兗州煤氣化過程的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對能源的需求日益增長，我國以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長的時期內(nèi)將不會改變。開發(fā)先進(jìn)的潔凈煤技術(shù)，提高煤炭利用效率、減少煤直接燃燒帶來的環(huán)境污染的主要途徑之一是研制和推廣應(yīng)用煤炭氣化技術(shù)，發(fā)展基于煤氣化的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)已成為能源領(lǐng)域科技界和企業(yè)界的共識?；诖?，本文在已有煤氣化研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從熱力學(xué)和和動力學(xué)方面對煤的氣化和凈化過程進(jìn)行了分析探討。論文的主要工作和結(jié)論包括：
　　 (1)建立了煤氣化過程的

2、熱力學(xué)模型，對粉煤氣化過程進(jìn)行了分析，采用最小Gibbs自由能法和平衡常數(shù)法分別建立了氣化爐的數(shù)學(xué)模型，對流程算法進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)果表明，模擬值和實(shí)驗(yàn)值吻合良好。
　　 (2)研究了工藝條件對粉煤氣化爐氣化結(jié)果的影響，氧煤比對氣化進(jìn)程的影響較蒸汽煤比及其它操作條件更為顯著；確定了模擬煤種的最佳氧煤比是0.70～0.80 kg/kg，氣化爐出口CO+H2的最大干基體積分?jǐn)?shù)為96.48[％]，冷煤氣效率最高為83.56[％]，最大有效

3、氣產(chǎn)率為1.74m3/kg；氧煤比每升高0.1kg/kg，氣化爐出口溫度升高約40℃，而蒸汽煤比每升高0.1kg/kg，氣化爐出口溫度降低約8℃；在氣化劑中加入適量的水蒸氣能增加煤氣中H2的體積分?jǐn)?shù)，控制爐溫不致過高，同時還能降低氧耗量；但水蒸氣過多將使?fàn)t溫降低，影響氣化過程。
　　 (3)綜述并分析了氣化過程煤氣的凈化工藝，設(shè)計了以中溫干法脫硫凈化系統(tǒng)為模擬對象的氣化煤氣脫硫工藝。研究結(jié)果表明，爐內(nèi)進(jìn)行石灰石預(yù)脫硫，理論上可達(dá)

4、到86[％]的脫硫效率，其中Ca的加入量存在Ca/S比為1～1.2的最佳值，增大壓力不利于爐內(nèi)脫硫的進(jìn)行。氣體在氣化爐外的脫硫使用本課題組的脫硫劑進(jìn)行精脫除，可使總脫硫率達(dá)到99[％]以上，基本滿足后續(xù)工業(yè)生產(chǎn)的1mg/m3需要。
　　 (4)對升溫速率影響煤熱解特性的研究表明，升溫速率主要是通過影響煤熱解反應(yīng)的活化能及頻率因子起作用。隨著升溫速率的增大，最大失重溫度延遲，主要是由煤熱解過程中逆向縮聚活化能略低于正向解聚活化能所

5、致。
　　 (5)對不同升溫速率下的熱解過程進(jìn)行了動力學(xué)分析，采用分階段進(jìn)行數(shù)值回歸，發(fā)現(xiàn)在不同階段的活化能的差異很大，在各階段的具有一定規(guī)律性，基本呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。
　　 (6)溫度和升溫速率對氣化反應(yīng)影響顯著，隨氣化溫度升高或升溫速率的增大，煤焦碳轉(zhuǎn)化率明顯增加，煤焦完成氣化反應(yīng)的時間縮短。在恒溫反應(yīng)時，煤焦-CO2氣化速率隨氣化時間延長呈山峰狀變化。
　　 (7)采用多元線性回歸法，得出不同氣化溫度