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。     

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。     

水煤浆气化工艺过程的模拟研究与分析

以河南某煤种为反应原料,采用Aspen Plus流程模拟软件对水煤浆气化工艺过程进行了流程模拟,考察分析了气化炉内的氧煤比和煤浆浓度等原料条件以及气化温度和压力等操作条件对气化反应结果的影响,并将模拟结果与实验结果进行比较,结果表明：模型基本正确,在误差许可范围内,模拟结果与气化实验结果基本一致;氧煤比、水煤浆浓度和气化温度是影响气化反应结果的主要因素;气化压力则对煤气化反应结果几乎没有影响,但是加压气化有利于降低后续工段合成气压缩能耗。     

IGCC系统中气化炉特性研究

气化炉是IGCC系统中的关键部件之一,与其他部件紧密相关.基于整个IGCC系统研究气化炉特性,首先利用Thermoflex软件对某200 MW级IGCC示范工程建立系统模型,从系统的角度出发,对不同气化参数(水煤浆浓度、气化压力、氧煤比和碳转化率)的IGCC系统进行计算,并分析对气化结果的影响.结果表明,水煤浆浓度和氧煤比对气化结果的影响较大.     

基于平衡模型的煤气化过程模拟分析

选用典型煤种对平衡模型进行了模拟验证,通过对比模拟计算结果与试验数据,证明了本文所建立的水煤浆气化平衡模型的可信度。同时利用该平衡模型模拟分析了水煤浆浓度、氧煤比、氧气纯度等参数对气化过程的影响,结果表明采用合理制浆工艺尽可能提高水煤浆浓度,尽可能提高氧气纯度,氧煤比不宜调节过高,这些措施能够提高合成气产量及气化炉热效率。     

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%。     

GE水煤浆气化炉动力学建模与分析

利用未反应芯缩核模型建立了GE气化炉内气固反应的动力学模型,依据"小室模型"进行了气化炉中物质的质量和热量衡算。模型计算结果与文献值进行了对比,气化炉出口主要气体摩尔分数最大误差不超过2%,表明模型具有一定的合理性。分析了不同氧煤比、水煤浆浓度对合成气组成、温度及冷煤气效率的影响。研究结果表明:随着氧煤比增加,CO含量增加,H2含量减少,CO2含量几乎不变,冷煤气效率先增加后减少,其变化范围为74%~79%;随着水煤浆浓度增加,CO含量增加,H2和CO2含量有所降低,冷煤气效率变化不明显。研究了当氧煤比为0.95、水煤浆浓度为55%时,合成气组分浓度及温度在床层中的分布情况,结果显示:当气化炉高度小于0.5 m时,气化反应发生剧烈,当O2消耗完毕后,合成气温度下降。     

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。     

BGL碎煤熔渣气化炉气化过程模拟

为进一步研究BGL碎煤熔渣气化技术的气化性能,探寻BGL气化炉的最佳操作参数,采用Aspen Plus工业系统流程模拟软件,遵循Gibbs自由能最小化方法以及反应平衡模型建立BGL气化炉模型;通过对3种不同煤种的气化模拟,对模型进行检验,结果表明:该模型与BGL气化炉的实际运行的结果吻合程度比较高,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,并研究了不同操作参数对BGL气化炉气化性能的影响。以安徽淮北烟煤为例,模拟不同氧气预热温度、氧煤比及汽煤比对出口有效产气率的影响。模拟结果表明:出口产气率随着氧煤比与氧气预热温度的升高而增加,而氧煤比增加到一个特定值时则下降,在氧煤比(质量比)为0.36时,有效产气率最高;产气率随汽煤比升高而下降。     

单喷嘴干煤粉气化炉的模拟与分析

以Aspen Plus软件为模拟工具,选择反应平衡模型,应用Gibbs自由能最小化方法建立干煤粉气化炉模型并进行模拟研究。模拟分析了气化炉的主要参数（压力、氧煤比和蒸汽煤比）对气化结果的影响,结果表明：压力增加可使甲烷含量增加,蒸汽煤比、氧煤比是影响粗煤气出口温度和组成的主要因素。     

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.     

1.5 MPa多喷嘴对置式水焦浆气化炉的模拟与优化

针对w（水焦浆）和氧焦比预测优化过程未采用严格反应机理模型,工艺参数的预测优化与实际生产存在较大偏差的情况,以UniSim Design流程模拟软件为工具,采用Gasifier反应器严格机理模型建立了1.5 MPa多喷嘴对置式水焦浆气化炉模型,并根据工业数据对水焦浆气化炉进行标定,标定结果相对误差小于2%,同时研究了氧焦比和w（水焦浆）对焦煤气化工艺参数的影响。结果表明：w（水焦浆）和氧焦比是影响水焦浆气化过程和粗煤气组成的关键因素,通过气化炉模型标定和优化分析,石油焦的氧焦比控制范围为0.95~1.10,为焦煤浆气化工艺生产实践指导提供了理论依据。     

盈德清华炉水煤浆气化工艺的影响因素研究

以过程模拟软件为工具,通过合理的简化与假设,建立了以氧气为气化剂的水煤浆气流床煤气化的研究模型,模拟计算了盈德清华炉的水煤浆气化过程,分析了煤中碳含量、灰分含量、水煤浆质量分数、操作温度、水冷壁副产蒸汽量等因素对比煤耗、比氧耗、合成气产量、合成气中各气体组分含量的影响。模型计算结果与生产实际运行数据对比表明,该模型能较好地反映运行工厂的实际生产情况。利用经过生产实际运行数据修正的研究模型,可研究煤质组成、煤浆质量分数、操作温度、水冷壁副产蒸汽量等因素对主要气化工艺指标的影响。     

二次氧量对分级气化炉气化特性的影响

分级给氧气流床气化炉具有碳转化率高、炉内混合过程强烈、喷嘴附近温度较低等优点。本文采用CFD数值模拟的方法研究了二次氧量变化对气化炉运行特性的影响,分析比较了不同二次给氧量下相交射流火焰特性的变化,及相交射流对煤气化炉炉内整体混合过程、煤气化特性的影响。发现当二次给氧量下降时,受炉内回流流场的影响,二次火焰明显随回流发生偏斜,壁面温度升高。当二次给氧量小于总给氧量的8%时,其射流动量不足以影响主射流产生的宏观流场。     

COAL GASIFICATION AND THERMODYNAMIC CALCULATION OF MOVING BED COAL GASIFIER WITH DRAFT TUBE

The coal gasification experiment and thermodynamic calculation of the newly developed moving bed coal gasifier with a draft tube are done according to the thermodynamic calculating model built on the basis of chemical reaction equilibrium, mass balance and heat balance. The obtained experimental results are quite approaching to the thermodynamically calculated values. The effects of steam/coal ratio, air/coal ratio, reaction temperature, reaction pressure, steam temperature, air temperature on the thermodynamic indexes of the gasifier are examined through thermodynamic simulating calculations. Under the optimal simulating conditions, gas calorific value, cold gas thermodynamic efficiency and available energy efficiency can reach 12 MJ/Nm³, 88.6% and 95.4% respectively, when air is used as the oxidizer. Compared with the directly-burning-coal-gasifier, the gasifier exhibits good characteristics and prospects for industrial application.     

气流床气化炉煤粉部分气化特性的研究

基于商业软件Aspen Plus,运用Gibbs自由能最小化方法建立了气流床部分气化模型,预测气化炉入口参数(空煤比、汽煤比、热损失和碳转换率)对出口合成气的影响特征,模拟结果表明,随空煤比的增大,粗煤气中有效气体成分含量先增大后减少;随汽煤比的增大,粗煤气中H2含量增多,有利于部分煤气化再燃;随碳转换率的增大,粗煤气中有效气体成分含量增加,但提高程度不明显,因此针对部分气化不刻意追求碳转换率.     

Experimental Study on a Hot‐Oxygen Burner in a Bench‐Scale Gasifier

The direct‐ignition technology of an entrained‐flow coal‐water slurry gasifier with hot‐oxygen burner (HOB) is presented. Experimental tests were carried out using diesel oil and coal‐water slurry in a bench‐scale entrained‐flow opposed multi‐burner (OMB) gasifier. Using a CCD camera equipped with high‐temperature endoscope, flame images inside the gasifier were recorded and subsequently processed. The results show that the HOB diesel flame is more stable than the normal two‐channel burner flame typically used. Entrained‐flow coal‐water slurry gasifiers can start up using the HOB directly without a higher preheated wall temperature. An HOB can potentially save gasifier preheating time and operation costs and enables a wide range of future applications.     

水煤浆气化过程中残碳量计算模型

基于气化炉大型冷模实验的研究结果和煤气化过程的特点,分析了气流床水煤浆气化炉内各个区域的流动与化学反应特征,建立了水煤浆气化过程中残碳量的计算模型,考察了煤的挥发分、煤颗粒平均直径以及气化炉平均停留时间对残碳量的影响。计算结果表明,平均停留时间增加,残碳量减小;在相同的平均停留时间和颗粒平均直径下,煤中挥发分增加,出气化炉残碳量减小;在相同的平均停留时间和挥发分含量下,煤浆中煤颗粒平均直径减小,出气化炉残碳量减小。