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1、在我國(guó)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(guó)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(duì)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(lái)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(duì)于干進(jìn)料系統(tǒng)來(lái)說(shuō),降低了其熱效率。為了減少水煤漿氣化過(guò)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(tái),利用Gibbs自由能最小化法,分別對(duì)水和液態(tài)CO2作為燃料的運(yùn)輸介質(zhì)時(shí)的氣化
3、過(guò)程進(jìn)行模擬,計(jì)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(guò)氣化性能圖對(duì)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(guò)考察煤漿濃度、氧煤比、氣化溫度及碳轉(zhuǎn)化率等因素對(duì)兩種進(jìn)料方式氣化特性的影響發(fā)現(xiàn):相對(duì)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(shí),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(shí),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(guò)(炯)效率計(jì)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
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