合成氣中CO2含量與水煤漿氣化溫度關(guān)系研究

第47卷第2期鍋爐技術(shù)Vol. 47, No. 22016年3月BOILER TECHNOLOGYMar.,2016合成氣中CO2含量與水煤漿氣化溫度關(guān)系研究趙軍,余岳峰(上海交通大學(xué)機械與動(dòng)力工程學(xué)院,上海200240)摘要:為了研究合成氣中CO2含量與氣化爐溫度的關(guān)系,將氣化爐分為3個(gè)區域:水分蒸發(fā)及揮發(fā)分熱解區、燃燒區及氣化區。水煤漿和氧氣相繼經(jīng)過(guò)這3個(gè)區域發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應最終生成合成氣。建立計算模型得到整個(gè)氣化過(guò)程反應放熱Q與合成氣中CO2的關(guān)系。結論表明:合成氣中CO2含量越多,氣化爐溫度越髙;增大氧煤比,可使氣化爐溫度升髙;較粗的煤粉,可使氣化爐溫度高。因此合成氣CO2含量可作為判斷爐溫的依據,氧煤比和煤粉細度可以作為調節爐溫的手段。關(guān)鍵詞:氣化爐;溫度測量;CO2含量;氧煤比中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:A文章編號:1672-4763(2016)02-0017-040前言水煤漿和氧氣經(jīng)過(guò)噴嘴進(jìn)入氣化爐時(shí),高速?lài)娙说难鯕馐顾簼{破碎、霧化。由于氣化爐內氣化爐溫度測量一直是氣化爐的安全穩定耐火襯里高溫輻射使得霧化的水煤漿和氧氣迅運行的關(guān)鍵,但是傳統的溫度直接測量成本過(guò)速蒸發(fā)、熱解、再經(jīng)過(guò)燃燒和氣化,最終生成了合高,有學(xué)者提出了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )軟測量法2,這成氣。合成氣主要成分為H2、CO、CO2、H2O,與種軟測量是通過(guò)選取氧煤比、氣化壓力、水煤漿熔渣進(jìn)入急冷室冷卻。冷卻后的合成氣進(jìn)入煤流量及溫度等多種參數作為變量,通過(guò)大量實(shí)驗氣冷卻和凈化裝置數據來(lái)訓練出爐溫與這些變量的關(guān)系。但是這因此,也可以把水煤漿氣化概括為3個(gè)階種方法對實(shí)驗數據要求極為苛刻,且得出的關(guān)系段,即水分蒸發(fā)及煤的熱解,碳的燃燒和揮發(fā)分式缺乏理論支撐,也有的學(xué)者提出通過(guò)合成氣中的燃燒煤的氣化,3個(gè)階段相繼進(jìn)行的CH含量來(lái)預測氣化溫度,但是工業(yè)生產(chǎn)實(shí)2水煤漿氣化模型踐表明,煤氣化中不能以CH為標準控制氣化爐溫,因為CH4變化非敏感,即使很小的氣化溫度水煤漿氣化主要分為3個(gè)階段,依據不同階變化也會(huì )引起CH大幅度變化。筆者認為水段,可以將氣化爐分為3個(gè)區域分別為:水分的煤漿和氧氣在進(jìn)入氣化爐后經(jīng)過(guò)一系列物理、化蒸發(fā)及揮發(fā)分的熱解區域、揮發(fā)分燃燒及碳的燃學(xué)反應通過(guò)建立方程組求解出每種反應的反應燒區域及氣化產(chǎn)生合成氣區域。量繼而得出氣化爐中總反應熱變化,以反應放熱水煤漿、氧氣量作為溫度變化的標準,反應放熱增加,其爐溫上升。因此,作出反應熱與出口合成氣中CO2含水分蒸發(fā)及揮發(fā)分熱解區量的關(guān)系對預測鍋爐溫度具有重要意義。1水煤漿氣化原理及過(guò)程氣化區水煤漿氣化爐是氣流床氣化爐的一種,它把水煤漿和純氧一起經(jīng)噴嘴噴入氣化,具體工作過(guò)合成氣程如下:中國煤化工CNMHG收稿日期:2015-12-10作者簡(jiǎn)介:趙軍(1990-),男,碩士生,主要從事氣流床氣化技術(shù)方面的研究鍋爐技術(shù)第47卷2.1水分蒸發(fā)及揮發(fā)分熱解區響,其取值介于1和2之間。文獻[冂]給出了一種熱解的過(guò)程相對氣化時(shí)間很短,可以視為瞬反應機理常數φ的確定方法:間完成。清華大學(xué)釗麗提出一種熱解模型,認d=(2z+2)/(z+2)d≤0.005cm為熱解產(chǎn)物為固定碳,CO,H2、CH4、N2、H2S并2x+2。。(100d-0.05)假定10%的以水分釋放。根據假設及煤的干燥z+2無(wú)灰基分析結果建立一個(gè)七元一次的方程組,可0.005cm≤d≤0.1cm表示為:中=1.00.1mm