基于ChemCAD的气流床粉煤加压气化工艺参数仿真优化

基于ChemCAD仿真软件,采用Gibbs最小自由能方法作为气化反应模型,建立了Shell粉煤加压气流床气化仿真模型。针对氧煤比、蒸汽煤比和气化压力3个主要工艺参数,安排了3因子3水平的全析因仿真实验,分析了各工艺参数对气化性能的影响。结果表明：氧煤比是影响产气率和粗煤气有效成分的重要因素,同时对消耗指标的亦有显著影响。产气率等效益指标随氧煤比的增加而增加,而消耗指标则随氧煤比的增加而减少;蒸汽煤比可以提高产气率,但主要影响H 2的含量,各消耗指标会随着蒸汽煤比的增加而减少;压力对煤气化性能指标影响不显著。进而,采用综合平衡优化方法,对煤气化工艺参数进行了综合优化,以协调各指标间可能的冲突,寻找到一组使各指标尽可能最优工艺参数的组合。     

生物质热解挥发分化学链重整工艺模拟与分析

在常规生物质化学链气化工艺中，热解、气化、重整等众多复杂的反应过程被限制在同一个反应空间中，这些反应之间存在复杂的相互作用，导致碳转化率较低，且难以实现产物定向调控与系统自热运行。基于解耦策略的生物质热解与化学链重整相结合的工艺可实现上述复杂过程定向调控，从而一定程度上克服常规化学链气化面临的挑战。利用Aspen Plus软件对该工艺进行全流程模拟，并使用热解实验结果对模型进行验证。考察了热解反应器温度、重整反应器温度、蒸汽生物质质量比对工艺性能的影响规律。结果表明：热解温度在400～600℃所建立的工艺模型能够有效预测热解产物分布；随着热解温度的提升，合成气产量总体上呈现上升趋势，在550℃下获得最高的合成气产量为1 158.98 Nm³/kg生物质；在600℃热解温度下，热解半焦和载氧体氧化放热可满足重整反应器的热量需求，实现系统热自持；重整反应器温度升高会增加合成气的产量，但是会降低合成气的氢碳比与能量效率，同时系统自热状态下运行所需的床料循环速率显著增加；蒸汽能够有效调节合成气产品的氢碳比，热解化学链重整工艺生产氢碳摩尔比为2.0的合成气，蒸汽生物质质量比...     

GSP干粉煤气化系统的热力学分析

采用Aspen Plus软件对GSP干粉煤气化系统进行建模模拟,并运用理论对其进行热力学分析;并用灵敏度分析工具探讨了氧煤比和蒸汽煤比两个操作参数对气化工艺的影响。结果表明:GSP干粉煤气化的冷煤气效率为79.39%,效率为84.04%;氧煤比对有效合成气组分(CO、H2和CH4)的摩尔分数、冷煤气效率和?效率影响均较大,而蒸汽煤比对其影响却很小。     

空气煤比对循环流化床煤气化过程的影响

以空气和水蒸气为气化剂，在循环流化床煤气化热态试验台上进行了神华煤的气化试验，研究了空气煤比对气化过程的影响。在试验研究范围内，神华煤最高的冷煤气效率为45．64％，碳转化率为83．84％。随着空气煤比的增加，提升管温度上升，煤气产率增加；碳转化率先迅速上升，但继续增加空气煤比则碳转化率变化较小；煤气中CO浓度先增高而后有所下降，CO2浓度的变化规律与此刚好相反，CH4和H2的浓度呈减少趋势。存在最佳的空气煤比，使得煤气热值、冷煤气效率和煤气有效成分含量出现最大值。     

Texaco气化炉气化过程的数值模拟分析

针对Texaco气化炉的气化过程,建立气化炉几何模型,并利用CFD软件Fluent对三维Texaco气化炉的气化过程进行数值模拟,研究和分析水煤浆浓度64%时气化炉内温度分布、产物分布情况,并发现水煤浆浓度、氧煤比对气化炉出口处合成气的温度以及成分有重要的影响。     

氧煤比对水煤浆气化影响的数值模拟

用数值方法模拟了水煤浆气化过程中氧煤比对气化过程和出口煤气成分以及碳转化率的影响规律．总结了在具有复杂化学反应的高温、高压容器中，对水煤浆气化过程的数值模拟时经常遇到的问题和解决方法．得到了气化炉内的温度场、流场、浓度场以及出口粗煤气成分，其结果与工程实际相比非常接近；并利用得到的结果分析了影响水煤浆气化过程和出口煤气成分的主要因素即氧煤比，提出了提高出口煤气有效成分(cO H：)的措施．     

年产100万t甲醇合成流程模拟及影响因素考察

甲醇是重要的基础化工原料之一，为了实现合成气制甲醇的高效利用，采用流程模拟软件Aspen Plus建立年产100万t甲醇模型。首先，在一定假设条件下，采用Aspen Plus建立基于平衡反应器的甲醇合成反应器模型，合成气采用粉煤加压气流床气化炉产生的煤气，对国内某年产100万t甲醇厂进行模拟，结果显示模拟结果与实际运行数据基本吻合，原料气与驰放气组成的设计值与实际模拟值组分绝对偏差在±2%以内，达到工业化模拟精度要求。在此模型基础上，探究了BGL气化炉所产生的合成气、固态排渣碎煤加压气化炉所产生的合成气在甲醇合成过程中循环比对甲醇产率的影响。结果表明，原料气H/C比均为2.05,BGL气化、固态排渣碎煤加压气化所产生的甲醇合成原料气吨甲醇有效气(CO+H₂)消耗分别为2 247 Nm³和2 461 Nm³。2种原料气随着甲烷含量升高，原料气中的H2、CO、CO₂的转化率降低，甲醇产率降低。在操作条件不变的情况下，随着循环比从1.5上升至5.0，甲醇产量呈现抛物线上升趋势，BGL气化原料气、固态排渣碎...     

100t/d双循环流化床粉煤气化技术的探讨

现有的输运床气化技术适合低阶煤种,对于国内储量更大的中、高阶煤种,存在碳转化率低、合成气中甲烷含量较高并且有微量的焦油产生的缺点难以解决。双流化床超大型粉煤气化技术是一种粉煤气化新工艺,是在循环流化床的基础上增加了焦油裂解反应器,将第一、第二反应器高效耦合,实现了在2个温度场、2个流化场,实现了现有循环流化床焦油及甲烷的热解,增加了循环流化床的循环倍率,增加了反应时间,实现了残碳的进一步转化,从而提高碳的转化率。100 t/d双循环流化床可以使煤的转化率高达98%,有效气含量突破78%。     

不同煤气化技术对其物耗及能耗的影响

基于不同煤气化技术对物料的消耗不同,以宁东煤为例,参照相关煤气化计算模型,建立了物料衡算和能量衡算耦合的气化炉计算模型,对采用水煤浆气化技术及干煤粉气化技术生产合成气所消耗煤耗及氧耗进行相关的计算。计算结果表明,采用同一种煤质生产合成气,干煤粉气化炉生成的有效合成气(CO+H_2)比水煤浆生成的有效合成气含量高约16.13%,比煤耗降低约73.93 kg/k Nm~3,比氧耗降低约101.29 Nm3/k Nm~3,冷煤气效率提高约9.16%。在煤质条件容许条件下,采用干煤粉气化技术生成煤化工产品其效率相对较高。     

固定床液态熔渣气化炉渣池液位控制方法探究

固定床液态熔渣气化炉采用固定床加压气化、液态排渣技术，液态熔渣气化炉与其他固定床工艺相比具有气化温度、气化效率、有效气含量均高以及蒸汽使用量少、废水产量低等优点。液态熔渣控制是熔渣气化炉稳定运行的重中之重，研究熔渣气化炉渣池液位控制方法具有重要意义。为保证固定床熔渣气化炉液态熔渣的顺利排出，通过研究原料煤品质、助熔剂配比、汽氧比、烧嘴火焰温度、排渣控制参数设置及操作经验等因素对气化炉排渣的影响，提出液态熔渣排渣控制方法。结果表明：CaO含量控制在35%～40%则可降低液态渣的灰熔融温度，通过调整石灰石配比将液渣黏度控制在1～3 Pa·s,可保证液态渣的流动性；烧嘴火焰温度影响排渣口处液渣的温度，将其控制在1 700～1 750℃时其液渣流动性最佳；汽氧比对渣温同样具有重要影响，汽氧比低会使燃烧反应加剧、气化炉反应温度升高，可通过熔渣颜色判断汽氧比状况，汽氧比控制在0.88～0.92 kg/Nm³最佳；气化炉稳定运行时，下渣时间控制为禁止排渣时间(T₁)为120～200 s,允许排渣时间(T₂)为100 s,下渣时间(T<...     

褐煤的高温气化反应特性研究

采用下落式固定床,在1 000℃～1 500℃内,详细探究了褐煤的高温气化反应性,对比分析了原煤和煤焦的气化反应性差异。实验结果表明:褐煤的气化反应性随气化温度的升高而增加,在高温下增加的幅度有所减小;煤的气化反应速率随碳转化率的增加,呈先增大后减小的趋势,在碳转化率10%～30%时达到最大值;在相同气化条件下,原煤的气化速率最大是煤焦的近5倍。     

煤焦与水蒸气气化反应热力学分析

为研究煤气化反应的热力学过程,以煤气化反应中最重要的煤焦与水蒸气反应过程为研究对象,对反应热效应、吉布斯自由能、平衡常数、平衡转化率进行了分析,得出温度、压力、水碳比(物质的量之比)3个参数对气化反应的影响规律。结果表明:随着气化温度的提高,平衡转化率增加,供给气化反应体系的总热量增加,原料显热大量增加;而压力的提高使平衡转化率降低,供给气化反应体系的总热量增加,说明压力增加对提高煤的转化率不利;水碳比增大导致平衡转化率提高,供给气化反应体系的总热量增加,其原因是水碳比增大使化学反应热、原料显热大量增加,虽然转化率随着水碳比增大得以提高,但热损失增加。     

水蒸气/CO2/O2与无烟煤共气化过程研究

为综合利用固体氧化物燃料电池（SOFCs）产生的高温水蒸气及CO2尾气,采用流化床气化装置对水蒸气、O2、CO2气化晋城无烟煤过程进行了研究。结果表明：当气化温度为900 ℃时,增加水蒸气/CO2摩尔比,促进了煤的水蒸气气化反应和水汽变换反应的发生,使气化制得的合成气中H2含量增加,CO含量先增加然后基本保持不变;随着气化剂中O2流量的增加,合成气中CO体积分数先增加后减小,当气化剂中水蒸气、CO2与O2的摩尔比为14∶56∶30时,合成气中有效成分（CO+H2）体积分数达到最大（44.9%）;此外,优化得出赤泥的最佳添加量为8%,其含有的氧化铁等催化成分可以显著提高合成气中有效成分。     

蒸汽煤比等因素对循环流化床煤气化过程的影响

以空气和水蒸气为气化剂,在循环流化床煤气化热态试验台上进行了神华、龙口和大同煤的气化试验,研究了蒸汽煤比和煤种对气化过程的影响。试验结果表明:随着蒸汽加入量的增加,床温和煤气热值下降,碳转化率基本保持不变,冷煤气效率基本保持不变或略有下降;龙口煤在加煤速率为10.08kg/h时取得了最高的冷煤气效率值53.96%,而神华煤在加煤速率为6.4kg/h时取得了最高的冷煤气效率值43.98%;煤的活性越高,可以取得的煤气化效率越高,煤气化炉的处理能力也越大。     

分级研磨低阶煤高浓度水煤浆制备技术与应用

为了提高低阶煤气化水煤浆浓度和气化炉效率,降低合成气煤耗和氧耗,增加气化炉烧嘴使用寿命,针对低阶煤煤质特点,开发了分级研磨低阶煤高浓度水煤浆制备技术和装备,通过优化煤浆堆积效率来提高水煤浆浓度和质量。实践证明,该工艺技术与传统单磨机制浆工艺相比,煤浆浓度可提高3%～5%,磨机产量提高30%以上。     

煤的模型化合物混合燃料气流床气化过程中NH3的生成率

将煤的含氮模型化合物吡啶配入柴油中模拟煤中氮的存在形式,考察了该混合燃料在四喷嘴对置式气化炉实验装置中,不同氧碳比对气化室出口NH₃生成率的影响.结果表明,在氧碳比1.05～1.97 m³/kg范围内,NH₃生成率存在最大值;当燃料中N含量过高时,NH₃生成率较低;碳转化率和气化炉型也是影响NH₃生成率的重要因素.     

木薯茎秆黏结剂型煤化学反应性及气化动力学

以大田无烟粉煤为原料,采用木薯茎秆制取的黏结剂粘接,制得木薯茎秆黏结剂型煤。研究生物质型煤在常压条件下的化学反应性和气化动力学。以水蒸气为气化剂,在900℃~1 100℃进行气化实验。运用等温热重法,测定了木薯茎秆黏结剂型煤的气化速率、碳转化率与气化反应时间的关系,考察了气化温度对型煤样水蒸气气化的影响。对气化实验数据进行拟合,得到型煤样气化的动力学参数。     

对水煤浆气化反应的认识

水煤浆在气化炉内的反应过程非常复杂,属于高温高压非均相湍流状态下的的火焰型反应,牵扯到雾化规律、混合规律、流动规律和热量传递规律。气化炉内的流场结构、雾化效果、停留时间、传热方式、混合程度对气化炉内的反应影响很大,决定着气化反应的有效气体成分、碳的转化率、装置生产强度、比氧耗和比煤耗。     

煤气化数值模拟中湍流气相反应模型的比较研究

为获得煤气化炉数值模拟研究中常用湍流气相反应模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析比较了3种湍流气相反应模型计算的温度场、浓度场和碳转化率分布,并与实验数据进行比较。结果表明:湍流气相反应模型对气化炉火焰区温度场和浓度场计算影响较大,但是对气化炉后部影响较小;EDM模型对合成气组分的浓度分布预测误差较大;基于单混合分数的PDF模型对喷嘴出口附近的温度场和浓度场的预测结果不合理,但是对气化炉出口参数的预测较为准确;EDC模型预测结果良好,但是会高估火焰温度,进一步考虑基元反应和详细化学反应机理可以改善EDC模型对火焰温度的预测。     

基于ASPEN PLUS的固定床煤气化稳态模拟方法研究

用ASPEN PLUS软件对固定床煤气化过程进行模拟,采用带FORTRAN气化动力学子程序的串联全混流反应器来代替Gibbs反应器,能够更好地反映气化炉的真实反应情况,结果表明该模型与实际固定床煤气化的反应结果吻合较好。利用该模型研究了串联釜数对碳转化率及出口温度的影响,研究表明：随着釜数的增加,碳转化率和出口温度更加接近于实际数据;在保证模拟精度的前提下,较少的釜数有利于减少计算量。