Page 75 - 电力与能源2022年第六期
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马 青: 高温煤气化炉热力性能计算及分析 5 7
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图 8 温度对碳转化率和气化效率的影响趋势图
由图 7 和图 8 可以看出, 当操作压力一定时,
随着气化温度的升高, 反应系统中未反应单质碳
的物质的量分数迅速减小, CO 的体积分数有所
增大, 但气化温度的升高降低了水煤气反应的平
衡系数, 致使 CO 2 的体积分数开始减小, CO 仍然
保持增大的趋势。单质碳在 1300K 时基本反应
完全, 即当气化温度高于 1300K 时, 碳转化率趋
于 100% 。由于 CO 的体积分数保持单调递增,
所以气化效率也会单调上升, 随后因 CO 增加速
率的放缓而趋于平稳。因此, 要获得好的气化效
率, 提高气化温度是必要的, 而操作压力的提高虽
图 6 CH 4 , H 2 S和 COS的体积分数随操作压力的变化趋势
然会提高气化强度和生产能力, 但与此同时影响
通过分析可以看出, 操作压力对煤气组分的
到了 CO 的体积分数。
影响极小, 但是从反应方程的角度来讲, 提高压力
3.2.3 氧煤比的影响
虽没有影响粗煤气的组分, 但增加了反应物的浓
在给煤量、 给蒸汽量不变的条件下, 改变入炉
度, 一定程度上提高了反应速率, 进而会提高气化
氧气量, 利用预测程序进行计算, 得到不同氧煤比
强度和生产能力, 因此会弥补常压气流床气化强
下各组分份额的变化, 如图 9 和图 10 所示。
度和生产能力有限的缺点。
3.2.2 气化温度的影响
保持其他气化参数不变, 依次计算气化炉操
作温度在 600~1800K 每增加 100K 的煤气组
分, 如图 7 和图 8 所示。
图 9 氧煤比对 H 2O 、 H 2 、 CO 和 CO 2 体积分数的影响
由图 9 可以看出, 在低氧煤比时, 由于氧气量
不足, 大量的单质碳没有发生反应, 系统还原系
统, 气化温度较低, 水蒸气分解反应的速率也很
低, 因此 H 2 CO 和 CO 2 的体积分数较小。当增
,
图 7 温度对 CO 和 CO 2 体积分数的影响 加给氧量, 提高氧煤比后, 系统中的单质碳与氧气