基于不同气化剂的BGL炉煤气化的模拟和优化

煤气化工艺作为煤制天然气的重要环节,是实现煤炭资源清洁利用的关键。基于化工流程模拟软件Aspen Plus建立BGL(British Gas Lurgi)炉煤气化工艺,以合成气有效成分、制气效率及水蒸气分解率为评价指标,考察常规气化技术中气化剂操作参数对工艺的耦合作用,得出最优气化剂组成及预热温度;同时,为解决煤气化过程中CO_2排放量大及氢碳比较低的问题,分别引入CO_2、CH_4对气化剂进行改进,进一步优化气化剂组成。结果表明:在常规气化技术中,m_(O_2)/m_(Coal)=0.33、m_(H_2O)/m_(Coal)=0.14为最优气化剂组成,220℃为最优气化剂预热温度;在改进气化技术中,m_(CO_2)/m_(H_2O)=0.18,m_(CH_4)/m_(H_2O)=0.08为最优气化剂组成。

BGL炉煤气化过程建模和模拟

建立了BGL气化炉的三维非稳态煤气化模型,模型考虑煤炭颗粒的收缩过程,应用收缩核模型集成煤热解模型、气相湍流模型、气固流动模型、气固异相反应模型、气相均相反应模型、能量守恒方程以及相间传热模型等。该模型充分考虑了气化炉内部三维空间的温度和组成分布,通过煤热解段模型化学计量参数优化,得到CO/H2摩尔比在1.59左右,符合BGL炉热解段运行机制;然后对BGL炉气化段过程进行三维非稳态模拟,模拟出口气组成(CO,H2,CO2,CH4,H2O,O2)与文献结果对比,误差均小于4%。证明了BGL模型的准确性。基于该模型,本文对煤气化过程的主要参数进行影响分析。分析结果表明:煤气化效率随汽氧比的增加而提高,当汽氧比确定在1~1.3之间可以满足工艺要求及生产的需要,适合本文研究所用褐煤的特点;氧煤比增加会降低煤气化效率,但合成气中有效气的含量呈现出先增大后减小的趋势,当氧煤比在0.17左右时有效气含量达到峰值;随着煤粒直径的增加,BGL炉内的温度呈降低趋势,最高温度从2536.77 K降到了2047.81 K;同时,煤粒直径增加会减小CO、H2和CH4的生成量,并增大CO2的生成量。

利用褐煤鲁奇炉与BGL炉碎煤加压气化工艺模拟研究

利用褐煤,在4.0MPa压力下,采用鲁奇炉、BGL炉碎煤加压气化工艺生产粗煤气,应用Aspen plus软件对碎煤加压气化过程的物料平衡、能量平衡进行模拟计算。通过操作条件的界定及关键运行参数的灵敏度分析,对鲁奇炉与BGL炉碎煤加压气化工艺作出较全面的评价。

碎煤熔渣气化技术在我国的最新应用

阐述了碎煤熔渣气化炉的发展情况、技术特点,与鲁奇炉相比较的优缺点,介绍了碎煤熔渣炉在我国目前的最新工业应用情况。

基于BGL气化炉建模的3E分析与优化

现有针对工艺的评价体系方法中主要以单一指标对BGL气化炉进行建模和参数优化,未实现能源-环境-经济多指标的系统优化。为此,基于流程模拟软件Aspen Plus对BGL气化炉建模,引入单位有效气总成本、?效率和污水排放量作为评价指标基于3E分析法研究关键操作参数与该评价体系之间的关联机制。从反应机理和热力学角度考察关键参数水蒸气、氧气进料量对评价体系的影响,通过分析揭示了多参数优化与多目标分析之间的作用机理,得到了当汽煤比为0.14,氧煤比为0.33时,单位有效气总成本和污水排放量达到最低值,?效率达到相对较高的值,确定了最佳操作工况。