不同輸送介質(zhì)的氣流床氣化熱力學(xué)模擬研究.pdf

1、在我國貧油少氣但煤炭資源十分豐富的背景下，加大煤炭的利用是補(bǔ)充我國能源需求的重要途徑。煤氣化是煤轉(zhuǎn)化利用的重要階段，其產(chǎn)品可作為合成氣、燃?xì)夂瓦€原氣等，為下游化學(xué)品和化學(xué)工藝的生產(chǎn)提供原料。發(fā)展煤氣化技術(shù)對加快煤炭的深度、高效和清潔利用具有十分重要的意義。
　　氣流床氣化具有原料適應(yīng)范圍廣泛、氣化能力大、碳轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，符合大型化要求，近年來發(fā)展較快。目前氣流床技術(shù)主要有粉煤氣化和水煤漿氣化兩種。粉煤氣化碳轉(zhuǎn)化率高、氧耗低，但

2、是煤穩(wěn)定性差，氣化溫度高，總能耗高于水煤漿氣化。水煤漿氣化的煤穩(wěn)定性高、氣化溫度低，但由于水煤漿中的水分在氣化爐中蒸發(fā)吸熱，相對于干進(jìn)料系統(tǒng)來說，降低了其熱效率。為了減少水煤漿氣化過程中水分蒸發(fā)吸熱損失的熱量，提高氣化的熱效率，新型的液態(tài)二氧化碳代替水作為煤漿輸送介質(zhì)的研究受到了極大的關(guān)注。
　　本文以氣流床氣化爐為基礎(chǔ)，以Aspen Plus為模擬平臺，利用Gibbs自由能最小化法，分別對水和液態(tài)CO2作為燃料的運(yùn)輸介質(zhì)時的氣化

3、過程進(jìn)行模擬，計算兩種進(jìn)料方式在不同進(jìn)料組成下的冷煤氣效率和煤氣組成，并采用三角圖分析方法，繪制O2-H2O(CO2)-Coal氣化性能圖。通過氣化性能圖對比發(fā)現(xiàn)CO2-煤漿氣化冷煤氣效率高于水煤漿氣化的進(jìn)料配比區(qū)域處于三角圖的中心位置，而低于水煤漿氣化的區(qū)域更加靠近三角圖的邊沿。通過考察煤漿濃度、氧煤比、氣化溫度及碳轉(zhuǎn)化率等因素對兩種進(jìn)料方式氣化特性的影響發(fā)現(xiàn):相對于水煤漿氣化，CO2-煤漿氣化產(chǎn)物中CO濃度較高，H2濃度較低。當(dāng)設(shè)定

4、初始工況煤漿濃度66.5％、氧煤比0.86、碳轉(zhuǎn)化率99％、熱損失2％時，CO2-煤漿氣化的冷煤氣效率比水煤漿氣化高0.56％;而改變氧煤比使氣化溫度保持在1488℃時，CO2-煤漿氣化的冷煤氣效率比水煤漿氣化高4.33％，且氧煤比也大幅下降至0.78。通過(炯)效率計算分析發(fā)現(xiàn):上述初始工況下，CO2-煤漿氣化比水煤漿氣化的(炯)效率高1.44％。隨著煤漿濃度由58％提高至74％，CO2-煤漿氣化(炯)效率提高了1.40％，水煤漿提高