+H_2)～380m~3O_2/1 000m~3(CO+H_2)之间,多喷嘴气化的比煤耗和比氧耗较单喷嘴气化的比煤耗和比氧耗低,碳转化率及冷煤气效率则高约2%;水冷壁炉用于低灰熔点煤,蒸汽产量较少,气化能效指标与热壁炉的气化能效指标相近;废锅可增加气化过程8%～15%的热效率;单辐射废锅较辐射-对流废锅易维护,投资低,且可回收90%以上全废锅的回收热量,是煤气化技术进一步节能增效的发展方向.     

6.5MPa多喷嘴水煤浆气化工艺运行情况和模拟

总结了某厂6.5 MPa多喷嘴对置式水煤浆气化工艺运行情况,并应用Aspen Plus流程模拟软件对气化炉进行了工艺模拟。并讨论了固定煤种时氧煤比对工艺指标的影响,以及煤中灰含量变化对气化工艺指标的影响。结果显示,随着氧碳比的增加,有效气含量和产率都出现先增大后减小的趋势,最大有效气产率约为每千克煤1.91Nm3(CO+H2),最高有效气含量约为82.70%。煤中干基灰含量每增加2%,气化温度约增加50℃。保持气化温度稳定在1 238℃时,煤中灰含量对比氧耗和有效气产率影响显著。     

IGCC示范工程煤气化炉的数值模拟

采用Aspen Plus流程模拟软件对某拟建的IGCC示范工程的德士古煤气化炉进行数值模拟,通过考虑碳的不完全转换对计算流程进行了改进,并运用CPD模型预测煤热裂解的产物分布.研究了煤气化炉的重要操作参数(即水煤浆浓度、氧煤比、气化压力和气化温度)对气化结果的影响.在计算区间内,发现高浓度水煤浆浓度范围内,随浓度的增加,煤气的主要成分(H2+CO)的总含量增加.气化温度增大到1400℃左右时,煤气的主要成分随气化温度的进一步增加会趋于一个恒定值.