Page 76 - 电力与能源2022年第六期
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5 3 8 马 青: 高温煤气化炉热力性能计算及分析
发生反应生成大量的 CO , 同时放出大量的热, 从
而提高了水蒸气分解反应的速率, 所以 CO 和 H 2
的体积分数逐步增大, 水蒸气的体积分数逐渐减
小。气化温度的升高, 使水煤气反应的平衡常数
递减, 平衡 向 左 移 动, 导 致 H 2 的 递 减 速 率 大 于
CO 的递减速率, 同时, H 2O 的 递 增 速 率 也 大 于
CO 2 的递增速率。
图 11 蒸汽煤比对 H 2 , H 2O , CO 和 CO 2 的影响
基本不变。
图 10 氧煤比对煤气产率和气化温度的影响
由图 10 可以看出, 在系统的单质碳没有反应
完全的条件下提高氧煤比, 新增的氧气与碳反应,
使固态碳生成等物质的量的 CO 和 CO 2 煤气总
,
物质的量逐渐增加, 从而气化产率随着氧煤比的 图 12 蒸汽煤比对气化温度的影响
提高而逐渐增大。当单质碳完全转化时, 新增的 由图 12 可以看出, 当水蒸气增加过度, 部分
氧气与煤气中的 CO 和 H 2 反应, 生成等物质的 水蒸气没有参加气化反应, 这部分水蒸气称为粗
量的水蒸气和 CO 2 所以煤气总的物质的量没有 煤气的冷却介质, 致使气化温度下降较快。由此
,
可得在气化过程中, 加入的水蒸气或原料煤中的
·
改变, 因此气体产率在氧煤比大于 0.7k g k g -1
水分在高温条件 下与碳发生强吸热的水煤气反
时开始趋于稳定。
在提高氧煤比的过程中, 新加入的氧气先与 应, 增加了煤气中 H 2 和 CO 的含量, 控制炉温不
单质碳反应, 后于 CO 和 H 2 反应, 因为与 CO 和 宜过高情况下, 可降低耗氧量。但当蒸汽煤比大
于一定值时, 将使炉温降低, 阻碍 CO 2 的还原和
H 2 反应的 热效应大于与单质碳反应的热效应,
水蒸气的分解反而影响气化过程, 同时因为消耗
所以 在 提 高 氧 煤 比 的 过 程 中,氧 煤 比 大 于
大量的气化潜热, 冷煤气化效率降低, 粗煤气中
0.7k gk g 时的气化温度升高速率大于氧煤比
-1
·
小于 0.7k g k g 时的。因为气化温度的高低 CO 和 H 2 的含量也会降低。
-1
·
取决于系统中放热反应热效应的高低和气化室散 4 结语
热的多少, 而计算应用的是绝热时的模块程序, 所
( 1 ) 本文通过物料平衡和热量平衡原理, 建立
以气化温度只决定于前者。
了对应于反应平衡时系统参数的吉布斯函数最小
3.2.4 蒸汽煤比的影响
来进行反应计算的反应器模型, 采用绝热气化条
在给煤量、 给氧量不变的条件下, 改变入炉蒸
件和非绝热气化条件相耦合的方法制定了计算流
汽量, 应用预测程序和方法进行计算, 得出不同蒸
程, 编制了煤炭气化操作温度和组分份额的程序,
汽煤比下各个组分份额的变化, 如图 11 和图 12
并仿真获得结果, 分析了气化参数对煤气化效率、
所示。
煤气产率和碳转化率等气化特性的影响, 获得了
由图 11 可以看出, 在原有的平衡中, CO 的
高温高压下煤气化技术应用的理论依据。
体积分数随蒸汽煤比的增加而减小, CO 2 的体积
( 2 ) 分析结果显示升高温度可以增加煤气中
分数随蒸汽煤 比的增加而增大, H 2 的体积分数