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。     

基于混合模型的气流床气化炉建模

为了提高在煤质改变及工艺参数波动条件下气流床气化炉出口结果的预测精度,分别采用机理模型、广义回归神经网络（GRNN）模型以及混合模型对气化炉进行建模,其中混合模型由GRNN模型和机理模型构建,结合两种不同的煤样对三种模型的预测结果进行分析。结果表明：三种模型均可以较好地对气化过程进行模拟;其中在煤种固定的情况下混合模型关于气化温度和CO、CO₂及H₂含量的预测误差为0.18%和0.25%、1.72%及0.43%,与机理模型和GRNN模型相比误差更小;在煤种改变的情况下混合模型关于出口气体结果的预测最接近实际生产数据,误差为0.81%和0.11%、2.53%及0.42%。证明混合模型在煤种改变及工艺参数波动条件下可以有效地对气化过程进行模拟,在很大程度上提高了机理模型和GRNN模型的预测精度。     

射流携带床气化炉内宏观混合过程研究(Ⅲ)过程分析与模拟

对射流携带床气化过程进行了分析,提出了气化过程的机理模型;建立了射流携带床气化炉的数学模型,对工业操作条件下的渣油和水煤浆气化炉进行了模拟,预测了工艺条件对气化结果的影响。     

BGL碎煤熔渣气化炉气化过程模拟

为进一步研究BGL碎煤熔渣气化技术的气化性能,探寻BGL气化炉的最佳操作参数,采用Aspen Plus工业系统流程模拟软件,遵循Gibbs自由能最小化方法以及反应平衡模型建立BGL气化炉模型;通过对3种不同煤种的气化模拟,对模型进行检验,结果表明:该模型与BGL气化炉的实际运行的结果吻合程度比较高,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,并研究了不同操作参数对BGL气化炉气化性能的影响。以安徽淮北烟煤为例,模拟不同氧气预热温度、氧煤比及汽煤比对出口有效产气率的影响。模拟结果表明:出口产气率随着氧煤比与氧气预热温度的升高而增加,而氧煤比增加到一个特定值时则下降,在氧煤比(质量比)为0.36时,有效产气率最高;产气率随汽煤比升高而下降。     

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。     

基于平衡模型的煤气化过程模拟分析

选用典型煤种对平衡模型进行了模拟验证,通过对比模拟计算结果与试验数据,证明了本文所建立的水煤浆气化平衡模型的可信度。同时利用该平衡模型模拟分析了水煤浆浓度、氧煤比、氧气纯度等参数对气化过程的影响,结果表明采用合理制浆工艺尽可能提高水煤浆浓度,尽可能提高氧气纯度,氧煤比不宜调节过高,这些措施能够提高合成气产量及气化炉热效率。     

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     

化肥厂重油气化工序流程模拟

运用HYSIM化工过程模拟系统对中型氮肥厂重油气化工序进行了流程模拟，通过气化炉模拟计算的混合模型，对气化炉进行了过程模拟。分析了模拟计算结果，对计算值与实测值进行了比较，结果表明，实测值与计算值吻合较好。对重油气化工序进行了优化，得到各主要工艺参数对气化炉操作的最适宜条件。     

基于FLUENT的粉浆配比对气化性能的影响

以单喷嘴粉浆气化炉为研究对象,深入了解了气化反应机理,基于FLuent软件分别建立了气化炉的热力学模型和动力学模型;对气化炉内粉浆气化过程进行了数值模拟,详细分析了投煤量为1 500 t/d的单喷嘴粉浆气化炉采用不同粉浆配比时对气化炉性能的影响;结果表明:在氧煤比一致的条件下,随着粉浆配比的增加,气化炉温度升高,有效气组分和产量随之增加,碳转化率略有提升。     

反应路径和颗粒吸热对气化炉数值模拟的影响

气化工艺是实现劣质原油、非常规石油资源和煤炭高效清洁加工的有效途径,数值模拟是揭示气化炉内复杂流动反应行为的重要手段。为了考察挥发分反应路径和颗粒反应热吸收率对预测结果的影响,以奥里乳化油气流床气化过程为例采用欧拉-拉格朗日方法对气化炉进行数值模拟研究,均相反应和非均相反应过程分别通过有限速率/涡耗散反应模型和颗粒表面化学反应模型描述。结果表明,挥发分反应路径主要影响气化炉内气化反应的过程,如靠近喷嘴处的温度和组分分布,但对最终气化炉出口处的温度和组分分布影响相对较小。而由于原料中较低的固定碳质量分数以及较少的焦炭燃烧反应热,颗粒反应热吸收率对预测结果影响很小。     

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。     

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。     

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。     

多元料浆气化工艺过程模拟

分析了多元料浆气流床的气化过程,建立了热力学平衡模型;在料浆特性、气化剂参数、气化压力确定的条件下,由模型预估了原料在气化炉中反应产生的气体组成及相关气化指标;根据工艺参数的变化,研究了气化温度、气体成分、冷煤气效率随之变化的规律.研究分析结果表明,气化操作条件得到优化,为工业装置的改造、设计和优化提供了部分依据.     

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。     

晋城高硫无烟煤加压气化装置开车优化及汽氧比探讨

河南晋煤天庆煤化工有限责任公司煤化工项目以晋城15#"三高"劣质煤为原料,采用碎煤加压气化工艺生产合成气。介绍气化装置开车优化情况,通过研究汽氧比对气化炉操作工况、粗煤气主要成分及水蒸气耗量的影响,确定出晋城高硫无烟煤用于碎煤加压气化装置最佳汽氧比为4.9~5.1 kg/m~3,此汽氧比下气化炉可高负荷、稳定运行且经济性较合理。     

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...     

单喷嘴干煤粉气化炉的模拟与分析

以Aspen Plus软件为模拟工具,选择反应平衡模型,应用Gibbs自由能最小化方法建立干煤粉气化炉模型并进行模拟研究。模拟分析了气化炉的主要参数（压力、氧煤比和蒸汽煤比）对气化结果的影响,结果表明：压力增加可使甲烷含量增加,蒸汽煤比、氧煤比是影响粗煤气出口温度和组成的主要因素。     

IGCC系统中气化炉特性研究

气化炉是IGCC系统中的关键部件之一,与其他部件紧密相关.基于整个IGCC系统研究气化炉特性,首先利用Thermoflex软件对某200 MW级IGCC示范工程建立系统模型,从系统的角度出发,对不同气化参数(水煤浆浓度、气化压力、氧煤比和碳转化率)的IGCC系统进行计算,并分析对气化结果的影响.结果表明,水煤浆浓度和氧煤比对气化结果的影响较大.     

气化剂参数对流化床生物质气化指标影响的模型研究

以典型生物质资源麦秆为原料,采用流化床气化方法,通过建立热力学平衡模型,计算并分析气化剂参数对气化指标的影响,理论优化了以蒸汽+空气为气化剂时的气化指标,得出了空气中氧气浓度的增加能够显著提高气化指标,降低消耗;气化剂预热温度的增加可以增加气化炉操作温度,降低气化过程无用的热负荷,降低消耗;空气中氧气浓度和蒸汽/空气质量比与气化反应温度近似成线性关系,即氧气浓度增加,气化炉温度增加,蒸汽/空气质量比增加,气化炉温度降低;蒸汽/空气质量比能够调节气化炉反应温度和气体组成,当该值在0.05时,气化温度为1 270 K,合成气中CO+H2+CH4体积分数为25.7%,气化指标较好。