同向多轴水煤浆气化数值模拟研究

为弥补现有水煤浆气流床气化技术的不足,研发了一种同向多轴煤气化装置,采用Aspen Plus建立了同向多轴水煤浆气化数值模拟模型,分析了水煤浆浓度、氧煤比和碳转化率对煤气化效果的影响。结果表明,随着氧煤比的增加,H_2、CO、有效气含量均先增大后降低,气化温度逐渐升高,最佳氧煤比为0.61,此时有效气含量最大。随碳转化率的升高,CO和H_2含量均增大,气化温度逐渐降低,对于气化炉而言,提高碳转化率可增加有效气含量。水煤浆浓度分别为60%、62%和65%时,有效气(干基)含量分别为81.3%、82.5%和84.2%,水煤浆浓度每提高1%,有效气含量增加约0.6%。     

6.5MPa多喷嘴水煤浆气化工艺运行情况和模拟

总结了某厂6.5 MPa多喷嘴对置式水煤浆气化工艺运行情况,并应用Aspen Plus流程模拟软件对气化炉进行了工艺模拟。并讨论了固定煤种时氧煤比对工艺指标的影响,以及煤中灰含量变化对气化工艺指标的影响。结果显示,随着氧碳比的增加,有效气含量和产率都出现先增大后减小的趋势,最大有效气产率约为每千克煤1.91Nm3(CO+H2),最高有效气含量约为82.70%。煤中干基灰含量每增加2%,气化温度约增加50℃。保持气化温度稳定在1 238℃时,煤中灰含量对比氧耗和有效气产率影响显著。     

灰分含量对GE水煤浆气化的物耗影响

根据GE水煤浆气化的特征,建立了简化的GE气化炉煤气化计算模型,该模型通过物料衡算与热量衡算的耦合,能定量地计算出GE水煤浆气化时的比煤耗、比氧耗等气化指标。应用该模型,定量地计算了灰含量对GE水煤浆气化时的比煤耗与比氧耗的影响,计算结果表明,原煤灰含量每降低1个百分点,GE水煤浆气化时的干燥无灰基比煤耗约降低0.33%,比氧耗约降低0.72%。计算结果对讨论GE气化用煤脱灰的必要性具有参考意义。     

基于PRO/Ⅱ的煤气化工艺模拟与分析

利用PRO/Ⅱ化工模拟软件,对水煤浆气化和粉煤气化过程进行模拟,并将模拟计算值与实际运行值进行比较,误差小于2%,模型基本可靠。考察了氧煤比、煤浆浓度以及不同载气对气化反应的影响。结果表明:在合理的气化温度区间内,低氧煤比有利于获得较高的有效气产量和冷煤气效率;在有效气产量相等条件下,全焦工况的氧煤比最大,掺焦次之,全煤工况最小;煤浆浓度的增加,有助于提高合成气中有效气组成以及产量;在气化温度一定的条件下,氧煤比随着煤浆浓度的增加而降低,煤浆浓度每提高1%,氧煤比下降1%,有效气产量增加1%;CO_2作为载气可以提高合成气中CO含量以及有效气产量;粉煤气化的冷煤气效率高于水煤浆气化,可以达到80%以上。     

基于Aspen Plus的多元料浆气化工艺模拟与分析

以延安能化气化装置为研究对象,利用Aspen Plus流程模拟软件,建立水煤浆气化过程的平衡模型,分别考察了水煤浆浓度、氧煤比、气化压力三个关键控制参数对气化结果的影响。结果表明:在气化炉可以承受的温度范围内应尽量提高水煤浆浓度;有效气(CO+H_2)含量随氧煤比的增大先增加后减小;气化压力对气化结果基本无影响;控制水煤浆浓度60%～64%、氧煤比0.95左右,能实现较大的经济效益。     

提高水煤浆浓度的工艺措施及技术应用

水煤浆气化是应用广泛的一种气化技术,而水煤浆浓度作为水煤浆气化工艺的重要控制指标,直接影响着煤气化过程的氧耗、煤耗及整个气化装置的生产成本。简介水煤浆制备的技术要点,以陕西延长石油兴化化工有限公司水煤浆气化装置制浆系统为例,阐述其通过优化原料煤煤种和科学合理配煤以及新上料浆细磨系统提高水煤浆浓度的工艺措施和技术应用。实践表明,落实工艺措施和应用提浓技术后,陕西兴化气化装置制浆系统的水煤浆浓度由59.60%提高至约64%,粗煤气中有效气(CO+H₂)含量提高2个百分点,气化装置氧耗有效降低,氨醇产品产量明显提高。     

水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗影响分析

通过对水煤浆气化炉反应过程的简化,分析了不同浓度的水煤浆对合成气成分的影响,进而从理论计算、Aspen plus软件模拟及生产统计数据三方面,验证了水煤浆浓度变化对煤气化装置比氧耗、比煤耗的影响。结果表明,煤浆浓度的提高能显著降低煤气化反应的比氧耗、比煤耗,从而为装置的节能提供数据支持。     

水煤浆气化工艺过程的模拟研究与分析

以河南某煤种为反应原料,采用Aspen Plus流程模拟软件对水煤浆气化工艺过程进行了流程模拟,考察分析了气化炉内的氧煤比和煤浆浓度等原料条件以及气化温度和压力等操作条件对气化反应结果的影响,并将模拟结果与实验结果进行比较,结果表明：模型基本正确,在误差许可范围内,模拟结果与气化实验结果基本一致;氧煤比、水煤浆浓度和气化温度是影响气化反应结果的主要因素;气化压力则对煤气化反应结果几乎没有影响,但是加压气化有利于降低后续工段合成气压缩能耗。     

煤基多联产中两种煤气化工艺的模拟与性能比较

以Aspen Plus为模拟工具,采用Gibbs最小自由能反应平衡方法建立了煤气化反应模型,分别模拟了水煤浆气流床的代表Texaco气化工艺、粉煤气流床的代表Shell气化工艺,分析了合成气成分、热值、冷煤气效率、氧耗率、煤耗率等性能指标,探讨了水煤浆浓度、氧煤比、煤种对气化性能的影响,并对两种气化工艺的模拟结果进行了比较。结果表明:在煤的成浆性允许范围内,提高水煤浆浓度有利于提高合成气有效气体含量,可获得更高冷煤气效率;在保证碳转化率的前提下,应尽量降低氧煤比,获得更优气化性能;挥发分高、灰分低的煤种,气化性能更好;粉煤气化的氧耗率、煤耗率低于水煤浆气化,其气化性能更为先进。     

神华煤干粉气化适应性工业试验研究

煤种适应性一直是气化炉能否高效运行的重要影响因素,不同的煤气化技术对气化煤煤质的要求不同。针对新开发用于干粉气化的神优3煤,为验证其在气流床粉煤气化炉上的适应性,在航天气化炉上开展了不同神优3煤与神优2煤配比的气化工业试验及气化操作模拟优化研究。工业试验结果表明：试验过程中各工艺参数均未出现较大的波动,稳定性好,且各阶段气化有效气体积分数均保持在约90%;随着神优3煤掺混量的增加,碳转化率和冷煤气效率增加,比氧耗和比煤耗减少,神优3煤用于干粉气化具有良好的气化性能及煤种适应性。模拟计算结果表明：在最佳氧煤比条件下操作,比煤耗可降低0.37%～1.47%,比氧耗可降低1.00%～4.17%。     

盈德清华炉水煤浆气化工艺的影响因素研究

以过程模拟软件为工具,通过合理的简化与假设,建立了以氧气为气化剂的水煤浆气流床煤气化的研究模型,模拟计算了盈德清华炉的水煤浆气化过程,分析了煤中碳含量、灰分含量、水煤浆质量分数、操作温度、水冷壁副产蒸汽量等因素对比煤耗、比氧耗、合成气产量、合成气中各气体组分含量的影响。模型计算结果与生产实际运行数据对比表明,该模型能较好地反映运行工厂的实际生产情况。利用经过生产实际运行数据修正的研究模型,可研究煤质组成、煤浆质量分数、操作温度、水冷壁副产蒸汽量等因素对主要气化工艺指标的影响。     

气流床煤气化的部分水激冷流程研究

提出了采用部分水激冷的方式冷却气流床气化炉气化室出口的高温合成气和融渣,模拟计算了(1)水煤浆气化+耐火砖衬里、(2)粉煤气化+耐火砖衬里、(3)粉煤气化+水冷壁衬里3个气化工艺的性能指标。结果表明:采用部分水激冷方式的出废热锅炉的气体流量远小于用合成气激冷方案的Shell和Prenflo流程,这将有助于减少后续的设备尺寸;激冷水温度对合成气和废热锅炉蒸汽的总热效率无明显影响,可以采用低温的激冷水以减少出废热锅炉的气体流量以及后续的设备尺寸;工艺(1)的总热效率约为84%,低于采用高温辐射锅炉的Texaco流程;工艺(2)、(3)的总热效率约为90%,与采用合成气激冷方案的Shell和Prenflo流程相当。部分水激冷的方式适合于整体煤气化联合循环发电(IGCC)的粉煤气化。     

煤浆浓度提高对气化装置的影响及经济性评价

介绍了煤浆浓度提高对多喷嘴水煤浆加压气化装置的影响。通过对提浓前、后煤浆浓度、黏度、添加剂消耗、有效气成分、炉温等各工艺参数的变化进行对比，进而对有效气产量、甲醇产量、比氧耗等影响作进一步分析。在此基础上，对煤浆提浓后对经济效益的影响进行了评价，为进一步优化工艺控制、提高经济效益提供依据。     

Texaco煤气化工艺的影响因素

介绍了Texaco煤气化流程的特点,分别对影响工艺操作的煤种性质、煤浆浓度、气化温度和气化压力等方面进行了分析,对如何合理、有效利用煤炭资源以及气化炉如何能达到最佳的长周期稳定运行状态,具有一定的借鉴意义。     

运用Gibbs自由能最小化方法模拟气流床煤气化炉

基于 Aspen Plus工业系统流程模拟软件 ,运用 Gibbs自由能最小化方法建立了气流床煤气化炉的模型 .研究了气化炉的主要操作参数 (即水煤浆浓度、氧煤比、碳转化率和气化温度 )对气化结果的影响 .对模拟结果进行了分析 ,发现模型基本正确 ,可应用于一些反应机理复杂的气化工艺的化学和热力学平衡计算 .模拟结果表明 ,氧煤比和水煤浆浓度是影响气化炉出口煤气组成的主要因素 ,气化炉温度随着氧煤比的增加而增加 ,也随着水煤浆浓度的增加而增加 .结果还表明 ,氧煤比对气化结果的影响比水煤浆浓度的影响更为显著     

水煤浆气化与粉煤气化的模拟评价

用模拟法对水煤浆气化和粉煤气化进行评价,用于合成氨流程的粉煤气化工艺比水煤浆气化工艺的氧耗量少6％,纯合成气产量高6％。     

Numerical study on the coal gasification characteristics in an entrained flow coal gasifier

The coal gasification process of a slurry feed type, entrained-flow coal gasifier was numerically predicted in this paper. By dividing the complicated coal gasification process into several simplified stages such as slurry evaporation, coal devolatilization and two-phase reactions coupled with turbulent flow and two-phase heat transfer, a comprehensive numerical model was constructed to simulate the coal gasification process. The k– turbulence model was used for the gas phase flow while the Random-Trajectory model was applied to describe the behavior of the coal slurry particles. The unreacted-core shrinking model and modified Eddy break-up (EBU) model, were used to simulate the heterogeneous and homogeneous reactions, respectively. The simulation results obtained the detailed information about the flow field, temperature and species concentration distributions inside the gasifier. Meanwhile, the simulation results were compared with the experimental data as a function of O₂/coal ratio. It illustrated that the calculated carbon conversions agreed with the measured ones and that the measured quality of the syngas was better than the calculated one when the O₂/coal ratio increases. This result was related with the total heat loss through the gasifier and uncertain kinetics for the heterogeneous reactions.     

无烟煤在GE水煤浆气化装置的成功应用

对世界上首套以无烟煤为原料的金赤化工GE水煤浆气化装置所使用的原料煤煤质以及运行参数、性能指标进行分析,结果表明,气化炉产能、有效合成气成分、比煤耗、比氧耗等主要性能指标均优于设计值,无烟煤在本装置上的应用非常成功。     

压力、煤浆浓度、氧煤比对水煤浆气化的影响

研究了水煤浆气化技术操作参数的优化途径;分析了气化压力、煤浆浓度、氧煤比(氧碳比、氧浆比)对碳转化率、产气率、冷煤气效率、合成气有效组分含量等水煤浆气化参数的影响;对各参数之间的最佳搭配进行了优化;确定了各个量的最佳操作值,为气化装置低能耗、高效益运行提供依据。     

污泥煤浆气化制氢工艺研究

介绍污水处理厂剩余污泥与煤制成污泥煤浆进行气化制氢的方法和流程,分析其经济性和可靠性。研究发现,污泥煤浆气化出口合成气有效气约为80%,冷煤气效率约为72%,合成气产出率约为86%。污泥煤浆制氢能耗约为20.5GJ/1000m3H2,污泥添加量每增加5%,单位制氢能耗增加1.5%。采用污泥煤浆制氢,主要原料成本约920元/1000m3H2,且随着污泥添加量的增加,制氢成本下降。采用污泥制氢能处理到非常难于处理的废弃物,具有很好的经济效益和环境效益。