合成气中CO2含量与水煤浆气化温度关系研究

第47卷第2期锅炉技术Vol. 47, No. 22016年3月BOILER TECHNOLOGYMar.,2016合成气中CO2含量与水煤浆气化温度关系研究赵军,余岳峰(上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240)摘要:为了研究合成气中CO2含量与气化炉温度的关系,将气化炉分为3个区域:水分蒸发及挥发分热解区、燃烧区及气化区。水煤浆和氧气相继经过这3个区域发生一系列物理、化学反应最终生成合成气。建立计算模型得到整个气化过程反应放热Q与合成气中CO2的关系。结论表明:合成气中CO2含量越多,气化炉温度越髙;增大氧煤比,可使气化炉温度升髙;较粗的煤粉,可使气化炉温度高。因此合成气CO2含量可作为判断炉温的依据,氧煤比和煤粉细度可以作为调节炉温的手段。关键词:气化炉;温度测量;CO2含量;氧煤比中图分类号:TQ54文献标识码:A文章编号:1672-4763(2016)02-0017-040前言水煤浆和氧气经过喷嘴进入气化炉时,高速喷人的氧气使水煤浆破碎、雾化。由于气化炉内气化炉温度测量一直是气化炉的安全稳定耐火衬里高温辐射使得雾化的水煤浆和氧气迅运行的关键,但是传统的温度直接测量成本过速蒸发、热解、再经过燃烧和气化,最终生成了合高,有学者提出了采用神经网络软测量法2,这成气。合成气主要成分为H2、CO、CO2、H2O,与种软测量是通过选取氧煤比、气化压力、水煤浆熔渣进入急冷室冷却。冷却后的合成气进入煤流量及温度等多种参数作为变量,通过大量实验气冷却和净化装置数据来训练出炉温与这些变量的关系。但是这因此,也可以把水煤浆气化概括为3个阶种方法对实验数据要求极为苛刻,且得出的关系段,即水分蒸发及煤的热解,碳的燃烧和挥发分式缺乏理论支撑,也有的学者提出通过合成气中的燃烧煤的气化,3个阶段相继进行的CH含量来预测气化温度,但是工业生产实2水煤浆气化模型践表明,煤气化中不能以CH为标准控制气化炉温,因为CH4变化非敏感,即使很小的气化温度水煤浆气化主要分为3个阶段,依据不同阶变化也会引起CH大幅度变化。笔者认为水段,可以将气化炉分为3个区域分别为:水分的煤浆和氧气在进入气化炉后经过一系列物理、化蒸发及挥发分的热解区域、挥发分燃烧及碳的燃学反应通过建立方程组求解出每种反应的反应烧区域及气化产生合成气区域。量继而得出气化炉中总反应热变化,以反应放热水煤浆、氧气量作为温度变化的标准,反应放热增加,其炉温上升。因此,作出反应热与出口合成气中CO2含水分蒸发及挥发分热解区量的关系对预测锅炉温度具有重要意义。1水煤浆气化原理及过程气化区水煤浆气化炉是气流床气化炉的一种,它把水煤浆和纯氧一起经喷嘴喷入气化,具体工作过合成气程如下:中国煤化工CNMHG收稿日期:2015-12-10作者简介:赵军(1990-),男,硕士生,主要从事气流床气化技术方面的研究锅炉技术第47卷2.1水分蒸发及挥发分热解区响,其取值介于1和2之间。文献[冂]给出了一种热解的过程相对气化时间很短,可以视为瞬反应机理常数φ的确定方法:间完成。清华大学钊丽提出一种热解模型,认d=(2z+2)/(z+2)d≤0.005cm为热解产物为固定碳,CO,H2、CH4、N2、H2S并2x+2。。(100d-0.05)假定10%的以水分释放。根据假设及煤的干燥z+2无灰基分析结果建立一个七元一次的方程组,可0.005cm≤d≤0.1cm表示为:中=1.00.1mm