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
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