摘要：为分析煤气化废水处理过程存在的问题,采用Aspen Plus流程模拟软件对该过程进行了全流程建模和模拟。在体系和流程分析的基础上,确定了合适的代表组分,选择了适用于该实际流程各单元操作的热力学方法和计算模块,提出了适合于该体系的萃取液液平衡关系和萃取平衡级模型并构建了用户自定义模块。同时提出了提高模拟效率和改善收敛性的模拟技术及收敛策略。结果表明,模拟值与工厂实际数据非常吻合,该流程中存在的主要问题是汽提脱酸、萃取脱酚环节的效率偏低;全流程模拟可为同类装置的设计、流程改进、装置改造及操作优化提供依据。

摘要：应用非支配排序进化策略(non-dominated sorting evolution strategy,NSES)对煤气化多目标优化问题进行求解。通过解两个经典测试函数,并与NSGA-2算法进行比较,表明了非支配排序进化策略的有效性和优势。应用Aspen Plus流程模拟软件对煤气化过程进行了模拟计算。在此基础上,以氧煤比、水煤比、气化炉的压力为操作变量,分别对冷煤气效率和有效气产出率两个目标进行灵敏度分析。分析结果表明,3个变量对气化结果评价指标均有不同程度的影响。将非支配进化策略用于煤气化过程的多目标优化模型的求解,得到了Pareto最优前沿面,为确定冷煤气效率和有效气产出率两个目标的协调提供了依据。

摘要：目前已有的气流床干粉气化技术所用的工艺烧嘴多为同轴射流形式(氧包煤或煤包氧),射流火焰较长,需要匹配较大高径比的气化炉燃烧室,为保障碳转化率与有效气(CO+H 2)含量,要求其设计的平均停留时间约为4~6 s(按粗合成气计算),这同时需要较大的燃烧室容积去满足要求,因此导致气化炉单体反应器的体积普遍较大,造价较高。为降低气化炉的投资成本,提出了一种顶置平焰型气化烧嘴的气化技术,该技术通过顶置3个烧嘴单元,将传统工艺烧嘴的单一烛形火焰变为较短的平面火焰,降低了火焰长度并提高了径向的反应空间。同时,平焰烧嘴的每个烧嘴单元均为中心1路煤线配合外围3路氧线的对撞流设计,在强化反应速率的同时降低平均停留时间,从而减小设备体积需求。利用CFD模拟软件Fluent分别建立平焰烧嘴和传统顶置同轴射流形式的单烧嘴气化炉三维模型,基于涡耗散概念模型(EDC)的方法对不同烧嘴形式气化炉内的燃烧与气化过程进行模拟,对比分析了包括流场分布、温度分布、平均停留时间、碳转化率等关键特征。结果发现,相比传统单烧嘴,由于3烧嘴单元射流场所拥有的大卷吸率(平焰烧嘴卷吸率Kvmax=3.2,单烧嘴Kvmax=1.3)有助于粉煤颗粒与氧气在燃烧室内的弥散混合,因此平焰型烧嘴的火焰长度降低,炉温分布更加均匀,温度峰值由单烧嘴的2400 K降低至平焰烧嘴的1950 K。更充分的颗粒弥散以及更均匀的温度分布有助于气化炉燃烧室容积的有效利用,同时撞击流形式的烧嘴单元所带来的撞击流可以更快地实现粉煤与气化剂的湍流混合,增加气化反应速率(距离烧嘴0.5 m碳转化率:平焰烧嘴=95.1%,单烧嘴=77.0%)。这些优势可以带来更小的气化炉设计体积或同比更高的处理量。将模拟结果与3 t/d的干粉中试结果进行对比,验证了模型的有效性,对于烧嘴及炉体的优化设计提供较好的理论基础。

摘要：由于煤气化反应过程的复杂性,其优化成本较高、效率较低。代理模型计算准确且成本小,在基于仿真的复杂工程设计和优化中,常用来辅助粒子群优化(PSO)等进化算法解决计算代价过高问题。为在有限函数评价下得到更好的优化解,提出一种新的基于交叉验证和Voronoi图的代理模型辅助进化算法(CVVSAEA)。在全局搜索中,通过留一交叉验证和Voronoi图选取设计空间中最不确定点,更新代理模型以辅助PSO算法找到当前最好解;在局部搜索中,选择当前较好的解建立代理模型,使PSO算法尽快收敛到局部最优。通过中等维度的测试问题和煤气化实例,与其他3种先进的代理模型辅助进化算法比较,结果表明CVVSAEA在大多数测试问题上能获得更好的解,使有效气产率得到了提升。

摘要：印尼煤具有良好的气化反应活性,但煤灰分中的Na_2O质量分数较高,容易导致系统产生黏结、积灰和腐蚀等问题。利用Na_2O-SiO_2-Al_2O_3三元体系相图分析了印尼煤灰的相图特征,选择了掺配煤种并优化了配煤比例,进而在设计给煤量为350 t/d的循环流化床工业气化炉上,以印尼煤质量分数为75%的配煤为原料进行了168 h气化试验,考察了装置的运行特性和配煤的气化特性,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了气化灰渣的微观形貌和晶相组成。配煤气化试验过程中,炉膛底部温度和密相区压差稳定、无大幅波动,飞灰和底渣无明显变形或熔融现象发生,实现了高钠煤配煤气化的连续稳定运行。冷煤气效率为70.75%,碳转化率为89.49%,煤气热值为5.30 MJ/Nm^3。飞灰和底渣中钠长石的衍射峰均较弱,表明钠长石的生成量较少,可有效抑制低温共熔反应的发生。工业气化炉试验验证与三元相图理论分析基本一致。

摘要：阐述了水系统腐蚀机制,其中包括冲刷磨损,气蚀,CO_(2)、H_(2)S、HCOOH等酸性介质引发的电化学腐蚀,Cl^(-)引发的氯化物应力腐蚀以及NH_(4)^(+)、CN^(-)等含氮离子引发的多重腐蚀作用,并介绍了水系统中的腐蚀易发部位。同时,从材质选择、装置/工艺设计和监测管理3方面结合煤气化装置实际调研情况,分析总结了应对腐蚀的防护措施,提出建立设备/管道腐蚀风险智能预测系统,以期为煤气化行业腐蚀现状的改进提供参考。

摘要：以煤为燃料,通过气化和间接燃烧等技术,实现燃煤发电的CO2分离。水煤浆增压后,利用间接燃烧过程热源气化。以金属氧化物为载氧体,实现间接燃烧(CLC),即载氧体与煤气的“燃烧”和载氧体与空气的再生,“燃烧” 气相产物为H2O(汽)+CO2,冷凝水后,可分离出CO2。结合燃气蒸汽联合循环技术,构成新型煤气化间接燃烧联合循环,实现燃煤高效和CO2分离。文中通过数学建模方法,对系统特性进行仿真计算,预测煤气成分,研究载氧体还原比率、循环倍率、煤气成分等参数对间接燃烧性能的影响,为间接燃烧技术的实验研究和系统概念设计提供基础数据。

摘要：煤气化过程中产生的NH3和CO2,在煤气洗涤、灰水处理、变换和热回收工段与水形成NH3-CO2-H2O三元体系,通过三元体系相平衡的热力学模型,能够预测NH3在系统中的分布,解决煤气化装置普遍存在的铵盐结晶、废水氨氮超标等问题。提出了NH3和CO2在水中的解离反应和酸碱反应,是造成Aspen中NH3-CO2-H2O三元体系电解质NRTL模型与实验数据产生偏差的原因。利用系统压力0—1.2 MPa条件下NH3-CO2-H2O三元体系的气液平衡实验数据,回归了NH3-CO2-H2O三元体系电解质NRTL模型的二元交互作用参数和亨利系数,得到修正的NH3-CO2-H2O三元体系电解质NRTL模型。模型计算结果与实验数据间的平均相对误差小于2.9%,能够准确地预测煤气化装置中低压含NH3系统的气液相平衡,对工程设计和装置运行具有一定指导意义。

摘要：煤气化管道输送过程中,管道受颗粒冲击导致的失效占到了管线所有失效形式的40%以上,严重影响输送过程和设备的稳定、安全运行。其中,管道弯头处的冲蚀磨损情况尤其严重。研究确定影响因素中影响最为显著的冲蚀因素,对管道的安全可靠运行、设备的寿命预测意义重大。应用FLUENT软件来模拟管道弯头处受到的冲蚀,采用正交试验设计方法,分析煤粉输送过程中影响管道弯头冲蚀磨损程度。实验因素组合为管径、弯曲半径、颗粒粒径、颗粒流速;衡量磨损严重程度的实验指标径向流速、切向流速、管壁总压力、管壁最大冲蚀磨损率。基于均值主效应分析方法探究了各实验参数与冲蚀磨损结果的显著性关系,并用此结果分析解决粉煤气化输送管道中90°弯头处冲蚀磨损这一实际问题。研究了管道的冲蚀速率在管道外径、弯曲半径、颗粒直径与颗粒流速参数下的影响,并对上述参数进行了数据模拟及效果评价。结果表明:在因素的显著性上,入口流速因素均值主效应排序均为第1,影响力最为显著;弯管的弯曲半径因素影响其次;颗粒粒径影响效果最不显著。在工程冲蚀效果防护中,应当优先考虑控制颗粒的流速和管道的形态,以提升管道弯头的抗冲蚀磨损性能。

摘要：在一沸腾段内径为６００ ｍｍ的Ｖ型布风板流化床煤气发生炉内对低热值动力烟煤的气化过程进行了系统的试验研究。测量了煤气发生炉内炉膛温度沿高度的分布。研究了气化温度和煤气组分随给煤量、流化风量、中心喷动风量和水蒸气喷入量的变化规律。得到了以空气和水蒸气作为气化剂的煤气发生炉的气化适宜床温在９４０～９８０℃，合理的给煤量和总空气量之比在 ０．７～０．８ｋｇ／Ｎｍ３之间。研究结果对Ｖ型布风板流化床煤气发生炉的运行和放大设计、改造现有燃煤设备并降低对环境的污染具有指导意义。