水煤漿氣化爐入口參數(shù)對出口合成氣的影響

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1、上海電力2009年第1期水煤漿氣化爐人口參數(shù)對出口合成氣的影響何翔，金晶，張忠孝，代百乾，龐克亮，陳曉利，江鴻(1．上海理工大學(xué)動力工程學(xué)院，上海200093；2．國家電站燃燒工程技術(shù)研究中心，沈陽110034)摘要：整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)電站中水煤漿氣體爐人口參數(shù)對出口合成氣有很大影響，文章利用商業(yè)軟件ThermoFlexl7對IGCC電站中氣流床式水煤漿氣化爐模擬計(jì)算，再結(jié)合氣流床氣化爐的特點(diǎn)，從氣相反應(yīng)的化學(xué)平衡角度分析，得出氣化爐入口參數(shù)對出口合成氣的影響特征：氣化爐入口氧煤質(zhì)量

2、比的改變是影響合成氣參數(shù)的主要因素，其影響程度大于水煤漿濃度的變化帶來的效果。通過回歸分析，提出CO變換反應(yīng)是決定合成氣成分的重要反應(yīng)、并且合理的得出隨氣化壓力的增大，合成氣中甲烷的濃度幾乎是線性增多。關(guān)鍵詞：氣化壓力；氧煤比；水煤漿濃度；合成氣成分中圖分類號：TQ547．7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B達(dá)到了分配合成氣熱值和顯熱的結(jié)論。也有采用1引言成熟商業(yè)軟件的，文獻(xiàn)[4]等人利用AspenPlus目前全世界成功商業(yè)運(yùn)行的IGCC(Interg—模擬了氣化爐，基于吉布斯自由能最小的原理，結(jié)ratedGaific

3、ationConbinedCycly，整體煤氣化聯(lián)合氣氣相化學(xué)反應(yīng)平衡的原則研究了操作條件對合循環(huán)發(fā)電)電站中氣化爐均使用干煤粉進(jìn)料式出口參數(shù)的影響?；蛩簼{進(jìn)料式，絕大多數(shù)是氣流床式氣化爐口]。在國外，文獻(xiàn)[5]建立了生物質(zhì)氣化數(shù)學(xué)模結(jié)合氣流床氣化爐在實(shí)際運(yùn)行中的高溫高壓特型，從氣化爐人口條件的改變分析爐子出口氣體點(diǎn)，研究氣化爐入口參數(shù)對合成氣的影響有重要成分的變化；文獻(xiàn)[6]建立了氣流床氣化爐模型，的意義。中外學(xué)者們對這部分的研究很多，既有重點(diǎn)從反應(yīng)動力學(xué)結(jié)合煤焦顆粒的大小研究了對采用數(shù)學(xué)模型的

4、，如浙江大學(xué)基于未反應(yīng)碳縮核合成氣參數(shù)的影響。模型建立了動態(tài)數(shù)學(xué)模型研究了氣化爐入口參數(shù)本文從商業(yè)軟件Thermoflexl7模擬計(jì)算人對合成氣成分的影響口]。文獻(xiàn)[33等人研究了氣手，分析了氣化爐入口處的氧煤質(zhì)量比、水煤漿濃化爐數(shù)學(xué)平衡模型，并且提出入爐氧煤比的改變度、氣化壓力變化對出口合成氣參數(shù)的影響特征。了較好改善，提高了CFB鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)性。行的要求。參考文獻(xiàn)：3結(jié)論[1]劉德昌，陳漢平，等．循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行及事故處理(1)影響CFB鍋爐爐內(nèi)受熱面磨損因素復(fù)[M]．北京：中國電力出版社，

5、2006．雜，有設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行等諸方面的原因。但爐膛[2]路春美。程世慶，等．循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行[M]北京：中國電力出版社，2003．合理設(shè)計(jì)、運(yùn)行中燃煤顆粒度及一次風(fēng)量的有力[3]黨黎軍．循環(huán)流化床鍋爐的啟動調(diào)試與安全運(yùn)行[M]．北控制、有效的防磨措施是解決該問題的關(guān)鍵。京：中國電力出版社，2002．(2)耐火耐磨材料的選擇、施工及烘烤是造成[4]呂俊復(fù)，張建勝，等．循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行與檢修[M]．中耐火防磨層磨損、開裂及脫落問題的主要因素，應(yīng)國水利水電出版社，2003．盡快制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)

6、和現(xiàn)場檢驗(yàn)方法，從而實(shí)現(xiàn)收稿日期：2008—12—16作者簡介：金忠桂(1971一)，男，江西永新人，本科，工程師，CFB鍋爐長期安全運(yùn)行。從事鍋爐運(yùn)行及設(shè)備檢修改造工作；程鴻(1968一)，男，(3)鍋爐屏式過熱器冷、熱段受熱面布置過江西新建人，大專，工程師，從事鍋爐技術(shù)及金屬材料與多，水冷壁受熱面設(shè)計(jì)不足是造成屏式過熱器超焊接工作。溫的主要原因。在設(shè)計(jì)中，必須充分考慮CFB鍋(責(zé)任編輯：杜建軍)爐燃燒及傳熱機(jī)理，以適應(yīng)大型CFB鍋爐穩(wěn)定運(yùn)～74～2009年第1期上海電力3．1水煤漿濃度變化2模型

7、的建立由于水煤漿其濃度一般在60～70[7]。圖1所示為水煤漿氣化爐的流程圖。過于稀的水煤漿導(dǎo)致煤燃燒不充分，合成氣中水分太多等問題；過于濃的水煤漿除了影響煤的燃燒氣化外，還影響輸送特性。故僅從研究角度將水煤漿濃度從60．5％～69．5變化進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算時(shí)固定其他操作參數(shù)不變。由水煤漿濃度的定義式：?一×100％(1)式中C一^“rry——水煤漿濃度l圖1水煤漿氣化爐的流程圖M——煤的質(zhì)量；ThermoFlex17是美國Thermoflow公司的r——煤中全水分；成熟商業(yè)軟件，其強(qiáng)項(xiàng)在于模擬電廠各

8、種聯(lián)合循Mw——水煤漿中添加水的質(zhì)量。環(huán)，本文取水煤漿氣流床氣化爐為模型，模擬其運(yùn)將(1)式整理一下得到：行特性。一——(＼——；H————一一——1)×^1uO0u70(2厶)／表1是模擬用煤的部分工業(yè)分析和元素分_snurry式中卜_水煤漿中添加水和煤的質(zhì)量比。析，表2顯示的是氣化爐100負(fù)荷下的運(yùn)行參從(2)式看出，煤種固定的情況下，當(dāng)水煤漿數(shù)。濃度逐漸增大時(shí)，水煤比是逐加漸減小的勰，再加結(jié)合8表1部分煤質(zhì)分析(1)式，當(dāng)水煤漿濃度增大時(shí)，很顯然人爐煤的質(zhì)元素分