水煤浆和干煤粉气化工艺的能效对比

发布时间：2020-06-06 11:21

【摘要】：我国是以煤炭为主要能源的国家,近年来致力于大力发展煤炭的清洁利用。煤气化技术是煤炭清洁利用的一种重要手段,寻求合适的煤气化工艺是提高能效的有效手段之一。本文以煤气化工艺为对象,对其工艺流程模拟、?分析和能量消耗等问题进行了研究。在基于Gibbs自由能最小化原理的平衡模型基础上增加平衡温距,用于实现气流床煤气化工艺的模拟。用两种典型的气流床煤气化工艺-Texaco水煤浆气化工艺和Shell粉煤气化工艺的工业数据对模型进行验证,结果表明该模型的模拟结果与实际工业数据吻合良好。在该模型的基础上考察了平衡温距对不同气化炉模拟结果的影响,以及操作参数对气化过程的影响,还有冷凝液流量和碳洗塔压力对水气比的影响。根据不同煤气化工艺的模拟结果,采用?分析方法计算关键物流?值,识别?效率最低的单元和设备,分析原因并对比不同条件下煤气化工艺的?损失和?效率变化情况。结果表明Shell工艺的?效率最高,采用废锅流程的Texaco工艺次之,最低的是采用激冷流程的Texaco工艺。最后根据模拟结果计算不同煤气化工艺的标准能耗,分析其耗能状况。
【图文】：

水煤浆制备,流程模拟,单元

（4）煤粉颗粒温度均匀，无梯度；（5）所有反应在瞬间达到平衡。2.2.1 Texaco 水煤浆气化工艺模拟将整个流程分为水煤浆制备、气化、合成气处理以及变换四部分。物流组成除包括 CO、H2、CO2、H2O、CH4、H2S、NH3、O2等气体成分外，还定义了 COAL（煤）、ASH（灰分）、SLAG（粗渣）和 SOOT（细渣）4 种非常规固体。（1）水煤浆制备单元在水煤浆制备单元，流程段的流股类别定义为 MIXNCPSD，物性方法选用SOLIDS，煤、水和循环的煤颗粒在混合器中混合，，混合后的流股进入球磨机模块CRUSHER 中进行湿法研磨，最大颗粒直径设为 0.2mm，煤种的哈氏可磨指数（HGI）取默认值为 45。然后送入筛分模块 SCREEN 中筛选，筛分出口直径设为0.3mm，大于 0.3mm 的煤颗粒通过循环回到混合器中，继续研磨筛选，直到达到规格尺寸。水煤浆制备单元流程模拟如图 2.4 所示。

流程模拟,分解反应

COAL NCPSD COAL NC （2.3）进入气化单元后继续选择 Rstoic 反应器模块来模拟煤的分解反应： 2 2 2 2COAL NC H O C CISOLID H N S CISOLID O ASH NC（2.4）分解反应模块是根据煤的工业分析和元素分析，通过 Aspen Plus 中的Calculator 计算模块，使用 FORTRAN 语言计算出分解反应的反应计量系数。同时考虑煤的不完全转化及分解放热，设定煤的转化率为 0.99，煤分解反应的产物和空分来的氧气进入 RGibbs 反应器模块按 Gibbs 自由能最小化原理来模拟煤的气化反应，规定出口组分包括 CO、H2、CO2、CH4、H2S、NH3和 H2O，同时还包括COAL、SLAG 和 SOOT。粗渣和细渣为碳与灰分反应生成[46]，规定其质量比为 2:1，采用 RStoic 反应器模块，反应方程式如下：0.0069935C 0.916ASH SOOT（2.5）0.004162C 0.95ASH SLAG（2.6）Q-LOSS 为气化反应的热损失，模拟流程如图 2.5 所示。
【学位授予单位】：中国石油大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ546

【参考文献】