基于Aspen Plus建立喷流床煤气化炉模型

Two models that can predict and simulate the performance of entrained bed coal gasifier were established by using the process simulator--Aspen Plus The models are characterized by handling solid materials directly rather than converting them into equivalent conventional components One model uses Aspen built in RGibbs model, and the other uses a user self defined model Both models were verified by the industrial data of three typical entrained bed gasifiers--Texaco, Shell and Destec Finally, the optimal equilibrium temperature ranges of different gasifiers were analyzed and discussed The analysis showed that the optimal equilibrium temperature of slurry feed gasifiers was lower than that of dry coal feed Shell gasifier, and the results of the slurry feed type gasifiers were more sensitive to equilibrium

Texaco煤气化炉数学模型的研究——建模部分

建立了一个预测 Texaco煤气化炉性能的数学模型。建模采用“小室模型”方法 ,将气化炉分为多段 ,分别建立 8种气体成分、固体和碳质量平衡以及总体能量平衡。模型详细考虑了气固流动过程以及包括水煤气反应、CO2 还原、变换反应等 1 0多种均相和异相反应在内的动力学反应过程。与常见采用化学平衡假定的气化炉性能预测模型相比 ,本模型的突出优点在于如下方面 :首先 ,可以反映气化炉几何尺寸和结构影响 ;其次 ,可以计算气化炉主要性能参数 (如煤气成分和浓度、温度以及碳转化率等 )以及它们的分布特性 ;第三 ,模型反映的是有限停留时间条件下、尚未达到化学平衡的产物 ,这与气化炉实际运行情况更加贴切。对 3个煤种的计算结果与试验数据的对比表明 :本模型具有较大的可信度和应用价值。图 3表 3参

固定床煤气化炉的模拟与优化

借助过程模拟软件Aspen Plus建立了固定床煤气化炉的数学模型,模拟计算了固定床煤气化炉的制气过程,并利用现场数据对模型进行考核,结果表明该模型与实际生产运行数据吻合较好,最大误差低于7.05%;利用该模型研究了空气和蒸汽的通量、空气和蒸汽的预热温度对评价指标的影响,以及在体积流量相同时,夏季和冬季实际空气通量对评价指标的影响。结果表明:在运行的煤进料条件下,通空气量为18 kg.s-1时对制气最有利,通蒸汽量应综合考虑;在模拟温度范围内,空气和蒸汽的温度升高时,气化指标均有所提高;冬季制气指标相比于夏季更好。

Texaco煤气化炉数学模型研究(2)——计算结果及分析

利用论文第一部分建立的能够反映 Texaco气化炉内部质量和能量平衡、并考虑了多种化学反应动力学的数学模型 ,详细计算了气化炉的主要运行参数 (如水煤浆质量配比 ,氧气纯度 ,氧煤比 ,煤粉粒径 ,气化温度以及气化压力等 )对气化炉性能的影响。在展现各种参数对最终气化产物成分的影响的同时 ,分析和揭示了这些影响的内在机理和规律。分析结果表明 :气化温度是影响气化反应速度和最终产物成分的最关键因素。表 7参

内循环流化床煤气化炉的试验研究和设计

介绍了一种内循环流化床煤气化炉 ,它由气化室和燃烧室组成 ,采用蒸汽和空气鼓风 ,可产生中热值煤气。在小型试验台上对运行参数和结构尺寸对物料循环的影响进行了试验 ,提出了合理的运行设计参数 ,并建立了颗粒通过水平孔口物料循环模型。在此基础上 ,进行 1 0 0 kg/ h小型内循环流化床气化炉设计。图1 0表 4参

两段式气流床煤气化炉内气固流动数值模拟研究

建立了两段式气流床煤气化炉内气固两相流动的三维计算流体力学(CFD)模型,将气体视为连续介质,在Eu ler坐标系下考察气相的运动;将颗粒视为离散体系,在Lagrange坐标系下研究颗粒的运动。利用所建CFD模型对基本设计尺寸和操作条件下的两段式气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟,给出了两段式气流床煤气化炉内的气固两相流动的规律和颗粒的分布规律。在此基础上,针对不同的结构(喉口直径变化)和不同的操作条件(两段气固进料量变化)进行了一系列的模拟比较。结果表明,喉口直径的变化对于炉内气固两相流动及颗粒分布有重要影响。随着喉口直径减小,喉口附近区域的气相回流增强,颗粒运动轨线变得更加曲折,颗粒分布发生明显变化。两段气固流量的改变可以明显改变炉内气固流动,随着一段反应区的气固流量增加和二段反应区气固流量减小,一段反应区内的气相回流更加显著,二段反应区气相回流减弱,颗粒螺旋上升运动增强,反应器边壁处颗粒浓度增大,颗粒沉积现象减弱。

气流床煤气化炉壁面反应模型

建立了气流床煤气化炉煤灰渣颗粒沉积和壁面反应模型,相应完善了渣层流动、传热传质和相变模型,发展了数值模拟方法,并以国内某型两段式干煤粉加压气流床煤气化中试炉为对象进行了模拟。利用建立的模型可以得到壁面反应速率、渣层含碳量、固态渣层厚度、液态渣层厚度、渣层平均温度和液态渣层平均速度等。结果表明:氧煤比升高,渣层平均温度升高,固态渣层厚度、液态渣层厚度和气化炉出口灰渣含碳量降低。计算得到的灰渣含碳量在14%左右,整体碳转化率为95.2%左右,与实际值相近。通过模拟发现壁面反应对于所分析气化炉的碳转化率、排渣含碳量、壁面渣层流动和温度状态具有重要影响,进而影响气化炉的安全稳定运行。

两段式气流床煤气化炉内熔渣壁面沉积数值模拟

为了研究我国自主研发的两段式干煤粉气流床气化炉内熔渣壁面沉积规律,对该气化炉进行了三维数值模拟.在合理假设的基础上,建立了基于Eulerian-Lagrangian模拟方法的炉内湍流多相反应流动模型,采用Realizable k-ε模型计算炉内气相湍流流场,应用颗粒轨道模型随机追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动与壁面沉积过程.通过数值计算获得了炉内气相流场、煤粉颗粒运动轨迹及其浓度分布,以及熔渣颗粒在炉膛壁面上的沉积率分布,揭示了该炉型内熔渣颗粒壁面沉积特性,并分析了不同进料方式对熔渣壁面沉积的影响规律.结果表明:两喷嘴对置进料使得熔渣主要沉积在喷嘴高度处两喷嘴之间的壁面上;四喷嘴对置进料使得一段壁面熔渣沉积率高于两喷嘴进料时的熔渣沉积率,且沉积率在圆周上的分布更加均匀,有利于形成均匀渣层对壁面进行有效保护;四喷嘴切圆进料使得炉内几乎所有熔渣颗粒都沉积在炉膛壁面上,且停留时间较短.

气流床煤气化炉炉壁渣层流动与传热模拟

本文对气流床煤气化炉内高温合成气和渣层的流动、换热、相变过程进行了分析,在合理简化和假设的基础上建立了描述渣层流动、热质传递和相变的渣层数理模型。通过对气化炉内气固两相流和化学反应的模拟,得到灰渣颗粒在气化炉壁面的沉积率,进而对所建立的模型应用SIMPLE算法进行了求解,获得了气化炉壁面灰渣流动、传热和相变过程的数值模拟结果。结果表明:壁面温度对渣层厚度的影响较炉膛温度要大得多;当壁面温度不变时,炉膛温度增加,固态渣层厚度减少;炉膛温度不变时,壁面温度降低,固态渣层厚度增加。

Texaco气流床煤气化炉内气固两相流动的数值模拟

应用Eulerian-Lagrangian方法对国内某工厂实际运行的Texaco气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟.采用Realizablek-ε模型计算炉内复杂气体湍流运动,应用颗粒轨道模型追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动轨迹.通过数值计算取得了炉内气相速度矢量、颗粒运动轨迹、颗粒碰撞壁面并沉积于壁面的沉积通量和颗粒在炉内的停留时间分布.揭示了该气化炉的气固两相流动特性,并分析了运行工况对壁面沉积通量分布的影响规律.结果表明:气化炉内的气体流场存在回流,回流延长了颗粒在气化炉内的停留时间,颗粒沉积通量最大的位置为筒体段下部和锥体段上部;绝大部分颗粒在气化炉内的停留时间在5s以内,气体流量降低时颗粒在炉内的停留时间减少.

新型煤气化炉制备富含CO燃气及载能材料研究

为了实现煤炭的高效洁净转化,利用自行发明的电热还原煤气化炉,以煤和石英砂为原料制备大量富含CO的燃气,同时伴生高附加值的载能材料,研究了煤种和气化工艺对燃气的组成及酸碱性的影响,并用XRD和SEM对载能材料进行测试.结果表明,燃气中以CO气体为主,平均含量可达70%,CO+H2平均含量达85%,CO+H2+CH4平均含量达90%,使用无烟煤、烟煤焦炭或焙烧料法可提高燃气中CO气体的含量.载能材料是SiC,含量为98.45%,其中3C-SiC占4.12%,6H-SiC占89.81%,4H-SiC占4.42%,晶体的自形程度也比较高,多为厚板状结晶.

喷流床煤气化炉的建模

采用小室建模法建立了喷流床(Texaco)煤气化炉的稳态数学模型,即在化学反应的动力学特性以及物质的质量平衡、能量平衡的基础上对每个小室进行建模。模型考虑了气固流动过程及包括催化水煤气反应、煤焦与O2、CO2、H2、H2O等化学反应过程。该模型仿真结果与多个煤种的气化试验数据相吻合。

煤气化炉炉壁非接触式测温技术

介绍煤气化炉炉壁非接触式测温技术的种类和原理,重点介绍非接触式红外热像仪在煤气化炉炉壁测温的应用。

煤气化炉敲击器国产化研究

该文主要对煤气化炉敲击器国产化过程中存在的问题进行了分析,并提出了解决方案。在此基础上,结合国外产品的优缺点,进行了研究和创新,最终完成了国产化研制,并对国产化产品进行了试验。

Texaco煤气化炉激冷环失效原因分析及对策

介绍了Texaco煤气化炉激冷室的工作机理。结合齐鲁Texaco煤气化炉激冷环的结构特点和使用状况,阐述了激冷环的主要失效模式及危害,从高温烧蚀、结垢堵塞、冲刷腐蚀等方面进行了失效机理分析;提出了提高材料的性能参数、控制激冷环加工质量、应用激冷环的隐蔽技术、稳定工艺操作、改善激冷水质、加强定期维护等对策措施,以延长激冷环的使用寿命,实现煤气化装置的长周期运行。

喷流床煤气化炉模型计算结果分析与优化

利用所建立的气化炉模型,对影响气化炉出口气体成分的入料参数进行了详细描述。基于模型分析了水煤比、氧煤比、气化温度、气化压力、煤粉粒度大小以及初始颗粒喷入速度等主要参数对最终出口气体成分的影响。分析结果表明:氧煤比对碳转化率的影响要大于水煤比的影响;而水煤比对最终煤气成分组成影响更大。为获得97%以上的碳转化率,氧煤比应在0.8到0.9之间,水煤比应该在0.3到0.6之间。

固定层煤气化炉采用富氧连续气化技术的探讨

论述了固定层煤气化炉采用富氧连续气化技术的可行性，并与间歇式气化技术在环保与技术经济的采用价值方面进行了比较。

一种新型带喷流管的移动床煤气化炉热力学计算分析

对一种新型的带喷流管的移动床煤气化炉——循环部分煤气燃烧间接供热的煤气化过程进行了热力学理论计算与分析，并将传统的煤直接燃烧供热的煤气化过程和实验的情况做了对比。