多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用

多喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主研发的大型煤气化技术。华东理工大学和兖矿集团在国家科技部、发改委等相关部门的大力支持下,相继完成了中试研究、千吨级工业示范、2 000吨级水煤浆气化技术的研发以及3 000吨级超大型水煤浆气化技术的工业示范及运行,现已成功推广及应用130台气化炉。多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工业化应用结果表明,该技术在运行技术指标、系统运行性能、稳定性及可靠性等方面优于同类水煤浆气化装置,特别是在大型化气化炉的应用方面具有明显优势。     

无烟煤水煤浆气化炉工艺烧嘴冷态数值模拟及优化

分析了无烟煤水煤浆气化炉运行情况,并对其现有工艺烧嘴进行技术改造,以提高气化炉气化效率。利用流体计算软件进行了工艺烧嘴的冷态数值模拟,根据结果确定了改造方案。工艺烧嘴优化改造后气化炉实际运行结果表明,运行数据与数值模拟结果具有一致性,气化炉气化效率有了提高,说明通过改造工艺烧嘴提高气化效率是可行的。     

典型气流床煤气化炉气化过程的建模

利用Aspen Plus、基于热力学平衡模型对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉的气化过程建模。根据煤颗粒热转化的历程,将煤气化过程划分为热解、挥发分燃烧、半焦裂解及气化反应4个阶段,利用David Merrick模型计算热解过程,采用Beath模型校正压力对热解过程的影响,选用化学计量反应器模拟挥发分燃烧反应,编制Fortran程序计算半焦裂解产物收率,最后基于Gibbs自由能最小化方法计算气化反应。结果表明,采用建立的气流床气化过程模型模拟工业气化过程的结果与生产数据基本吻合,对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉等3种气化炉有效气成分（CO+H₂）体积分数模拟结果的误差均不超过2%,建立模型的可靠性得到验证。     

多喷嘴对置式水煤浆气化技术应用总结

介绍了多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置的运行情况,并与德士古气化炉的运行进行了对比.针对多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置在运行过程中出现的不足之处,采取了相应的改进措施.     

水煤浆气化装置操作优化技术及其应用

针对水煤浆气化装置操作优化问题,提出了一种多种群竞争型协同文化差分进化算法(MCCDE),算法中建立了基于差分进化算法的竞争型协同策略及竞争适应度评判方法,并引入了文化算法的部分思想。同时,建立了德士古气化炉操作优化模型,将MCCDE算法用于优化模型的求解。采用某化工厂气化系统实际运行数据进行仿真,经过操作优化计算,能够获得优化的控制参数,并提高气化炉有效气产率。最后,开发了水煤浆气化操作优化系统应用软件,能够实现将建模、控制、优化技术应用于实际生产中,以提高装置的经济效益。     

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。     

激冷水对GE水煤浆气化系统的影响

GE水煤浆气化技术是目前国内外应用较为成功的煤气化技术之一,该气化技术在我国近30 a的运行实践中,积累了丰富、宝贵的经验和教训。但对国内外现有GE水煤浆气化装置的投料和停炉次数以及2次停车之间的平均运行周期等几项数据统计发现,国内GE水煤浆气化装置的整体运行水平相对国际水平较低,尤其是单炉单次平均运行周期要低50%左右[1]。GE水煤浆气化炉运行周期短、计划停车     

新型两段式气化炉的数值分析

对一种新型两段式水煤浆气化炉的气化效率进行了数值计算和分析。模型中将水煤浆的气化过程分为水分蒸发、煤热解、气相反应和气固异相反应等子模型。气相反应速率需同时考虑湍流混合和化学反应机理,气固反应的速率采用未反应缩芯模型。运用可实现k-ε模型描述气相湍流流动,随机轨道模型追踪水煤浆颗粒的运动。以中试多喷嘴水煤浆气化炉为建模基础,验证了该水煤浆气化模型的准确性。模拟计算得出新型两段炉的有效气组分含量为85.91%,冷煤气效率为76.42%。     

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。     

浅析GE水煤浆气化装置检修要点

神华包头煤气化装置采用美国GE水煤浆气化工艺,7台气化炉,5开2备,是目前国内规模最大的煤气化装置。GE水煤浆气化炉为周期性运行反应炉,故其周期性检修对装置的长周期稳定运行至关重要。简述了GE水煤浆气化装置工艺流程;探讨和总结了装置各单元的检修要点。     

GE水煤浆气化全流程模拟

GE水煤浆气化工艺是目前广泛采用的煤气化技术.通过对GE水煤浆气化全过程的模拟,可以加深对工艺包的理解,对气化炉进行优化控制,同时为工艺设计和生产操作提供指导.文中根据GE水煤浆气化的工艺特点,将水煤浆气化过程分为煤的裂解与气化、激冷与排渣、碳洗、闪蒸与灰水处理等基本单元过程,在对单元过程模型反复核算、改进的基础上采用...     

煤浆自动跟踪系统在氧煤比调节中的应用

阐述了水煤浆气化装置在运行过程中,高压煤浆泵多次出现不打量造成气化炉过氧和跳车问题的分析和总结,通过采用煤浆自动跟踪系统,快速克服因煤浆泵不打量而造成的煤浆流量大幅扰动问题,达到气化炉安全稳定运行的目的。     

煤气化的氧煤比控制

阐述了水煤浆气化装置在运行过程中,采用氧煤比自动复杂控制,包括中值选择、温压补偿、比例调节、交叉限幅选择调节等控制原理与方法,精确控制煤浆和氧气的的入炉量,实现氧煤比的自动控制。快速克服因煤浆泵不打量而造成的煤浆流量大幅扰动问题,气化炉过氧和跳车问题,达到气化炉安全稳定运行的目的,使装置的生产运行更加安全、稳定。     

石家庄柏坡正元气化装置改造原则和依据

造气工段是合成氨装置的龙头,该工段的配置及技术方案的选择直接影响着后续工段的配置。石家庄柏坡正元化肥有限公司现有18台造气炉,不仅数量多而且规格也不一致,同时后续工段的设备种类和数量也比较繁杂,企业为了节约装置投资,降低生产成本获得较好的经济效益,将合成氨装置向大型化方向发展。煤气化技术发展到今天,技术已经发展成熟,除了正在应用的固定床炉间歇气化工艺外,现在还有已经普遍应用的以粉煤加压连续气化航天炉和水煤浆加压气化等工艺。介绍了柏坡正元的现有造气工段的改造。     

QDB-04型一氧化碳耐硫变换催化剂在德士古水煤浆气化制甲醇装置上的应用

总结了新型一氧化碳耐硫变换催化剂QDB-04在德士古水煤浆气化制甲醇装置上的首次工业应用情况。结果表明,该催化剂具有强度高、强度稳定性好、起活温度低、活性稳定性好、抗工况波动能力强等优点,能适应较高汽气比、较高一氧化碳含量和较高压力的工况条件。     

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。     

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。     

基于证据合成的高斯过程回归多模型软测量方法

针对生物发酵过程,提出了一种基于证据理论的高斯过程回归多模型软测量方法,其中多模型融合策略同时考虑了数据聚类特性和软测量子模型统计特性。首先,对聚类后的各子类建立高斯过程回归子模型;然后,基于聚类隶属度函数和高斯过程回归子模型后验概率分别设计子模型权值,并利用证据合成规则将两类权值进行证据合成得到融合权值;最后,将该融合权值作为加权因子对子模型进行融合。通过青霉素发酵过程仿真数据和红霉素发酵过程工业数据研究表明, 相比单一模型和传统多模型高斯过程回归软测量方法,本文所提方法具有较高的预测精度和较小的预测不确定度。