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。     

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。     

用选择控制实现德士古气化炉的高效率和安全运行

德士古水煤浆加压气化工艺是一种颇受重视的煤气化制造合成氨原料气的新兴工艺。国外早已实现了工业化,国内已经通过了中间试验,并通过技术引进即将实现工业化。本文结合建在本所的水煤浆加压气化中试装置(已通过国家级鉴定)气化炉的特点,提出了用 SLPC可编程调节器根据不同状况对气化炉进行比值调节或温度定值调节的方案,以确保气化炉的高效率和安全运行,并在投运前对调节系统进行了数字仿真,效果较为满意。     

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.     

HS2000系统在水煤浆加压气化技术中的应用

以水煤浆气化及煤化工国家工程中心8.5Mpa气化炉中试装置为例,阐述了HS2000DCS系统在气化炉装置的应用,着重介绍控制功能。     

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.     

德士古水煤浆气化过程模拟

以神东长焰煤为反应原料,采用Aspen Plus流程模拟软件,选择反应平衡模型并应用Gibbs自由能最小化方法对水煤浆气化工艺过程进行了流程模拟,并将模拟数据与工业数据进行了对比,表明模型基本正确。以此模型分析了水煤浆浓度、氧煤比和压力对合成气组成、温度以及有效气流量的影响。结果表明,水煤浆浓度和氧煤比是影响出口合成气的主要因素,在气化炉不超温的情况下应尽量提高水煤浆的浓度以提高煤的利用率,针对不同的化工过程确定了氧煤比的适宜范围为0.84~1.05,压力对气化过程则基本没有影响。同时分析了碳洗塔压力和冷凝液流量对合成气水气比的影响,由于压力一般不多做调节,则冷凝液流量成为影响水气比的主要因素,适当降低冷凝液流量可以提高合成气的水气比。     

GMR控制系统在新型水煤浆气化炉中的应用

安全仪表系统的可靠性和可用度是四喷嘴对置式新型水煤浆气化炉运行的关键,也是煤气化装置安全运行的保障.简述了四喷嘴对置式新型水煤浆气化炉工艺,叙述了安全系统的控制要求、联锁逻辑系统和实际工程中的硬件结构和特点,并分析了三重化冗余系统中存在的问题.该系统的成功运行对其他类似系统有推广借鉴的意义.     

不同H/C比煤质对水煤浆气化过程的影响分析

以GE水煤浆气化炉为研究对象,在分析煤质组成中H/C比的基础上,利用C_(16)H1_0、C_(18)H_(30)和SO_2代替原煤,应用Aspen Dynamics建立水煤浆气化反应过程动态模型,动态模拟分析煤中不同H/C比等因素对气化过程的影响。模拟结果表明,在同等干煤负荷下,相比于煤中H/C比含量,煤中灰质含量对气化反应器温度、CO含量、冷煤气效率以及H_2S的影响较大,对H_2影响较小,对CH_4含量的影响基本不变。该研究结果为实际生产控制过程中的选煤、配煤等提供指导。     

水煤浆气化装置水洗过程的建模与优化

煤气化技术的发展不仅提高了煤炭的高效清洁综合利用,同时也减小了煤直接燃烧造成的环境污染.煤气化过程的建模与优化具有十分重要的现实意义.本文基于化工分离技术,建立了水煤浆气化装置水洗过程的模型,并实现了流程模拟.模拟结果与实际工业过程数据相符,模型具有一定的精度.通过灵敏度分析,考察了变换冷凝液的流量和温度,水洗塔出口压力,进口粗合成气的温度、压力、负荷等关键操作参数对出口合成气水汽比的影响.分析结果表明,合成气中的水汽比随着变换冷凝液流量的增加而减小,温度的升高而增加;进口粗合成气对水汽比的大小影响较大,流量越大、温度越高,则水汽比越大;而水洗塔出口压力对水汽比的影响较小,随着压力增加水汽比有一定的减小.根据灵敏度分析的结果,对水煤浆气化装置进行了工艺操作参数的优化,提高了合成气中的水汽比,使之更利于后续工段的生产.     

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。     

基于BP神经网络预测气流床气化炉炉膛温度的试验研究

气流床煤气化技术,是当今煤炭清洁利用的龙头技术。控制气化炉操作温度是保证气化炉长期稳定运行的关键。本文利用三层BP神经网络,结合Matlab神经网络工具箱,分析和预测四喷嘴对置式气流床气化炉试验装置其炉膛的最高温度。将预测的结果和实验数据作比较,结果表明,该网络模型的预测值与气化炉不同负荷下最高温度试验值几乎吻合,是一种可行的数据处理方法。     

Novel mold breakout prediction and control technology in slab continuous casting

To realize smooth and high speed continuous casting, the urgent problem is to control the sticking-type breakout efficiently. In addition to improving casting process conditions of inducing stickers, the key is to develop active and accurate breakout prediction and healing control technology. In this paper, a novel logic judgment model for predicting stickers is presented, which is designed for more rows of thermocouples (TCs) in high density, and uses temperature change rate and vertical and horizontal detections to well recognize sticker propagation. Simulation results indicate that new model can accurately and timely detect all stickers, and has a good robustness. After sticking alarm, dynamic control strategies of casting speed according to the location of alarmed thermocouples are proposed for breakout prevention, by investigation on formation mechanism and recovery behavior of sticking-type breakout. The proposed model and control strategy have been validated through its application on a steel plant. The results show that the detection ratio for stickers and frequency of false alarm are 100% and 0.15% times/heat respectively, and the healing rate of the stickers has reached 100%. The case in which breakout still occurs after alarm has been eliminated. The present technology has achieved better performance in prediction and control of the sticking-type breakout and satisfies the requirement for field application.     

液下搅拌机器人的超声波导航定位研究

针对研究在水煤浆环境下工作的机器人,提出了采用超声波进行导航定位的方法;详细介绍了该定位系统的硬件布置方案、定位数学模型,并在水煤浆介质中做了超声波传播实验。     

基于双PI控制的水煤粉制备系统设计

针对传统的水煤粉制备系统产品质量不稳定的问题,设计了一套双PI控制的水煤粉制备系统,介绍了系统的工作原理、硬件组成和程序设计。该系统以OMRON C200HE PLC为核心,利用模拟量单元AD003和DA003及外部执行器分别构成煤粉量调节回路和水量调节回路,由2条PID指令自动控制,实现了水煤粉制备系统的随动控制。     

气化炉与辐射废锅接口托架传热的数值分析

以通用的三维导热模型为基础,应用有限元法,计算了不同结构参数和操作条件下气化炉与辐射废锅接口内金属托架的传热特性.结果表明,托架长度、耐火纤维厚度、炉内温度是影响托架温度和热流密度分布的主要因素.托架最高温度和最大热流密度随着托架长度的增加而增大,随着炉内温度的提高而增大.托架外围包裹20 mm厚的耐火纤维,能有效降低托 .架的最高温度和最大热流密度.对于稳态操作的气化炉,其炉内温度变化范围约1 200℃～1 400℃,相应的金属托架最高温度变化范围约为420℃～480℃,最大热流密度约为(42.8～50.0)kW·m-2.     

直接还原炼铁行业中两段粉煤气化工艺模拟的研究

根据碳和水蒸汽、二氧化碳气化是吸热反应的原理,开发了用化学反应法回收高温煤气显热的煤基两段组合式新气化工艺,在发电及钢铁行业有着非常广阔的应用前景.论文用模拟软件Aspen Plus,建立了两段(一段气流床,二段固定床)组合式粉煤气化模型,模拟直接还原炼铁过程(DRI)中的两段组合式气化工艺.研究在二段是否补加水蒸汽,以N2及CO2作为粉煤输送介质的气化工艺指标,模拟结果表明:二段炉内补加水蒸汽时,将会增加二段气化用煤量,而降低了出口煤气中的有效气含量.因此两段气化工艺用于炼铁行业时,选择一段气流床的粉煤以CO2作为输送介质,既增加二段炉内的气化剂,又增加整个气化工艺出口煤气的有效气成分,满足直接还原炼铁行业的要求.     

全氢罩式退火炉CAE仿真

为进行全氢罩式退火炉的研制和工艺优化,采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法仿真计算其整个加热过程.根据全氢罩式退火炉加热机理建立CAE仿真模型,仿真计算其流场和温度场;采用标准k-ε模型计算炉内三维湍流流动过程的湍流脉动;采用FLUENT的组分输运与化学反应模型模拟炉...