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。     

粉煤加压气流床气化炉特性数值模拟

煤气化是生产清洁合成气用于燃料发电和化工原料使用的一种有效方法。对通用两段式加压气流床气化炉生产合成气进行模拟研究,主要包括采用商用计算流体力学软件ANSYS FLUENT对氧气吹扫煤粉的气化过程作数值模拟。本研究的目的是用计算流体力学软件模拟以增进在两段式气流床气化炉中气化过程状态的理解。通过使用三维纳维-斯托克斯方程和组分迁移方程破涡流反应模型求解预测煤气化的工艺过程。对水煤浆浓度和氧煤比在气化过程的影响进行研究。气化炉中组分的流动行为,在二段式气化炉中单喷嘴的设计的基础上,对一些文献中提到的数据进行了检查和验证。     

煤气化技术工业应用概况及工艺选择(下)

正1.3气流床气化工艺气流床气化工艺有干法进料和湿法进料2种形式,将煤粉(粒度100μm)或煤浆与气化剂一起由喷嘴高速喷入气化炉,气化炉内气流速率超过颗粒夹带气速,气固并流运动并发生高温燃烧和气化反应(约1 500℃),煤灰呈熔融状排出气化炉。气流床气化的高温、高压、强混合过程有利于提高气化强度,具有生产能力大、碳转化率高、煤气     

粉煤气流床气化炉的数值模拟

应用Aspen Plus工业系统流程软件和Gibbs自由能最小化方法对粉煤气流床气化炉进行模拟.在设定粉煤气流床气化炉条件下,研究空气(O2占0.21,N2占0.79)与煤比和气化压力对有效气体(CO+H2)含量的影响.结果表明,在设定粉煤气流床气化炉温度为1 500 ℃和碳转化率为99%的条件下,当煤进料量为3 265.87 kg/h,空气与煤比为4∶1时,有效气体含量最大.同时,气化压力越大,有效气体含量越大.     

新型气流床气化炉的概念性设计

新型气流床气化炉综合了现有干湿法气流床气化炉的优点,分段设计理念,采用湿法进料和干法气化原理,特殊的激冷器结构,喷嘴设计采用空间多通道设计,煤浆和氧气喷嘴均为单通道结构且单独进料,拉长了着火点与喷嘴头部距离,气化指标好,生产能力大。     

工业燃气增压粉煤气流床气化炉数值模拟

对制工业燃气的新型增压气流床气化炉气化过程采用三维数值模拟研究,建立可靠的数学模型,预测了气流床气化炉内的流场分布、温度分布以及气体成分分布,并对模拟结果进行了分析.结果表明,炉内流场能够合理地反映气化炉内的反应趋势及进程;该炉型结构能够使炉内温度场均匀,平均温度水平上升;出口气体成分的模拟值与文献值吻合良好.     

气流床气化炉炉体三维传热模型研究

从通用三维传热模型出发,研究了气流床气化炉炉体的三维传热模型,应用有限差分法进行了求解,以德士古气体炉炉体为具体实例,研究了炉内温度、环境温度、耐火砖的导热系数变化对气化炉炉壁温度造成的影响。结果表明,该方法可以有效地计算出气化炉炉体上任意一点的温度,为气化炉的设计、运行,维护提供理论依据。     

粉浆气化炉内流场分布数值模拟研究

为了深入分析粉浆耦合气化技术的反应机理,以粉浆气化炉为研究对象,分别建立了气化炉的热力学模型和动力学模型。基于Fluent软件,对气化炉内粉浆气化过程进行了数值模拟和优化分析,考察了炉侧水煤浆喷嘴入射角度的变化对气化性能的影响。结果表明:采用顶部喷嘴干粉进料的粉浆气化装置是可行的,该进料方式可有效保护气化炉拱顶不受高速气流冲击的影响;随着炉侧水煤浆喷嘴入射角度的减小,颗粒停留时间延长,碳转化率提高,合成气组分更理想,但炉侧水煤浆喷嘴入射角度不宜过小。     

用组合气化炉发展现代煤化工的建议

当前发展煤化工碰到的第一个难题就是如何选择适宜、高效、经济实用的大型气化炉。由于煤质的特殊性,至今尚没有各方面都令人满意的煤气化技术。本文中提出采用气流床和固定床组合气化炉的方案:向气流床气化炉出口煤气喷入Lurgi炉出口含有焦油的粗煤气,以降低气流床气化炉的出口温度,并使Lurgi炉出口煤气中的焦油等有机物得以气化和裂解。     

干煤粉加压气化技术的现状和进展

干法进料的气流床煤气化技术是当今国际上最先进的煤气化技术之一,与水煤浆气化技术相比,具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高等优势,有更强的市场竞争力。为了加强对干煤粉加压气化技术的基础研究和应用推广,研究了干煤粉气化炉、气流输送过程、合成气净化系统及其配套工艺,分析了干煤粉气化炉在应用中存在的问题,并针对这些问题提出了解决的思路。概述了国内外大型粉煤气流床气化技术发展的主要情况,分析了干法进料气流床煤气化技术中存在的问题与采取的技术途径。     

水煤气炉仿真技术在化肥原料气生产中的应用

根据传递过程和反应工程原理建立了水煤气炉的数学模型。在计算机上对模型进行数值仿真计算,摸索出循环周期对气化效率的变化规律,结合程序控制阀门滞后时间的影响,得出优化的循环周期为120s。在生产化肥原料气的水煤气炉上应用,总气化效率可提高1.3%以上。     

型煤富氧气化运行总结

介绍福建本地型煤的特点及型煤间歇气化存在的问题。通过富氧气化攻关,证明福建本地型煤采用富氧气化比间歇气化更具优势,富氧气化可有效解决劣质煤的气化问题。经实际运行证实:富氧气化本地型煤具有炉况相对稳定、产气量大、煤耗低、炉渣残碳含量低等优点,但也存在炉上温度高、煤气中CO2含量高等问题,有待进一步解决。     

气化型煤在水煤气发生炉中的燃烧试验

在型煤工业生产线上生产了300t气化型煤,并在2台D2．4m的水煤气发生炉中进行了100％的全烧试验。试验结果表明：气化型煤可作为块煤的替代原料用于水煤气发生炉中,用型煤造气时,水煤气发生炉内炉况运行稳定,生产出的半水煤气组分完全符合化肥厂生产的要求,将型煤用于合成氨及化肥生产是一项环保、节能新技术。     

分级气流床气化炉模型研究

为了研究分级和气化炉结构对气化效果的影响,结合对分级气化炉内流动、燃烧和气化反应的分析,采用小室模型建立了分级气化炉的动力学模型,考虑了气化炉结构尺寸对气化过程和结果的影响。利用建立的模型,对等径结构、颈缩结构和渐扩结构3种形式的分级气化炉进行了计算,得到温度、气体组成及其体积分数、碳转化率等参数沿气化炉炉膛的分布情况,并和连续气化的结果进行了对比。结果表明氧气的分级给入加强了气化炉内的物料混和,提高了平均温度,有利于提高气化效率;同时最高点温度有所降低,有利于和延长耐火砖使用寿命。同样运行条件下分级气化得到的有效气体体积分数要高于连续气化。     

Hydrogen production from allothermal biomass gasification by means of palladium membranes

One of the most promising technologies for the production of hydrogen is the use of a Palladium Membrane in order to separate hydrogen from a gas mixture coming from the allothermal biomass gasification process. At the TU München, an innovative allothermal gasifier called Biomass Heat Pipe Reformer (BioHPR) has been developed. This gasifier produces a hydrogen rich gas which can be further used for energy production. A Palladium Membrane can be installed in the gasifier in order to gain pure hydrogen from this gas mixture. This gas can be then used in applications which demand high purified hydrogen like for example Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFC). The present paper describes the aforementioned gasification technology combined with a palladium filter and investigates the results from the simulation of these systems.     

The british coal spouted fluidised bed gasification process

British Coal Corporation has been developing an air-blown spouted fluidised bed gasification process for the production of low calorific value fuel gas. Development of the gasifier at atmospheric pressure for the industrial market has established the commercial basis for a flexible gasification process, which can achieve coal conversion efficiencies of up to 95%. For larger-scale use, a pressurised gasifier is under development as part of an integrated partial gasification combined cycle, coal-fired, electricity generating system. Known as the British Coal Topping Cycle, the system offers significant advantages in terms of improved thermal efficiency, reduced generating costs and low environmental impact. The paper outlines the gasifier development programme for both applications.     

基于平衡常数法的Texaco气化模型

分析了Texaco气化技术的特点，建立了基于多个化学反应的平衡常数法的气化模型．在模型中，根据组分平衡、化学平衡和能量平衡，利用平衡常数法，可以由燃料性质和运行条件计算出口气体化学成分，得到了Texaco气化炉的一维模型．并通过实验数据，对模型进行了校核讨论．结果表明，模型计算值和实验值吻合得较好．     

关于Shell煤气化装置的投煤试车及载气切换

介绍了Shell粉煤气化装置投煤试车前的准备工作；分析了装置试运行期间的常见问题；从输送煤粉的载气由氮气切换为CO2以及炉温控制方面论述了气化炉工艺操作要点，提出了完善装置的建议。结果表明，投煤试车成功后，装置以90％负荷稳定运行，最高负荷达到97％，且有效气体产量稳定在8万m^3／h。     

灰融聚流化床粉煤气化技术应用及节能减排措施

介绍了灰融聚流化床粉煤气化技术的特点、工艺流程及采取的节能减排措施和效果.对常压和加压1.0 MPa灰融聚流化床粉煤气化炉生产1 000m3煤气的能耗分别与UGI富氧气化炉进行比较,结果表明:常压灰融聚流化床粉煤气化技术的能耗略低于UGI富氧气化技术,而加压1.0 MPa灰融聚流化床粉煤气化技术比常压灰融聚流化床粉煤气...     

鼓泡流化床内高灰煤气化过程的颗粒尺度特性研究

基于多相流体质点网格方法(MP-PIC)对高灰煤在三维鼓泡流化床气化过程进行了数值模拟研究。在欧拉-拉格朗日框架下将气相和固相分别视作连续介质和离散相处理。首先,将模拟得到的出口处气体组分结果与实验数据进行对比,实验数据与模拟结果具有良好的一致性。其次,研究了煤颗粒在气化炉内的温度、传热系数、速度和停留时间,从颗粒尺度揭示了鼓泡流化床气化炉内的颗粒分布特性和气固流动特征。结果表明:在气化炉入口附近煤颗粒与床层温差最大,传热系数最大;由于流化床内强非线性的气固流动,床中煤温度和传热系数的空间分布不均匀;煤颗粒和床料的瞬时速度具有稳定的波动幅度,其中垂直方向速度波动最明显,且煤颗粒的瞬时速度比床料的瞬时速度略大;由于颗粒间的剧烈碰撞,延长了煤颗粒停留时间。此外,对鼓泡流化床中煤气化过程颗粒尺度的研究,有助于深入了解固体颗粒的流动行为以及气固相相互作用特性,对鼓泡流化床反应器的设计优化具有重要意义。