论文部分内容阅读
在我国贫油少气但煤炭资源十分丰富的背景下,加大煤炭的利用是补充我国能源需求的重要途径。煤气化是煤转化利用的重要阶段,其产品可作为合成气、燃气和还原气等,为下游化学品和化学工艺的生产提供原料。发展煤气化技术对加快煤炭的深度、高效和清洁利用具有十分重要的意义。气流床气化具有原料适应范围广泛、气化能力大、碳转化效率高等优点,符合大型化要求,近年来发展较快。目前气流床技术主要有粉煤气化和水煤浆气化两种。粉煤气化碳转化率高、氧耗低,但是煤稳定性差,气化温度高,总能耗高于水煤浆气化。水煤浆气化的煤稳定性高、气化温度低,但由于水煤浆中的水分在气化炉中蒸发吸热,相对于干进料系统来说,降低了其热效率。为了减少水煤浆气化过程中水分蒸发吸热损失的热量,提高气化的热效率,新型的液态二氧化碳代替水作为煤浆输送介质的研究受到了极大的关注。本文以气流床气化炉为基础,以Aspen Plus为模拟平台,利用Gibbs自由能最小化法,分别对水和液态CO2作为燃料的运输介质时的气化过程进行模拟,计算两种进料方式在不同进料组成下的冷煤气效率和煤气组成,并采用三角图分析方法,绘制O2-H2O（CO2）-Coal气化性能图。通过气化性能图对比发现CO2-煤浆气化冷煤气效率高于水煤浆气化的进料配比区域处于三角图的中心位置,而低于水煤浆气化的区域更加靠近三角图的边沿。通过考察煤浆浓度、氧煤比、气化温度及碳转化率等因素对两种进料方式气化特性的影响发现：相对于水煤浆气化,C02-煤浆气化产物中CO浓度较高,H2浓度较低。当设定初始工况煤浆浓度66.5%、氧煤比0.86、碳转化率99%、热损失2%时,CO2-煤浆气化的冷煤气效率比水煤浆气化高0.56%；而改变氧煤比使气化温度保持在1488℃时,C02-煤浆气化的冷煤气效率比水煤浆气化高4.33%,且氧煤比也大幅下降至0.78。通过（?）效率计算分析发现：上述初始工况下,CO2-煤浆气化比水煤浆气化的（?）效率高1.44%。随着煤浆浓度由58%提高至74%,CO2-煤浆气化（?）效率提高了1.40%,水煤浆提高了3.21%；随着氧煤比的增加,CO2-煤浆的（?）效率先下降再升高；水煤浆的（?）效率逐渐减少,但下降速度趋缓。