整体煤气化燃气-蒸汽联合循环气化单元模拟

基于化学平衡 ,建立了气流床干煤粉气化的数学模型 .模型计算结果与工业结果基本吻合 ,表明对于气流床干煤粉气化这样的高温反应过程 ,可以用化学平衡的方法近似模拟 .通过分析工艺条件对气化结果的影响 ,发现蒸汽煤比和氧煤比起着调节原煤热值在化学能和物理显热之间的分配的作用 .在联合循环发电 ,可以通过蒸汽煤比和氧煤比的改变 ,调节燃气轮机与蒸汽轮机之间的能量分配关系 .     

Shell干煤粉气化的模拟与分析

为研究Shell干煤粉气化特点,利用Aspen Plus模拟软件为工具,建立Shell气化炉模型。通过模拟Shell干煤粉气化的压力、氧煤比、蒸汽煤比对气化过程的影响,结果表明,增加压力能够使合成气中的甲烷含量升高,氧煤比和蒸汽煤比对气化温度和合成气组成有重要影响。气化温度随氧煤比的增加而升高,有效气体摩尔分数先增加后减少,蒸汽煤比可以调节气化反应温度。对屯留煤来说,Shell煤气化的最佳氧煤比为0.74~0.80kg/kg,反应温度为1475.6~1580.17℃,最佳蒸汽煤比为0.09~0.13kg/kg,相对应的反应温度为1630.60~1532.11℃。     

40万t/a煤制乙二醇项目气流床气化技术比较研究

煤气化技术对煤化工项目的经济效益和稳定生产具有重要意义。以某40万t/a煤制乙二醇项目为例,选取有代表性的某干煤粉气流床煤气化技术和某水煤浆气流床煤气化技术,在原料煤可同时适用的前提下,通过对原料制备、原料输送、气化和灰水处理、变换等主要工艺单元的对比,分析了两种技术在能量消耗和利用、操作安全稳定、环保等方面的差异。结果表明,水煤浆气化技术的原料制备和输送环节能耗较低、操作安全环保,虽然气化工段煤耗、氧耗较高,但是可通过回收高温粗煤气的显热副产大量高压饱和蒸汽,能量利用率高,气化过程不需要加入蒸汽。综合对比,水煤浆气化技术生产成本低于干煤粉气流床气化技术。     

首套GSP干煤粉气化的模拟与分析

为研究GSP干煤粉气化反应特点,以Aspen Plus模拟软件为工具,选择Gibbs自由能最小化建立气化炉模型。通过模拟GSP干煤粉气化的压力、氧煤比、蒸汽煤比及不同输送载体对气化过程的影响,结果表明:压力增加可使粗煤气中甲烷含量增加;氧煤比和蒸汽煤比影响着气化温度和有效气组成;输送载体切换为二氧化碳后可使有效气增加2%。该模拟计算对于GSP干煤粉气化工业操作有一定借鉴意义。     

干煤粉气流床气化过程数学模型的建立及求解

基于物料平衡和热量平衡原理,针对干煤粉气流床气化过程建立数学模型,并采用Matlab软件求解。利用Matlab设计的求解程序灵活实用,支持其他编程语言环境下的二次开发,可对不同的煤种进行计算。计算结果表明,本模型可以比较准确地模拟干煤粉气流床气化炉的性能,为优化气化装置的操作、建立气流床气化装置性能分析系统奠定了基础。     

干法进料气流床煤气化技术的现状与发展

煤气化按煤的粒度和气化炉内的气体流速等可分为固定床、流化床、气流床3种。其中干煤粉气流床加压气化具有易大规模化、煤种适应范围广、碳转化率高等特点,近年来得到大规模的应用。详细介绍了以干煤粉为原料的Shell、Prenflo、Simens GSP和西安热工院的两段式气化技术。     

气流床煤气化的技术现状和发展趋势

气流床煤气化是煤高效洁净利用的关键技术。综述了具有代表性的气流床煤气化技术的应用现状,探讨了影响水煤浆气化的主要因素,如烧嘴、耐火砖、激冷环等,分析了干煤粉气化的技术优势和存在的问题,并阐述了发展趋势。水煤浆气化已积累丰富经验,而干煤粉气化的实践较少,应用于化工领域还有待工程检验。基于国内煤气化技术的研究开发现状和工业运行情况的分析,提出了发展我国煤气化技术的战略。     

气流床干煤粉气化的技术进展

发展气流床气化技术是中国能源安全和可持续发展的需要。简述了气流床干煤粉气化技术的应用状况和研究进展,分析了干煤粉气化的技术优势和存在的问题,并提出一些改进建议。     

粉煤气化工艺过程的模拟研究

借助Aspen Plus模拟软件,对粉煤加压气流床气化工艺进行研究。采用工业数据,对计算模型进行验证,发现计算结果与实际生产运行数据基本吻合,有效合成气最大相对误差不大于3%。研究表明,氧煤比和蒸汽煤比对气化性能的影响较大,随着蒸汽煤比的增加,有效气成分降低;随着氧煤比的增加,有效气含量存在最大值,同时冷煤气效率也存在最佳值。此外,气化温度随氧煤比的增加而增加,随蒸汽煤比的增加而降低。     

两段式气流床氧/煤比对干煤粉气化特性的影响

基于Eulerian-Lagrangian方法建立了两段式干煤粉气流床的三维CFD计算流体动力学模型,利用均相与非均相多步化学反应动力学确定煤气化反应,用k-ε模型描述气相湍流流动,用随机轨道模型追踪煤粉颗粒的运动轨迹,模拟了气流床内的煤气化过程。在氧/煤质量比为0.9,1.0和1.1时,基于文献实验条件对不同反应机理进行数值模拟,通过结果对比获得最佳反应机理。考察了氧煤比为1.0时上下两阶段煤/氧比对煤气化特性的影响。结果表明,选用焦炭和挥发物完全燃烧反应、忽略CO参与气相燃烧反应的反应机理(Case E)的模拟结果与实验数据非常吻合,误差小于2%。当一级喷嘴(A-A水平)煤和氧化剂喷入量达到并超过给煤量和进气量的50wt%时,合成气组分、碳转化率和有效成分等气化炉总体性能指标较好。在一级喷嘴喷入70wt%煤和60wt%氧气时碳转化率最大,为99.6%,一级喷嘴喷入50wt%煤和50wt%氧气时合成气组分最佳,最大合成气产率为78.24mol%。     

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。     

Numerical simulation of coal gasification in entrained flow coal gasifier

This paper presents modeling of a coal gasification reaction, and prediction of gasification performance for an entrained flow coal gasifier. The purposes of this study are to develop an evaluation technique for design and performance optimization of coal gasifiers using a numerical simulation technique, and to confirm the validity of the model. The coal gasification model suggested in this paper is composed of a pyrolysis model, char gasification model, and gas phase reaction model. A numerical simulation with the coal gasification model is performed on the CRIEPI 2 tons/day (T/D) research scale coal gasifier. Influence of the air ratio on gasification performance, such as a per pass carbon conversion efficiency, amount of product char, a heating value of the product gas, and cold gas efficiency is presented with regard to the 2 T/D gasifier. Gas temperature distribution and product gas composition are also presented. A comparison between the calculation and experimental data shows that most features of the gasification performance were identified accurately by the numerical simulation, confirming the validity of the current model.     

基于Aspen Plus的固定床高温煤气化模拟

文章以过程模拟软件Aspen Plus为工具,建立了以高温空气为气化剂的固定床煤气化的数学模型,模拟计算了逆流式固定床气化的制气过程;并利用该模型模拟研究了不同空煤比以及不同的空气预热温度对煤气化指标的影响,结果表明:在相同空煤比与汽煤比的工况下,提高空气的预热温度可以使气化过程得到强化。     

BGL炉煤气化过程建模和模拟

建立了BGL气化炉的三维非稳态煤气化模型,模型考虑煤炭颗粒的收缩过程,应用收缩核模型集成煤热解模型、气相湍流模型、气固流动模型、气固异相反应模型、气相均相反应模型、能量守恒方程以及相间传热模型等。该模型充分考虑了气化炉内部三维空间的温度和组成分布,通过煤热解段模型化学计量参数优化,得到CO/H₂摩尔比在1.59左右,符合BGL炉热解段运行机制;然后对BGL炉气化段过程进行三维非稳态模拟,模拟出口气组成(CO,H₂,CO₂,CH₄,H₂O,O₂)与文献结果对比,误差均小于4%。证明了BGL模型的准确性。基于该模型,本文对煤气化过程的主要参数进行影响分析。分析结果表明:煤气化效率随汽氧比的增加而提高,当汽氧比确定在1～1.3之间可以满足工艺要求及生产的需要,适合本文研究所用褐煤的特点;氧煤比增加会降低煤气化效率,但合成气中有效气的含量呈现出先增大后减小的趋势,当氧煤比在0.17左右时有效气含量达到峰值;随着煤粒直径的增加,BGL炉内的温度呈降低趋势,最高温度从...     

Optimum parameters of the air gasification of coals in a circulating fluidized-bed gas generator with a stagnant layer

Experiments on the air gasification of coal in a circulating fluidized-bed gas generator with a stagnant layer are described. The results of the experiments are consistent with simulation data. Based on a gas generator model, optimum process parameters—temperatures in gasification and combustion chambers, chemical efficiency, and coal fraction supplied to the gasification chamber—were found.     

气流床粉煤气化性能模拟分析

基于Aspen Plus工作平台,运用Gibbs自由能最小化原理,对气流床粉煤气化过程进行了数值模拟,并对流程算法进行了改进。研究了氧煤比、蒸气煤比、压力及粉煤粒径对气化炉出口气体组成、温度、冷煤气效率、碳转化率及有效气产率的影响。结果表明：模拟值和实验值有良好的相似性;氧煤比对气化进程的影响较蒸汽煤比及其它操作条件更为显著;并确定了模拟煤种的最佳氧煤比是0．70～0．80kg／kg,气化炉出口CO＋H2的最大干基体积分数为96．48％,冷煤气效率最高为83．56％,最大有效气产率为1．74m^3／kg;氧煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度升高约40℃,而蒸汽煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度降低约8℃。     

Numerical study on the coal gasification characteristics in an entrained flow coal gasifier

The coal gasification process of a slurry feed type, entrained-flow coal gasifier was numerically predicted in this paper. By dividing the complicated coal gasification process into several simplified stages such as slurry evaporation, coal devolatilization and two-phase reactions coupled with turbulent flow and two-phase heat transfer, a comprehensive numerical model was constructed to simulate the coal gasification process. The k– turbulence model was used for the gas phase flow while the Random-Trajectory model was applied to describe the behavior of the coal slurry particles. The unreacted-core shrinking model and modified Eddy break-up (EBU) model, were used to simulate the heterogeneous and homogeneous reactions, respectively. The simulation results obtained the detailed information about the flow field, temperature and species concentration distributions inside the gasifier. Meanwhile, the simulation results were compared with the experimental data as a function of O₂/coal ratio. It illustrated that the calculated carbon conversions agreed with the measured ones and that the measured quality of the syngas was better than the calculated one when the O₂/coal ratio increases. This result was related with the total heat loss through the gasifier and uncertain kinetics for the heterogeneous reactions.     

基于Aspen Plus的Shell气流床工业气化炉模拟

基于Aspen Plus软件的Gibbs自由能最小化法,本文建立了煤粉在Shell气流床中的气化模型。该模型预测气化温度和煤气组成,与文献试验结果吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块研究了氧煤比、氧气体积分数和氧气预热温度对气化结果的影响,并进行了正交模拟计算,研究了以上3种因素共同作用的结果。结果表明：氧煤比增加使碳转化率升高,冷煤气效率先升高后降低,并在氧煤比为0.9kg/kg时取得最大值77.72%;氧气体积分数增加使煤气热值、碳转化率和冷煤气效率升高,氧煤比为0.8kg/kg且氧气体积分数为50%时,冷煤气效率可达82.6%;氧气预热温度增加使碳转化率、冷煤气效率升高,氧煤比为0.8kg/kg且氧气预热温度为600℃时,冷煤气效率可达82%。通过正交模拟计算综合分析,氧煤比对冷煤气效率和碳转化率的影响作用占首位,氧气体积分数对煤气热值、有效气体积分数、煤气产率的影响作用占首位,氧气预热温度对煤气化指标影响较小。在实验范围内,当氧煤比0.8kg/kg、氧气体积分数100%、氧气预热温度300℃时的煤气热值达到最大值3011kcal/m³;当氧煤比为0.8kg/kg、氧气体积分数60%~100%、氧气预热温度300~500℃时的冷煤气效率达到最大值83.46%。     

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