杂志信息网-创作、查重、发刊有保障。

基于Aspen Plus的循环流化床工业气化炉模拟

更新时间:2009-03-28

流化床气化技术具有煤种适应性广、气化强度大、产品气中不含焦油和酚类等特点[1],因而受到人们的广泛关注,世界上许多国家都在积极开展流化床煤气化技术的研发工作。中国科学院工程热物理研究所开发了具有自主知识产权的循环流化床煤气化技术,自2009年以来共完成28台(套)产品级工程应用,积累了大量工程运行数据。为进一步优化操作条件,需要针对不同煤种、不同操作参数进行试验研究,但是试验过程所需周期较长,成本较大,工程实际中很难实现。因此以大量工程数据为边界条件,建立准确可靠的模型,通过模拟获得不同操作条件下的气化结果,不仅节约大量人力物力,而且避免进行试验的难度。通过模拟获得的气化结果可以为操作条件的确定与优化提供基础数据与研究方向。

已有许多学者对气化过程进行建模,验证模型准确性,同时研究不同操作参数变化对气化结果的影响。WATKINSON等[2]建立了包括5种主要元素质量平衡和4个主要反应化学平衡的气化炉模型,并与多种商业气化炉进行比较,得出计算结果与气流床吻合较好。YOSHIDA 等[3]提出两阶段平衡模型并对气流床气化过程进行预测,研究了氧煤比、蒸汽煤比、气化温度对碳转化率、煤气产率的影响。代正华等[4]对气流床粉煤气化过程进行热力学平衡分析,同时研究了氧煤比、蒸汽煤比对合成气组成的影响。张斌等[5]建立了喷流床煤气化模型,并将Aspen Plus模拟结果、自定义模块结果与文献结果进行比较。朱有健等[6]建立了固定床煤气化炉模型,研究了空气、蒸汽通量以及预热温度对合成气组成的影响。DOHERTY等[7]对循环流化床生物质气化过程进行模拟,研究了空气当量比、空气预热温度对气化结果的影响。BEGUM 等[8]建立固定床气化模型,研究了空气煤比、气化温度对气化结果的影响。此前的研究大多是对单一因素变化对气化结果的影响进行分析,没有考虑不同因素共同作用下的结果,且针对循环流化床煤气化过程研究较少。同时在模型验证时,较多数据来自实验,结合具体工程数据进行验证的较少,因此与工程实际结果之间必然会存在一定的差异。

本文针对实验室自主研发的循环流化床煤气化技术,利用Aspen Plus对气化过程建立模型。以大量工程数据作为边界条件对模型进行验证。模型验证准确后,利用该模型研究不同操作条件下气化结果的变化,并通过正交实验研究几种因素共同作用下对气化结果影响作用的大小,为今后操作条件的确定以及工艺的优化提供一定的指导依据。

1 工艺介绍及评价指标

1.1 循环流化床煤气化炉工艺

循环流化床煤气化工艺流程见图 1。该工艺由循环流化床煤气炉、余热回收系统、除尘冷却系统以及其他辅助系统组成。由给料机加入煤气炉的煤受高温加热发生快速热解反应并释放出挥发分;产生的半焦在还原区发生气化反应,生成气化煤气;煤气与未反应完全的半焦及床料自炉膛顶部进入旋风分离器;经旋风分离器后,高温煤气经余热回收和除尘冷却后供给用户;循环半焦通过返料器返回气化炉炉膛继续参与气化反应,灰渣以底渣和飞灰形式排出。气化过程中发生的主要反应见表1[9]

1.2 评价指标

气化过程中,可以通过多种指标对其进行评价,本文主要考察的指标包括煤气热值、煤气产率、冷煤气效率、比煤耗、比氧耗,具体定义参见式(1)~式(5)。

  

图1 循环流化床煤气化系统流程示意图

 

表1 气化过程主要反应

  

反应式 反应热ΔH/kJ·mol–1 反应数C+1/2O2—→CO –110.4 R1 C+O2—→CO2 –394.1 R2 C+H2O CO+H2 +135.0 R3 C+CO2 2CO +173.3 R4 C+2H2 CH4 –84.3 R5 H2+1/2O2 H2O –245.3 R6 CO+1/2O2 CO2 –283.7 R7 CO+H2O CO2+H2 –38.4 R8 CH4+H2O CO+3H2 +219.3 R9

煤气热值(QLHV,kJ/m3

 

在其他操作条件不变的情况下,通过改变氧气量而改变氧煤比,氧煤比变化对气化结果的影响如图4、图5所示。

 

煤气热值随着氧煤比的增加不断减少,主要是由于CH4含量的减少造成的;而冷煤气效率的变化趋势与有效气含量的变化基本一致,均是先增加再减小。

 

式中,QLHV为煤气低位热值,kJ/m3;Vg为煤气产率,m3/kg;Qcoal为入炉煤发热量,kJ/kg。

 

式中,G为入炉煤量,kg/h;V为煤气体积,m3/h;yCO、yH2分别为CO、H2体积分数,%。

 

式中,VO2 为入炉氧气量,m3/h;V为煤气体积,m3/h;yCO、yH2分别为CO、H2体积分数,%。

2 模型构建与验证

2.1 模型构建

循环流化床煤气化炉在实际运行中,发生一系列复杂的物理化学变化,模拟时需根据实际情况对模型进行适当简化,使得在保证模拟准确的基础上简化计算过程。图2所示为气化炉工业运行期间温度变化曲线,从图2中可以看出在进入工况后,运行参数基本处于稳定状态,波动较小。同时由于循环流化床工艺原理的限制,煤气化制得的煤气在经旋风分离器分离的过程中,部分细颗粒无法被分离送回炉膛,而是随煤气夹带出炉,造成部分碳损失,因此煤中的碳没有完全转化到煤气中,而Gibbs反应器根据所有反应都达到平衡状态进行计算,因此需根据实际情况对部分未反应碳进行分离。基于以上实际运行情况,提出以下假设[10]:①气化炉处于稳定运行状态,所有参数不随时间变化;②煤中H、O、N、S全部转入气相,C随操作参数变化不完全转化;③气化炉内压力变化不大,忽略压力降;④气化炉内温度分布均匀,不考虑炉内温度变化。

(1)氧煤比对有效气含量、煤气热值、冷煤气效率、煤气产率、比煤耗的影响作用均占首位。在实验研究范围内,氧煤比的增加会使有效气含量、冷煤气效率、煤气产率、比氧耗增加,煤气热值、比煤耗减少。因此,除煤气热值、比氧耗外,氧煤比的增加均会使其他煤气化指标朝有益方向发展,但是由于氧煤比的增加会造成气化温度的升高,因此在实际气化温度允许的情况下,合理增加氧煤比有利于整个气化反应的进行。在本次正交实验的范围内,氧煤比在3水平,即0.42kg/kg时气化指标最优。

此法是在显微镜下直接进行测定,方便快捷并且仪器损耗较小,但在一定的容积中微生物的个体数目包括死活细胞均被计算在内,还有微小杂物也被计算在内,这样得出结果往往偏高,因此适用于对形态个体较大的菌体计数。

两组患者接受不同治疗措施后的总体治疗有效率比较,差异具有统计学意义(P<0.05),见表1。治疗后,两组患者痛经积分对比,差异具有统计学意义(P<0.05),见表2。

  

图2 信发华宇40000m3/h煤气化炉运行期间温度曲线

  

图3 Aspen Plus模块流程图

 

表2 Aspen Plus操作模块

  

模块名称 模块类型 描述PYROLYS RYIELD 将非常规组分煤分解为常规组分GASIFIER RGIBBS 基于Gibbs自由能最小化原理模拟气化过程CHAR-SEP SEP2 分离部分未反应碳GAS-SEP SEP2 分离湿煤气与灰分H2O-SEP SEP2 分离湿煤气中水分COOLER HEATER 冷却合成气MIXER1 MIXED 混合灰分和部分未反应碳

2.2 模型验证

通过对正交实验的结果进行分析,得到表8所示极差分析结果;获得不同因素对气化指标的影响大小以及相应的最优水平,分析如下。

选取两套装置中运行稳定的工况对模型进行验证,模拟过程中的碳转化率需按工程实际进行设定,通过对已有工程数据进行回归分析,得出碳转化率主要受氧煤比的影响,与张荣光等[12]得出的结论一致。实际过程中,其他操作参数的改变会对炉内的气固流动产生影响,从而影响碳转化率,使结果产生一定误差。但由于其影响相对较小,因此在模拟过程中没有进行考虑。

姜淑梅出生在山东巨野,1960年跑盲流,在黑龙江落脚。她六十岁学认字,七十五岁学写作,至今已出版四本书,其中《乱时候,穷时候》《苦菜花,甘蔗芽》《俺男人》都属于非虚构写作。她以个人史为圆心,逐渐向外辐射,先后写出家族故事、村庄故事和山东、东北地域几十个家族的发展变迁。其中,《乱时候,穷时候》《苦菜花,甘蔗芽》分别入围2013大众最喜爱的图书和2014中国好书。

根据已有数据拟合碳转化率与氧煤比的经验关系式,并用 Calculator模块进行编程,便于气化参数改变时对结果的分析。模拟所得CH4含量偏低,H2含量偏高。主要原因是由于流化床中甲烷主要来自于热解产物[13],而非气相合成。Gibbs反应器依据为所有反应都达到平衡状态,则CH4基本转化完全[14]。但是在实际过程中,由于停留时间以及反应条件等因素限制,甲烷水蒸气重整反应 R9没有转化完全[15]。因此通过对Gibbs反应器进行限制性平衡的设置,可以使甲烷含量基本与实际接近,同时通过散热设置对模型进行修正,最终模拟结果与工程数据对比见表4。由表4可见针对不同装置与煤种,模型均能对气化结果进行较好的预测。说明在进行未反应碳分离以及限制性平衡设置后,在循环流化床的反应温度以及停留时间下,剩余部分进行平衡计算后得到的煤气组分达到化学热力学平衡状态,表明该平衡模型计算的可行性。

对模型的优化分析选择信发华宇40000m3/h煤气化炉,试验煤种为内蒙煤,试验过程中具体的操作参数见表5。模拟过程中,根据工程实际的运行参数设置模拟输入,并在分析过程中根据具体研究参数的变化改变模拟过程中的相应输入。

3 单因素影响分析

3.1 氧煤比的影响

式中,yCO、yH2、yCH4分别为 CO、H2、CH4的体积分数,%。

 

表3 试验用煤的工业分析和元素分析

  

煤种 元素分析(质量分数)/% 工业分析(质量分数)/% 低位发热量/kJ·kg–1 C H N O S Mar Aar Vdaf FCar诺金煤 64.48 3.46 0.79 10.81 0.24 14.80 5.42 33.54 53.02 24450朔州煤 47.8 2.88 0.74 11.93 0.47 17.40 18.79 39.40 38.67 17690山铝神木煤 65.77 3.98 0.84 9.71 0.47 11.60 7.65 38.49 49.67 25840内蒙煤 60.06 3.18 0.95 9.61 0.43 16.40 9.38 35.21 48.09 22834

 

表4 模拟结果与实际结果的对比

  

项目 九江焦化 信发华宇规模/m3·h–1 60000 60000 40000 40000煤种 诺金煤 朔州煤 山铝神木煤 内蒙煤模拟组成(体积分数)/%CO 20.25 18.73 20.61 19.35 CO2 9.22 10.19 8.96 9.36 H2 19.45 17.99 19.80 20.99 N2 48.80 51.12 46.67 47.97 CH4 2.28 1.97 3.96 2.33工程组成(体积分数)/%CO 20.37 18.00 19.80 19.73 CO2 9.28 10.64 9.28 9.10 H2 19.44 18.38 19.41 19.72 N2 48.79 50.86 48.84 48.72 CH4 2.12 2.12 2.68 2.73

 

表5 试验过程操作参数

  

给煤量/kg·h–1/m3·h–1/kg·h–1/℃14463 19221 6243 889气化空气量 入炉蒸汽量 气化温度

  

图4 氧煤比对煤气组成及气化温度的影响

  

图5 氧煤比对煤气热值及冷煤气效率的影响

随着氧煤比增加,燃烧反应R1、R2加剧,反应放热增加,使得气化温度升高。有效气含量先增加再减少,当氧煤比在0.45~0.50kg/kg时取得最大值。主要由于氧气含量增加初期,可以保证反应R1、R2的进行,同时升高温度使得吸热反应R3、R4向正反应方向移动,因此CO和H2含量增加。但是氧气含量继续增加时有效气燃烧反应R6、R7成为主反应,对CO和H2的消耗增加,当消耗量大于生成量时,CO和H2含量会减少。CH4含量逐渐下降,并在氧煤比为 0.50kg/kg后接近零,主要由于吸热反应 R9随着温度的升高向正反应方向移动,因此CH4含量不断减少。

式中,V为煤气体积,m3/h;G为入炉煤量,kg/h。

水雾化是以水为雾化介质制备金属粉末,其生产成本低,雾化效率高,常用来生产钢铁粉末、含油轴承用预合金粉末、镍基磁性材料粉末等。相对气雾化,水的比热容比较大,在雾化过程中破碎的金属熔滴快速凝固变成不规则状,导致粉体形状难以控制,且难以满足金属3D打印对粉末球形度的要求,此外由于活性金属及其合金在高温下与雾化介质水接触后会发生反应,增加粉末氧含量,这些问题限制了水雾化法制备球形度高、氧含量低的金属粉末[6,7]。

3.2 蒸汽煤比的影响

通过改变蒸汽量使得蒸汽煤比发生改变,蒸汽煤比对煤气化过程的影响见图6、图7,蒸汽含量增加,促使反应R8、R9向正反应方向进行,导致H2含量增加,CO含量减少。同时蒸汽含量的增加使吸热反应R3、R9向正反应方向进行,使得气化温度下降。CH4含量只有小幅度的减小,主要是反应R9对其的消耗。

  

图6 蒸汽煤比对煤气组成及气化温度的影响

  

图7 蒸汽煤比对煤气热值及冷煤气效率的影响

在气化过程中,为了对煤气显热进行进一步的利用,通过空气预热器与余热锅炉对气化空气和蒸汽进行预热,最后使得进入气化炉中的空气和蒸汽预热温度相同。在保持其他参数不变的条件下,改变空气/蒸汽预热温度对气化过程的影响见图 10、图11。

3.3 气化压力的影响

气化压力的改变会使气化反应平衡发生移动,具体的影响见图8、图9。根据勒夏特列原理,增大压力使反应 R3、R4、R9向负反应方向移动,R5向正反应方向移动,因而使得CO、H2含量减少,CH4含量增加。

同时由于CO、H2含量减少对煤气热值的影响小于CH4含量增加对煤气热值的的影响,最终使煤气热值总体呈增加趋势。虽然煤气热值增加,但是由于煤气产率减少对冷煤气效率的影响大于煤气热值增加对其的影响,因此冷煤气效率总体呈现减小的趋势。整体而言,压力对气化结果的影响较小,但是提高压力会使煤气热值增加,从而可以提高产能。

在自主学习基础之上再进行合作学习,能使学生带着问题进入小组讨论,使“深度学习”真正地发生,在合作学习基础之上的展示交流,能激发学生的灵感,产生新的、具有进一步探讨的问题,使“深度学习”能落到实处,使学生始终处于课堂的主导地位,在“深度学习”中完成知识的有意义建构。

  

图8 压力对煤气组成及气化温度的影响

  

图9 压力对煤气热值及冷煤气效率的影响

3.4 空气/蒸汽预热温度的影响

煤气热值随着蒸汽煤比的增加而减少,主要是由于CO的减少幅度大于H2的增加幅度,导致煤气热值总体呈下降趋势。冷煤气效率从68.14%下降到67.58%,整体变化幅度较小,主要是由于煤气热值的减小导致的。因此,在煤气化过程中,蒸汽煤比可以用于调节气化温度,同时增加蒸汽含量也可以增加煤气中H2含量。

当没有对空气和蒸汽进行预热时,其温度与炉内温度相差较大,因此需要在炉内加热,造成热量的损失;而空气和蒸汽经过预热后入炉所需热量减少,可以使反应热量用于整个炉内反应过程,增加气化反应温度,进而使平衡发生移动而改变煤气组成。当预热温度为25℃时,气化温度较低,没有进入正常气化反应工况。随着预热温度的增加,气化反应温度增加,其中吸热反应R3、R4、R9向正反应方向移动,放热反应R5、R8向负反应方向移动,使得CO、H2含量增加,CH4含量减少,这一变化使得冷煤气效率增加,但是煤气热值基本不发生变化。空气/蒸汽预热温度的增加整体上会提高煤气化过程的反应速率,在实际过程中,由于气化炉温度的限制,在给定的气化条件下,有允许最高的气化温度,应结合实际过程进行选取。

  

图10 空气/蒸汽预热温度对煤气组成及气化温度的影响

  

图11 空气/蒸汽预热温度对煤气热值及冷煤气效率的影响

4 正交实验分析

通过对单因素变量进行分析,得到单因素变化对气化指标的影响。但是在实际气化过程中,通常是几种因素共同在某一范围内变化,不可能只控制单一因素变化。因此针对某一具体气化指标,几种因素共同作用下对气化结果的影响大小不同。为考察氧煤比(A)、蒸汽煤比(B)、气化压力(C)、空气/蒸汽预热温度(D)对有效气含量、煤气热值、冷煤气效率、煤气产率、比煤耗、比氧耗影响作用的大小,进行三水平四因素正交实验。工程实际中各参数运行值分别为氧煤比 0.40kg/kg、蒸汽煤比0.43kg/kg、气化压力0.10MPa、空气/蒸汽预热温度600℃。为使实验结果更加接近工程实际,以现有工程运行数据为基准,并在工程运行实际变化范围内进行选取。具体因子水平选取值见表 6,正交实验所得结果见表7。

对图像采集分类的标准方法主要是通过区分光谱特性来进行的,而在遥感影像图像采集过程中,对被采集图像的几何内容,如线条、角点、矩形等参数具有重要的作用。这主要是基于人造物体(比如建筑物)呈现出较为规则的几何结构的假设。根据遥感影像采集到的原始信息来描述地面被采集物体,能够更好地区分真正的人造建筑物和其他类型的土地覆盖物。

 

表6 因素水平表

  

水平 A/kg·kg–1 B/kg·kg–1 C/MPa D/℃1 0.38 0.43 0.10 575 2 0.40 0.45 0.12 600 3 0.42 0.47 0.14 625

分别选取河北迁安九江焦化60000m3/h煤气化炉、山东茌平信发华宇40000m3/h煤气化炉的运行结果对模型进行验证,试验煤种包括诺金煤、朔州煤、山铝神木煤和内蒙煤;试验煤种的工业分析和元素分析见表3。

1882年由本特里公司(Bentley’s)出版的首部奥斯汀小说全集将奥斯汀的形象与英格兰农村的建筑——乔顿乡村教堂和史蒂文屯牧师住宅的木刻画——联系起来。这种将“奥斯汀”与田园古宅相连的传统还传达了奥斯汀对乡村农舍的由衷喜爱。这里需要指出的是,奥斯汀主要描绘的农舍不是穷苦的农舍农的居所,而是达什伍德太太这样落魄乡绅阶层,或是埃德蒙·伯伦特等这样的牧师,或是韦斯特先生这样的新兴力量所居住的新农舍。虽然比不上庄园的豪华与现代,却也方便、舒适,功能齐全。

根据以上假设,针对循环流化床煤气化实际过程,建立如图3所示模型。对于非常规组分煤,首先通过RYIELD反应器将其分解为常规组分,包括常规单质(C、H2、O2、N2、S)、水分和灰分,裂解组分的收率通过Aspen Plus内嵌的Calculator模块控制。同时将裂解热Q传给气化单元,并考虑散热损失QLOSS。通过CHAR-SEP对部分未反应碳进行分离,剩余物质通过S2流股进入RGIBBS反应器进行气化过程计算,基于Gibbs自由能最小化原理对煤气组分进行预测[11]。产生的煤气经过后续分离灰分、水分、冷却过程后得到 COOL-GAS流股。关于Aspen Plus具体操作模块的说明见表2,实际气化过程中通过空气预热器和余热锅炉对煤气显热进行利用,使气化空气和蒸汽温度升高,这一过程模型中没有考虑,而是直接对气化空气和蒸汽温度进行设定。同时,在实际过程中需经过旋风分离器分离煤气中所夹带的未完全反应半焦,并通过返料器将半焦回送至炉膛继续反应,而未反应碳主要于飞灰和底渣中排出。而在模型构建时,直接将未反应碳在气化反应前进行分离,并对剩余部分进行气化反应的计算,因此与实际流程存在一定差异。但所建模型可以对气化炉内物料所发生的反应以及煤气的净化过程进行模拟,得到最终煤气组成。

(2)蒸汽煤比主要对煤气热值影响较大,蒸汽煤比的增加会使煤气热值减少,因此,根据煤气热值这一气化指标的正交分析结果,蒸汽煤比的最优水平为1水平,即为0.43kg/kg,对其他指标的影响相对较小。在蒸汽煤比较小时虽然煤气的品质较高,但是气化炉的生产能力较低。而增加水蒸气的含量可以提高煤气产率,但是会伴随煤气品质的下降。因此,应在权衡产量与品质的基础上进行合理的选择。

(3)气化压力在实验研究范围内对煤气化指标影响较小,压力的增加主要会使比氧耗增加。这是由于气化过程的反应平衡主要受反应温度的控制,压力影响较小。但是压力的提高会使反应速率增加,加快气化进程。在工程实际中,提高压力对整个设备的要求较高,因此必须结合实际情况进行合理的考虑,使其既能满足设备的要求,又能够适当提高反应速率。根据表8极差分析结果,除煤气热值外,气化压力对于其余5项气化指标的最优水平均为1水平,因此在压力为0.10MPa时气化指标最优。

(4)空气/蒸汽预热温度对比氧耗的影响作用占首位,空气/蒸汽预热温度的增加会降低比氧耗,同时对有效气含量、冷煤气效率、煤气产率、比煤耗均有显著影响。由于改变空气/蒸汽预热温度可以改变气化反应温度,进一步使气化反应的平衡发生移动,因此对气化过程影响较为显著。空气/蒸汽预热温度的增加可以使气化反应过程加强,增加气化的效率与产率;同时也可以对煤气显热进行合理利用,从而提高整个气化过程的能量利用。因此,空气/蒸汽预热温度的最优水平为3水平,即625℃。

一般情况下,永光活性染料因为直接性低,所以它的得色深浅度受浴比影响。浴比越小,棉条对染料的吸附量越高,染料上染率越高,从而棉条得色深,但是浴比过小容易产生染斑,因此,在实际应用中应选择合适的浴比。本实验通过研究不同浴比对棉条染色深度的影响,从而得出最佳的浴比。染色工艺见表11、实验结果见表12。

(5)综合分析以上4种因素对不同气化指标的影响作用,最优组合为A3B1C1D3。因此,最优工艺参数为氧煤比0.42kg/kg,蒸汽煤比0.43 kg/kg,气化压力0.10MPa,空气/蒸汽预热温度625℃。

 

表7 正交实验方案及结果表

  

实验数 A B C D 气化温度/℃有效气体积分数/%煤气热值/kJ·m–3冷煤气效率/%煤气产率/m3·kg–1比煤耗/kg·[1000m3(CO+H2)]–1比氧耗/m3·[1000m3(CO+H2)]–1 1 1 1 1 1 874.78 39.50 5648.97 66.53 2.71 935.87 248.94 2 1 1 2 2 885.57 39.63 5652.44 66.58 2.71 932.74 248.11 3 1 1 3 3 895.47 39.77 5655.24 66.64 2.71 928.84 247.07… … … … … … … … … … …25 3 3 1 2 896.06 41.10 5396.76 68.62 2.92 833.09 244.93 26 3 3 2 3 907.63 41.23 5400.36 68.68 2.92 830.40 244.14 27 3 3 3 1 903.48 40.37 5407.98 68.31 2.90 853.83 251.03

 

表8 极差分析表

  

气化指标 A B C D有效气含量极差R 1.154 0.153 0.660 1.053主次顺序 A>D>C>B最优水平 A3 B1 C1 D3冷煤气效率极差R 1.964 0.093 0.270 0.446主次顺序 A>D>C>B最优水平 A3 B1 C1 D3比煤耗极差R 81.383 1.406 19.977 28.430主次顺序 A>D>C>B最优水平 A3 B3 C1 D3煤气热值极差R 49.114 8.852 4.122 0.949主次顺序 A>B>C>D最优水平 A1 B1 C3 D1煤气产率极差R 0.187 0.013 0.020 0.020主次顺序 A>C=D>B最优水平 A3 B3 C1 D3比氧耗极差R 1.348 0.392 5.573 7.932主次顺序 D>C>A>B最优水平 A1 B3 C1 D3

5 结论

(1)利用Aspen Plus建立循环流化床煤气化模型,模拟所得结果与工程数据基本吻合,所建模型可以对煤气化过程不同工况进行合理的预测。

通过口袋书和口头解答的方式,为群众提供便民咨询,工作人员为群众提供办事指导,实现了“让群众少跑一趟”的目标。

(2)研究单因素变化对煤气化结果影响时,有效气含量随氧煤比增加先增大后减小,并在氧煤比为 0.45~0.50kg/kg时取得最大值;空气/蒸汽预热温度的增加使冷煤气效率增加,同时可以对煤气显热进行利用。因此在实际气化温度允许的条件下合理的增加氧煤比和空气/蒸汽预热温度有利于气化反应的进行。蒸汽煤比和气化压力对气化结果影响较小,蒸汽量的增加会降低气化温度,因此可以通过蒸汽含量对气化温度进行调节;气化压力的增加会增大反应速率,但是对设备要求较高,因此应根据装置实际情况进行选择。

课后线上巩固学习 混合式教学的实施要注意线上教学和线下教学不是孤立的存在,教学过程应实现有机融合,并采取信息反馈的闭环教学模式,才能真正实现课堂翻转。如通过线下教学对某知识点的交流和讨论后,学生可重新回到线上观看相关微课,同时完成相关测试题,或在讨论区表达自己的学习体会和收获,都有助于进一步加深对该知识点的消化和理解。

(3)通过正交实验研究几种因素共同作用下对某一气化指标影响作用的大小。氧煤比对有效气含量、煤气热值、冷煤气效率、煤气产率、比煤耗的影响作用均占首位,说明氧煤比对气化结果影响的重要性。空气/蒸汽预热温度对比氧耗的影响占首位,对有效气含量、冷煤气效率、煤气产率、比煤耗均有显著影响,空气/蒸汽预热温度主要通过改变气化过程的反应温度进一步使反应的平衡发生移动,从而改变相应的煤气组成。蒸汽煤比主要会影响煤气热值。气化压力主要影响比氧耗,对其他指标影响较小。综合分析最优工艺参数为氧煤比0.42kg/kg,蒸汽煤比0.43kg/kg,气化压力0.10MPa,空气/蒸汽预热温度625℃。

(4)气化过程的优化不能通过改变单一因素而确定,需要分析考虑多种因素共同作用的影响。根据正交实验分析结果,并结合工程实际,可以为气化过程操作参数的优化提供一定指导依据。

参考文献

[1]于遵宏,王辅臣.煤炭气化技术[M].北京:化学工业出版社,2010.YU Z H,WANG F C.Coal gasification technology[M].Beijing:Chemical Industry Press,2010.

[2]WATKINSON A P,LUCAS J P,LIM C J.A prediction of performance of commercial coal gasifiers[J].Fuel,1991,70(4):519-527.

[3]YOSHIDA H,KIYONO F,TAJIMA H,et al.Two-stage equilibrium model for a coal gasifier to predict the accurate carbon conversion in hydrogen production[J].Fuel,2008,87(10/11):2186-2193.

[4]代正华,龚欣,王辅臣,等.气流床粉煤气化的Gibbs自由能最小化模拟[J].燃料化学学报,2005,33(2):129-133.DAI Z H,GONG X,WANG F C,et al.Thermodynamic analysis of entrained-flow coal gasification by Gibbs free energy minimization[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2005,33(2):129-133.

[5]张斌,李政,江宁,等.基于Aspen Plus建立喷流床煤气化炉模型[J].化工学报,2003,54(8):1179-1182.ZHANG B,LI Z,JIANG N,et al.Modeling of entrained bed coal gasifiers with Aspen Plus[J].CIESC Journal,2003,54(8):1179-1182.

[6]朱有健,王定标,周俊杰.固定床煤气化炉的模拟与优化[J].化工学报,2011,62(6):1606-1611.ZHU Y J,WANG D B,ZHOU J J.Simulation and optimization of fixed bed gasifier[J].CIESC Journal,2011,62(6):1606-1611.

[7]DOHERTY W,REYNOLDS A,KENNEDY D.The effect of air preheating in a biomass CFB gasifier using ASPEN Plus simulation[J].Biomass & Bioenergy,2009,33(9):1158-1167.

[8]BEGUM S,RASUL M G,AKBAR D,et al.Performance analysis of an integrated fixed bed gasifier model for different biomass feedstocks[J].Energies,2013,6(12):6508-6524.

[9]郭树才.煤化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,1992.GUO S C.Chemical technology of coal[M].Beijing:Chemical Industry Press,1992.

[10]Aspen Plus.Aspen Plus model for moving bed coal gasifier[M].Berlington MA,USA:Aspen Technology,Inc,,2010.

[11]LI X,GRACE J R,WATKINSON A P,et al.Equilibrium modeling of gasification:a free energy minimization approach and its application to a circulating fluidized bed coal gasifier[J].Fuel,2001,80(2):195-207.

[12]张荣光,那永洁,吕清刚.循环流化床煤气化平衡模型研究[J].中国电机工程学报,2005,25(18):80-85.ZHANG R G,NA Y J,LU Q G.Equlibrium model of coal gasification in a circulation fluidized bed[J].Proceeding of the CSEE,2005,25(18):80-85.

[13]彭万旺,步学朋,王乃计,等.加压粉煤流化床气化技术试验研究[J].煤炭转化,1998,21(4):67-76.PENG W S,BU X P,WANG N J,et al.Pilot test of pressurized fluidized bed gasification[J].Coal Conversion,1998,21(4):67-76.

[14]JARUNGTHAMMACHOTE S,DUTTA A.Thermodynamic equilibrium model and second law analysis of a downdraft waste gasifier[J].Energy,2007,32(9):1660-1669.

[15]FORMICA M,FRIGO S,GABBRIELLI R.Development of a new steady state zero-dimensional simulation model for woody biomass gasification in a full scale plant[J].Energy Conversion &Management,2016,120:358-369.

 
刘忠慧,于旷世,张海霞,朱治平
《化工进展》 2018年第05期
《化工进展》2018年第05期文献
100%安全可靠
7X18小时在线支持
支付宝特邀商家
不成功全额退款
友情链接:欧美高清整片在线观看  牛牛视频  宅男福利社|宅男福利视频|宅男影院|宅男在线电影  水莓100在线视频  中文字幕台湾性娱乐网|台湾佬娱乐中文在线网|台湾无码中文娱乐网  开心五月婷婷深深爱  米奇网站  日本一级特黄大片大全|黄色电影日本大片|日本极品a级片  成人免费视频|免费看成年人视频大全|免费看成年人视频在线观看  欧美电影  播播影院|日本成人电影|快播电影|桃花色综合影院  美国十次-欧美av-美国十次啦网站-av欧美女人性开放  韩国三级片大全在线观看  台湾佬中文娱乐网  啪啪啪视频大全|啪啪啪视频全集|啪啪在线播放  播播影院|日本成人电影|快播电影|桃花色综合影院  日日操大香蕉  欧洲女人性开放视频|欧美av|欧美群交  我x你xx网|欧美AV|我X你XX网|爱人的欲望  飘花电影在线播放|最新高清电影|飘花影院|飘花手机版|飘花电影网  日本三级  久草网|日日摸天天摸人人看|天天鲁夜夜啪视频在线|人人天天夜夜日日狠狠  我要射|可乐操|日日操|可乐操在线视频|可乐操视频  免费看成年人视频大全  钢之家青青青免费视频在线网|青青青免费视频在线业  日本电影经典  爱人的欲望|夫妻性生活影片|琪琪色影院  大色欧美av-欧美av电影-欧美a级片-一本道理在线不卡免费  免费三级现频在线观看  av欧美女人性开放