Page 71 - 电力与能源2022年第六期

第 43 卷第 6 期 电力与能源
2022 年 12 月 5 3
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DOI : 10.11973 / dl y n y 202206016

高温煤气化炉热力性能计算及分析

马 青

( 宁夏电力能源科技有限公司, 宁夏 银川 750002 )

摘 要: 高温高压的气流床煤气化技术是煤炭利用的关键性技术, 而高温高压下煤与焦的化学特性及物理特
性对煤气化反应的热力性能具有重要的影响。通过研究分析煤炭气化的物理过程与化学过程, 采用物料衡
算和热量衡算的方法建立了煤气组分及份额的化学平衡态方程, 提出了煤炭气化反应器模型, 仿真分析了绝
热气化和非绝热气化条件耦合确定的反应温度和组分份额, 探讨了煤气化过程的温度、 氧煤比以及蒸汽煤比
对煤气化的效率、 气产率和碳转化率等气化特性的影响, 可为高温高压下煤气化技术的应用提供理论指导。
关键词: 煤气化; 平衡态模型; 气化温度; 煤气组分; 碳转化率
作者简介: 马 青( 1987 —), 助理工程师, 主要从事汽轮机调试及动静态试验测试研究。
中图分类号: TQ53 文献标志码: A 文章编号: 2095-1256 ( 2022 ) 06-0533-07
CalculationandAnal y sisofThermalPerformanceofHi g hTem p eratureCoalGasifier

MA Qin g
( Nin g xiaElectricPowerEner gyTechnolo gyCo. , Ltd. , Yinchuan750002 , Nin g xiaProvince , China )

Abstract : Hi g htem p eratureandhi g hp ressureairflowbedcoal g asificationtechnolo gy istheke y technolo gy for
coalutilization , andthechemicalandp h y sicalcharacteristicsofcoalandcokeunderhi g htem p eratureandhi g h
p ressurehaveanim p ortantim p actonthethermal p erformanceofcoal g asificationreaction.B ystud y in gand
anal y zin g thep h y sicalandchemical p rocessesofcoal g asification , thechemicale q uilibriume q uationofcoal g as
com p onentsandfractionswasestablishedb ymeansofmaterialbalanceandheatbalance , andthemodelofcoal
g asificationreactorwas p utforward.Thereactiontem p eratureandfractionsdeterminedb y cou p lin g conditions
ofthermalandnon-adiabatic g asificationweresimulatedandanal y zed.Theeffectsofthetem p erature , ox yg en /
coalratioandsteam / coalratioontheefficienc y , g asy ieldandcarbonconversionofcoal g asificationweredis-
cussed , p rovidin g theoretical g uidanceforthea pp licationofhi g htem p erature / hi g hp ressurecoalg asification
technolo gy .
Ke ywords : coal g asification , e q uilibriumstatemodel , g asificationtem p erature , g ascom p onent , carboncon-
versionrate

煤炭气化是指用煤炭做原料, 在催化剂的作 理工大学学者提出的气流床煤气化技术、 江苏理
用下来生产燃料气和化工原料气的方法, 是高效、 工大学提出的常压间歇式流化床煤气化技术、 中
洁净利用煤炭资源的主要途径。目前较为成熟的 科院山西煤炭化学研究所开发的灰熔聚流化床粉
工业化煤炭气化方法主要有: 固定床气化方法( 混 煤气化技术等已广泛应用, 但气化炉装置价格高、
合煤气发生炉、 水煤气发生炉、 两段式煤气发生炉 煤炭转化率低、 煤种适应性差等问题仍然是需要
和加压气化炉)、 流化床气化方法以及气流床气化 解决的突出问题。
方法( K-T 气化工艺) 等 [ 1-3 ] 。 煤在高温高压下的气化反应是影响高温煤气
随着煤气化技术的不断发展, 大型化的高温 化效率最重要的因素之一, 气流床气化炉的操作
高压煤气化技术逐步 成为洁净煤技术的发展趋 温度通常为 1300~1700 ℃ , 对应的煤和焦的化
势, 水煤浆气化技术、 干粉煤气化技术已成为首选 学及物理特性对煤气化反应活性的影响也备受关
气化技术 [ 4-6 ] 。煤气化技术经过引进、 消化、 吸收 注 [ 7-9 ] , 但其中的动力学数据对更高温度更高压力
和迭代, 相关的研究技术已取得了重要进展, 华东 下的煤气化研究缺乏有效的针对性, 急需在高温