两段式气化工艺流程的ASPEN PLUS软件模拟

针对目前Shell、Texaco气化技术的不足,本文提出了一种新型的两段气化工艺,以达到充分利用煤气显热的目的.借助Aspen Plus过程模拟平台,运用Gibbs自由能最小化方法,模拟两段式水煤浆进料的气化工艺流程,同时建立二段固定床气化模型.考察了加入二段同定床气化炉内的煤虽及蒸汽煤比对出口煤气组分、温度及整个气化工艺的冷煤气效率、有效气产率等气化指标的影响.结果两段式气化工艺能有效利用一段炉煤气中的显热,提高气化炉的冷煤气效率.同时通过研究,还得到了不同工艺下的最佳条件.本论文所得结论为进一步研究该新型组合式气化工艺提供参考.     

新型两段组合式气化产气热值的RBF神经网络预测模型及遗传算法优化

气化效率对IGCC绿色发电的效率有着很大影响.现有气流床煤气化技术存在热回收方案不尽合理之处,华东理工大学提出了回收化学热新型两段组合式气化技术,一段气流床二段固定床组合气化,将一段气化合成气后的高温显热,在二段气化炉内转化为化学热,提高总气化热效率.本文采用基于径向基函数网络(RBF)模型,预测此气化工艺产气的低位热值,并用遗传算法优化网络参数,将模型计算结果与实验比较,两者吻合较好,表明模型预测该流程的低位热值性能稳定,精度高.     

生物质气流床气化技术分析与探讨

生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的第四位能源资源,生物质气化是生物质能资源化利用的一种重要方法。但气化煤气中焦油含量高一直是困扰生物质气化的难题,针对此,本文提出了生物质气流床气化的方法。并借助ASPEN PLUS过程模拟平台,对生物质气流床气化炉进行了模拟,得如下结论:生物质气流床气化合适的O/C摩尔比宜选在1．4～1．6左右;增大空气预热温度,可显著提高气化反应温度;空气预热温度愈高,煤气热值和冷煤气效率相应提高。     

深冷分离CO工艺模拟及分析

利用PRO/II化工模拟软件,对深冷分离CO两种工艺进行了模拟。考察了部分冷分工艺和甲烷洗工艺的适用情况,原料气中微量组分N2对能耗的影响,以及甲烷洗工艺最佳溶剂比的确定。结果表明,部分冷分工艺比较适用于粉煤气化合成气为代表的高CO/H_2合成气,甲烷洗工艺比较适用于蒸汽转化合成气为代表的高H_2/CO合成气;原料气中N_2的含量直接决定了深冷分离装置的能耗;对于甲烷洗工艺,适宜的溶剂比可以定为0.4。     

合成气分析预处理系统升级改造应用案例

通过对国内首套粉煤气化装置(航天炉)洗涤塔出口的合成气分析预处理系统的升级改造,彻底消除了合成气样气温度高、成分脏、压力高等诸多不利因素,使合成样气预处理系统能够满足气相色谱仪对样气的要求。     

撞击气流床气化炉内浓度场和温度场的数值模拟

运用PDF燃烧模型模拟以柴油为模拟气化介质的撞击气流床气化炉气化时的过程,结果与实验较吻合。还考察氧燃料比与合成气组成的关系,分析了气化炉中的温度和浓度分布情况。模拟结果表明:氧燃料比与合成气组成关系很大,随着氧燃料比例降低合成气中有效气(CO H2)浓度升高;通过温度变化预测撞击火焰上升的高度,得出模拟条件下撞击火焰上升的高度与气化炉内径之比在1.0左右;随着反应进行,气化炉轴向上O2浓度迅速下降,H2浓度逐渐升高,H2O浓度逐渐降低。     

多元料浆气化流程建模及分析

多元料浆气化技术(MCSG)是能源化工领域中煤炭清洁利用的新技术,主要用于合成氨、合成甲醇等基础化工原料工业以及燃料、制氧行业.化工流程模拟在化工过程的开发设计、挖潜改造、节能增效和生产指导方面是1种科学高效的研究方法.本文对多元料浆气化流程建立了流程模拟模型,并对操作参数和工艺条件变化时的情况进行了模拟分析.本文利用所建模型对1个年产15万吨合成氨和15万吨甲醇的煤气化流程进行了模拟,粗煤气中有效气体H2和CO误差分别为0.35%和1.49%,其他各组分误差一般也低于1%～2%.模拟结果验证了煤气化流程模型能准确的反映生产实际情况.此外,由于洗涤塔的操作参数将影响出口的粗煤气中的有效气体H2和CO的组成,本文分析了出洗涤塔操作参数对粗煤气中有效气体(H2和CO)流量的影响,当温度压力以及入洗涤塔工艺冷凝液分别变化10%时,有效气体变化分别为6.896e,1.7‰和0.16%,并提出了相应的调控策略.     

水煤浆气化过程的计算机模拟

以60万吨/年煤制甲醇装置为背景,采用.Aspen Plus模拟了其中的水煤浆气化过程。将复杂的水煤浆气化过程分解为煤裂解、挥发分燃烧、气化反应、水激冷、灰分分离等子过程,由子过程的组合构成完整的气化炉模型。用现场装置实际运行数据验证了模型的可靠性,模型计算结果与现场数据吻合良好。以此模型分析了主要操作条件一水煤浆浓度、氧煤比、气化温度、气化压力一对气化过程的影响,结果是,水煤浆浓度和氧煤比对粗煤气组成和温度影响明显:提高水煤浆浓度,粗煤气温度及有效气成分（CO+H₂）的含量均升高;提高氧煤比,粗煤气温度上升,有效气成分（CO+H₂）含量下降。     

固定床间歇制气半水煤气发生炉气化层的温度检测与控制

一.前言目前,我国中小型合成氨厂大多采用以煤、水蒸汽和空气为原料的固定床间歇制气半水煤气发生炉生产合成氨用半水煤气,要求(CO H_2)/N_2=3.1～3.2。对氨厂来说,造气是全厂能源消耗大户,其生产的稳定性、经济效益对全厂的生产起着极其重要的作用。造气如何达到发气量高、气质好、能耗低的目标,是每个氮肥厂造气工段的奋斗目标。为了实现上述目标,关键在于造气炉炉况的控制,而炉况控制的实质又是通过检测造气炉气化层温度、厚度及位置来控制吹风、制气的时间比例、入炉蒸汽流量、回收适宜的加氮量来提高蒸汽分解率、发气量及合格的氢氮比。其制约条件是炉内温度高、不结疤、不出现风洞,而且灰渣含炭量低。中小型氮肥厂主要工艺特点是以煤为原料的固定床间歇制气,它分为蓄热、制气两个过程,蓄热为制气作准备,制气是提供合成氨所需的原料气。影响制气的工艺参数很多,但最主要的是要求气化层温度高,厚度大、     

蒸汽煤比及氧煤比对GSP煤粉气化和GE水煤浆气化过程的影响—基于Aspen Plus模拟的双因素分析比较研究

利用Aspen Plus、基于Gibbs自由能最小化方法建立GSP煤粉气化模型及GE水煤浆气化模型,运用灵敏度分析工具,对比研究了蒸汽煤比及氧煤比双因素同时变化对2种气化炉的产气量、合成气组成、粗煤气氢碳比和煤气热值的影响。结果表明:采用Aspen Plus建立的气化炉模型模拟结果与生产数据吻合;与GE水煤浆气化相比,相同的氧煤比及蒸汽煤比条件下,GSP粉煤气化产生的有效气(CO+H2)含量高约8.4%;GSP和GE气化最佳氧煤比范围均在0.7 Kg/Kg~0.8 Kg/Kg;当氧煤比从0.5Kg/Kg增加至1.0 Kg/Kg,有效气含量随氧煤比的增加均呈先上升后下降的趋势,GSP有效气含量变化幅度达28%,而GE有效气含量变化仅18%;GE粗煤气中氢碳比约在0.56~1.03,GSP粗煤气中氢碳比约在0.22~0.52;相同氧煤比及蒸汽煤比范围内,GSP气化产生的煤气热值较高,氧煤比由0.5 Kg/Kg升至1.0 Kg/Kg,GSP煤气热值下降约35%,GE煤气热值下降约29%。相较于GE气化,GSP气化的有效气量大、粗煤气的氢碳比低、煤气热值高,气化过程受氧煤比的影响更为显著。     

Shell粉煤气化及Texaco水煤浆气化模拟对比及分析

以Aspen Plus为模拟工具,选择反应平衡模型,应用Gibbs自由能最小化方法建立了Shell粉煤气化模型及Texaco水煤浆气化模型,运用灵敏度分析研究了不同操作条件对气化工艺的影响,结果表明:对于Shell气化工艺,蒸汽煤比和氧煤比是影响Shell气化炉的出口组成的主要因素,当蒸汽煤质量比为0.08～0.11,氧煤质量比为0.8～0.9时进行气化较为合适;对于Texaco气化工艺,水煤浆浓度和氧煤比是影响Texaco气化炉的出口组成的主要因素,当水煤浆浓度在65％(wt)左右,氧煤质量比为0.95～1.05时进行气化较为合适.通过对两种气化工艺的对比与分析,为IGCC、煤气化等过程的气化工艺选择提供了重要的参考.     

生物质气化耦合燃煤发电系统热经济性分析

为了充分利用我国丰富的生物质资源,改善现有能源结构,实现节能减排,本文通过某350MW燃煤机组建立了一种生物质气化耦合燃煤发电机组工艺系统。基于热功转换原理,充分考虑生物质气化耦合燃煤发电系统特点,采用等效焓降法对该系统进行热经济性分析。分析结果表明,生物质气化炉产生的高温气化气进入炉膛再燃可替代大量燃煤,显著降低CO2排放量;同时,经冷却器降温后的高温气化气显热可回收至8号高压加热器,能进一步降低机组热耗,提高机组效率。因此,相较生物质直燃发电,生物质气化耦合燃煤发电是一种经济的技术改造手段,能够显著降低燃煤消耗,优化能源结构,提高生物质资源的利用效率,降低碳排放,也是我国实现并达到2030年非化石能源发电量占比不低于50%目标的重要途径。     

天然气与煤联合气化的热力学模拟研究

天然气与煤联合气化工艺通过改变进料条件,能够直接得到H2／CO比可调合成气。为探索进料条件对合成气H2／CO比和温度的影响规律,本文建立了描述天然气与煤联合气化制合成气热力学模型,根据该模型计算了不同进料条件对合成气H2／CO和出口温度的影响。计算结果表明,进料中CH2／O2比例的增加可同时显著提高合成气的H2／CO比和降低反应温度;进料中H2O／O2比例的增加只是显著降低反应温度,而对合成气H2／CO比的影响较小;提高进料温度和操作压力对合成气生产有利。     

Optimization and control of one dimensional packed bed model of underground coal gasification

This paper discusses the optimization and control of the one dimensional (1-D) packed bed model of underground coal gasification (UCG) process for an actual UCG site. The optimization is performed to compensate for the uncertainty in coal and char ultimate analysis (caused by repeated measurements of different samples) and in steam to oxygen (O₂) ratio at the reaction front. The constrained nonlinear optimization problem is solved by using state of the art sequential quadratic programing (SQP) algorithm to minimize the error between experimental and simulated heating values. The results of the optimized model are validated with actual filed trials which show a good match for heating value of the product gases. The super twisting controller, a second order sliding mode control (SOSMC) algorithm is successfully implemented on the process model, which keeps the heating value of the product gas at the desired level in the presence of the matched disturbance: steam produced from water influx from surrounding aquifers and due to the moisture content of the coal.     

粉煤气化装置中黑水流量计的选型及应用

介绍楔形流量计在粉煤加压气化装置（航天炉）改造中的应用，经过生产实践证明，楔形流量计具有精度高、耐冲刷、使用周期长的特点。     

德士古水煤浆气化过程的建模与优化分析

根据德士古水煤浆气化工艺的操作特性和装置特点,采集实际工业运行数据,基于Aspen Plus软件平台,建立了气化炉和水洗过程的模型,模拟结果与实际生产较吻合。基于所建立的模型,进行了水煤浆浓度、气化反应温度对气化结果的灵敏度分析,并讨论了过程的节水,分析了高温汽提冷凝液对废水排放与合成气水汽比的影响。结果表明:在现有工况下,提高水煤浆浓度和反应温度,有效合成气收率会提高;适当减少高温、汽提冷凝液,有利于装置的废水排放和提高合成气水汽比。     

和利时MACS控制系统在粉煤加压气化中试装置中的应用

简要介绍了和利时MACS控制系统的网络结构和布局，以及在粉煤加压气化中试装置中的应用配置情况．组态和监控软件的特点。     

遗传算法优化BP网络及其在灰渣粘度预测中的应用

气流床气化技术受到广泛关注,一般工艺要求液态排渣,而灰渣粘度决定着气化炉排渣能否顺利。在灰渣粘度预测中,粘度与灰渣呈复杂的非线性映射关系,而目前尚未有成熟的模型。本文拟从模糊模型人手,采用遗传算法(GA)优化神经网络(BP)的初始权阈值,优化后的神经网络模型,再预测灰渣粘度值。预测过14组样本,将预测值同三种不同机理模型预测值比较,证明GA-BP模型预测值同实验值最接近,且精度明显较其它模型高。     

天然气和煤联合制备廉价合成气新工艺及其热力学分析

20世纪后期，天然气勘探开发技术进步很快。发达国家中，天然气已逐步成为一种占主导地位的清洁能源。目前我国许多天然气化工企业面临天然气管网价格偏高、供应量不足和开工率下降等问题。新建的天然气化工厂，应考虑进入WTO后激烈的国际价格竞争。为解决上述问题，本文提出一种天然气和煤联合制备廉价合成气的生产成本。为减少煤造气设备投资（约占总投资的60％），核心设备可在退役高炉的基础上进行改造。这种新型合成气制备工艺对天然气价格有较强的弹性和适应性。