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℃。     

煤热解-化学链气化耦合工艺流程模拟

为实现煤的清洁高效利用,提出一种煤固体热载体热解-化学链气化耦合工艺。利用流程模拟软件Aspen Plus建立了该耦合系统的工艺流程模型,主要包括煤干燥单元,煤热解单元,空气反应器和燃料反应器。模拟结果表明:通过将煤热解单元产生的酚废水作为燃料反应器的气化剂,可有效减少载氧体循环量和废水排放量。在热解温度500℃、半焦气化温度800℃和载氧体氧化温度1 000℃条件下,载氧体的循环比为1. 32,焦油分析基收率为6. 6%,耦合系统的能量利用效率为43. 12%,其中煤干燥单元能耗和煤热解单元能耗分别占总能耗的32. 68%和33. 81%,是导致系统辅助能耗大的主要原因。当进料量(100 kg/h)和工艺条件相同的情况下,与单独的煤热解和煤基化学链气化技术相比,该耦合工艺在热力学效率和对环境的友好方面都有一定优势。     

基于Aspen Plus的热解粉焦气流床气化过程模拟与分析

以热解粉焦为原料,利用Aspen Plus模拟软件,建立了气化炉模型,在修正和验证的基础上,进行了气化过程的模拟计算,同时考察了影响气化过程的主要指标。结果表明,利用Aspen plus软件建立的模型,能够准确模拟气流床气化过程,计算误差在许可范围内;热解粉焦较热解用煤更适宜于气流床气化,热解粉焦气化粗合成气中有效气的体积分数达到95.6%,冷煤气效率为80.6%;气化压力的提高使得合成气中甲烷含量升高,但对反应温度和有效合成气含量影响较小;氧焦比和蒸汽焦比对气化温度和合成气组成有重要影响,其中,实验用热解粉焦的最佳氧焦比为0.81 kg/kg~0.84 kg/kg,最佳蒸汽焦比为0.09 kg/kg~0.11 kg/kg。     

耦合热解-气化过程的两段气流床工艺模拟研究

提出了一种新型的两段循环气流床工艺,其一段炉内煤焦充分气化生产的高温合成气,为二段炉内煤的热解供热,二段炉内产生的煤焦循环再回一段炉。使用Aspen Plus模拟软件开发了两段气流床气化模型,考察了一段给氧量和二段炉膛停留时间对两段循环气流床工艺和焦油质量分数的影响。提高一段给氧量,可以降低合成气中焦油的质量分数,但是系统冷煤气效率及甲烷的产量也在减少;增加二段炉膛反应停留时间能够有效降低合成气中焦油的质量分数。调节一段炉温为1 400℃,二段炉膛停留时间为6 s,合成气中焦油的质量分数可降至93.21×10~(-3) kg/kg(以单位煤基计),系统的冷煤气效率可达86.21%,甲烷的产率可达76.80×10~(-3) m~3/kg(以单位煤基计)。     

用气流床对煤进行快速热解的研究

本文利用气流床快速热解装置，在常压氮气气氛下，考察了东胜、神府和小龙潭煤的热解焦性质。结果表明，随着热解终温的升高，气相产率增加，液相产率存在一最大值，固相产率均大于５０％。气化速率与煤化程度、碱金属离子含量及孔隙结构有关。     

干煤粉气流床制工业燃气气化过程数值模拟

基于Aspen Plus软件,应用Gibbs自由能最小化方法,建立数学模型,对干煤粉气流床气化制工业燃气过程进行数值模拟。模拟计算结果表明,此模型可以比较准确地预测干煤粉气流床气化炉的出口气体成分。基于此模型,分别考察了氧煤比、蒸汽煤比对气化温度和有效气产量的影响,并确定出神华煤种合理的氧煤比为0.8和蒸汽煤比为0.1。     

煤的气流床气化模型

研究出一种数学模型,用以模拟德士古(Texaco)下喷式气流床气化炉试验装置,用煤的液化残渣以及煤水浆作为原料。气流床气化炉在概念上或理论上、设计上基本分为三个区域:热分解和挥发物的燃烧区、气化和燃烧区以及气化区。通过求出物料与能量平衡,探讨了气化动力学、输送速度以及气化炉的流体力学,得到沿反应器的温度和浓度的分布曲线。根据模型计算得到的结果与实验数据进行比较。为了更好地了解在各种操作条件下使     

气流床气化洗涤工艺分析

介绍了气化炉内灰和渣的形成过程,在分析GE水煤浆气化、四喷嘴水煤浆气化、GSP干煤粉气化和Choren干粉煤气化等技术的细灰洗涤工艺流程基础上,通过设计和实际生产的对比,提出了优化气化洗涤工艺的思路。     

气流床气化方法的选择

介绍了Shell和GSP粉煤气化的优缺点,重点讲述国内多喷嘴对置式水煤浆气化装置的工业运行情况及与德士古相比的技术优势.     

热解焦粉(半焦)湿法气流床气化工业试烧总结

介绍了热解焦粉湿法气流床气化工业试烧试验。试验采用热解焦粉(半焦)为原料,选用西北化工研究院多元料浆气化技术,在5万t/a合成氨装置上,在1 350℃、1.3 MPa(g)的操作条件下,与神府煤按不同比例混合,进行了煤/焦(干基)质量比分别为:88/12、77/23、69/31的试烧试验。通过试验考察了该焦粉的成浆性能及气化特性,获取了焦粉气化的关键数据,可供以焦粉为原料的大型煤气化装置的工程设计参考。     

气流床气化辐射废锅单面受热水冷壁数值模拟

辐射废锅作为气流床煤气化中重要的热回收装置,可显著提高合成气热利用率。针对辐射废锅单面受热水冷壁及其表面覆盖的灰层和渣层,建立三维传热模型,并通过流动与传热耦合的数值模拟方法探究不同工况下水冷壁金属管和鳍片温度分布。结果表明,水冷壁表面温度随高度变化幅度较小。合成气温度下降导致水冷壁表面热流密度减小,金属管表面温度随之降低。水冷壁表面沉积物降低了合成气与冷却水之间的换热效率,但在一定程度上保护金属管和鳍片不受高温侵蚀。水冷壁与壳体之间通入保护气可有效降低鳍片温度。     

R-GAS加压气流床气化中试实验研究及放大模拟

R-GAS气流床气化炉适合于高灰分、高灰熔点等劣质煤的气化。以阳泉新景煤为原料进行中试试验,在操作压力为4.0MPa时,合成气中有效气体(CO+H_2)含量可以达到72.90%～80.00%。利用气化炉一维(1-D)动力学模型对800t/d和3 000t/d的气化炉进行模拟预测,冷煤气效率分别可以达到79.50%和80.50%,与中试结果相比,工业示范装置得到的合成气中有效气体(CO+H_2)含量增加,分别为87.48%和87.97%。     

温度对循环流化床双床气化中热解炉产物的影响

在循环流化床双床煤高温热解气化试验台上,以神木烟煤为燃料在不同温度下进行了热解气化试验,该试验台利用上下返料器将热解炉和气化炉耦合在一起,其中热解炉为N2气氛,气化炉通入空气作为气化剂,试验主要研究热解炉底部温度对热解煤气及热解炉底渣的影响。试验结果表明:随热解炉底部温度升高,热解煤气中H2体积分数升高,CH4,CO2体积分数降低,CO体积分数先降低后升高,热解煤气主要组分气体的收率增加。试验所取热解炉底渣样品的孔比表面积分布和孔比体积分布主要集中于中小孔(0—50 nm),其总比表面积和总孔体积大小顺序为在817℃最大,844℃次之,766℃最小,在N2气氛、1 200℃条件下,CO2反应的活性大小顺序为817℃最大,766℃次之,844℃最小。     

两种气化工艺流程模拟分析

依据贵州开阳化工有限公司粉煤气化装置与兖矿国泰化工有限公司水煤浆气化装置实际运行数据进行流程模拟,用Aspen Plus构建两种气化模型并调节工艺参数,对比与分析粉煤气化装置与水煤浆气化装置之气化压力、氧气加入量、水加入量对合成气成分的影响,为两种气化工艺的选用与进一步研发提供一些理论支持。     

气流床气化现状和开发趋向

气流床气化的特点是:煤和气化剂并流加入。粉煤的粒度小于0.1毫米,而氧与蒸汽的比例可高达20/1。气化温度总是高于灰渣熔点,所有煤种(包括焦炭和木炭)均可适用。目前,工业规模装置的气流床只有Koppers—Totzek法,它是在常压下操作。Shell—Koppers法,Texaco法和Saarberg—Otto法目前尚处于开发阶段,这些方法的特点是:气流床加压气化。     

分级气流床气化装置的应用

公司100kt／a甲醇项目以国产化技术为依托，设备的国产化率达到98．5％以上。煤气化装置采用清华大学新开发的分级气流床气化技术，于2006年1月23日一次化工投料成功。截止2008年1月，累计运行超过700d，生产粗甲醇超过200kt，仅停车36d，平均负荷率为88．68％，开工运转率为94．66％，达到了国内外以水煤浆为原料的同类装置运行的较高水平。     

煤炭气化气流床气化炉的数学模拟

简要介绍了煤炭气流床气化的原理,总结了到目前为止煤炭气化气流床气化炉数学模拟情况,包括简单平衡模型和动力学模型（一维或多维）,给出了这些数学模型模拟的主要内容（对气化过程流化力学、热力学、化学反应和质量、能量及动量平衡考虑情况）和模型的主要结论,以及典型气流床气化炉的模拟煤气组成和煤炭转化率数值与实验值或实际操作值的比较情况,结果显示主要组分模拟误差较小。     

新型气流床粉煤加压气化技术

气流床粉煤加压气化技术具有原料消耗低,碳转化率高,热效率高,煤种适应性强等优势。我国具有自主知识产权的气流床粉煤加压气化技术中试装置在兖矿鲁南化肥厂运行成功,各项技术指标分别为:有效气体积分数89%～93%,碳转化率98%～99%,比氧耗0.30～0.32m3/m3,比煤耗0.53～0.54kg/m3,冷煤气效率≥84%。     

渣油气化工艺流程模拟与优化

利用工艺流程模拟软件Pro II对国内某厂的渣油气化工艺进行模拟,将渣油气化过程分解为燃烧反应区和二次反应区,建立渣油气化过程的热力学反应模型,模拟计算结果并与设计值、生产测量值相比,误差在可接受的正常范围内,说明本模型可用于渣油气化模拟。使用本模型通过模拟计算考察渣油气化工艺中氧油比、蒸汽油比对气化温度、粗煤气组成的影响,给出优化后的建议操作参数。     

生物质气流床气化前的处理工艺

针对生物质气化过程面临的问题,利用慢速热解方法作为生物质气流床气化的前处理工艺并考察其可行性. 分析讨论了热解后半焦的化学组成和输送特性,并使用ASPEN PLUS模拟软件计算比较了原料与半焦的气化结果. 结果表明,半焦的能量密度随热解温度的升高而升高;热解温度在300~400℃之间,半焦的质量产率和能量产率对于气化工艺比较有利;热解后半焦的内摩擦角、休止角明显降低,堆积密度明显提高. 使用ASPEN PLUS模拟软件进行计算比较,热解温度为400℃时的气化效果最理想.