【摘要】：我國(guó)是以煤炭為主要能源的國(guó)家,近年來(lái)致力于大力發(fā)展煤炭的清潔利用。煤氣化技術(shù)是煤炭清潔利用的一種重要手段,尋求合適的煤氣化工藝是提高能效的有效手段之一。本文以煤氣化工藝為對(duì)象,對(duì)其工藝流程模擬、?分析和能量消耗等問(wèn)題進(jìn)行了研究。在基于Gibbs自由能最小化原理的平衡模型基礎(chǔ)上增加平衡溫距,用于實(shí)現(xiàn)氣流床煤氣化工藝的模擬。用兩種典型的氣流床煤氣化工藝-Texaco水煤漿氣化工藝和Shell粉煤氣化工藝的工業(yè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明該模型的模擬結(jié)果與實(shí)際工業(yè)數(shù)據(jù)吻合良好。在該模型的基礎(chǔ)上考察了平衡溫距對(duì)不同氣化爐模擬結(jié)果的影響,以及操作參數(shù)對(duì)氣化過(guò)程的影響,還有冷凝液流量和碳洗塔壓力對(duì)水氣比的影響。根據(jù)不同煤氣化工藝的模擬結(jié)果,采用?分析方法計(jì)算關(guān)鍵物流?值,識(shí)別?效率最低的單元和設(shè)備,分析原因并對(duì)比不同條件下煤氣化工藝的?損失和?效率變化情況。結(jié)果表明Shell工藝的?效率最高,采用廢鍋流程的Texaco工藝次之,最低的是采用激冷流程的Texaco工藝。最后根據(jù)模擬結(jié)果計(jì)算不同煤氣化工藝的標(biāo)準(zhǔn)能耗,分析其耗能狀況。
【圖文】：

（4）煤粉顆粒溫度均勻，無(wú)梯度；（5）所有反應(yīng)在瞬間達(dá)到平衡。2.2.1 Texaco 水煤漿氣化工藝模擬將整個(gè)流程分為水煤漿制備、氣化、合成氣處理以及變換四部分。物流組成除包括 CO、H2、CO2、H2O、CH4、H2S、NH3、O2等氣體成分外，還定義了 COAL（煤）、ASH（灰分）、SLAG（粗渣）和 SOOT（細(xì)渣）4 種非常規(guī)固體。（1）水煤漿制備單元在水煤漿制備單元，流程段的流股類(lèi)別定義為 MIXNCPSD，物性方法選用SOLIDS，煤、水和循環(huán)的煤顆粒在混合器中混合，，混合后的流股進(jìn)入球磨機(jī)模塊CRUSHER 中進(jìn)行濕法研磨，最大顆粒直徑設(shè)為 0.2mm，煤種的哈氏可磨指數(shù)（HGI）取默認(rèn)值為 45。然后送入篩分模塊 SCREEN 中篩選，篩分出口直徑設(shè)為0.3mm，大于 0.3mm 的煤顆粒通過(guò)循環(huán)回到混合器中，繼續(xù)研磨篩選，直到達(dá)到規(guī)格尺寸。水煤漿制備單元流程模擬如圖 2.4 所示。

COAL NCPSD COAL NC （2.3）進(jìn)入氣化單元后繼續(xù)選擇 Rstoic 反應(yīng)器模塊來(lái)模擬煤的分解反應(yīng)： 2 2 2 2COAL NC H O C CISOLID H N S CISOLID O ASH NC（2.4）分解反應(yīng)模塊是根據(jù)煤的工業(yè)分析和元素分析，通過(guò) Aspen Plus 中的Calculator 計(jì)算模塊，使用 FORTRAN 語(yǔ)言計(jì)算出分解反應(yīng)的反應(yīng)計(jì)量系數(shù)。同時(shí)考慮煤的不完全轉(zhuǎn)化及分解放熱，設(shè)定煤的轉(zhuǎn)化率為 0.99，煤分解反應(yīng)的產(chǎn)物和空分來(lái)的氧氣進(jìn)入 RGibbs 反應(yīng)器模塊按 Gibbs 自由能最小化原理來(lái)模擬煤的氣化反應(yīng)，規(guī)定出口組分包括 CO、H2、CO2、CH4、H2S、NH3和 H2O，同時(shí)還包括COAL、SLAG 和 SOOT。粗渣和細(xì)渣為碳與灰分反應(yīng)生成[46]，規(guī)定其質(zhì)量比為 2:1，采用 RStoic 反應(yīng)器模塊，反應(yīng)方程式如下：0.0069935C 0.916ASH SOOT（2.5）0.004162C 0.95ASH SLAG（2.6）Q-LOSS 為氣化反應(yīng)的熱損失，模擬流程如圖 2.5 所示。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ546

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2699601