BGL炉煤气化过程建模和模拟

• 作者: 李英泽 杨路 王琦 杨思宇
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: BGL炉 煤热解化学计量参数优化 动态建模 汽氧比 氧煤比 气化效率 颗粒物料
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 过程系统工程
• 页码范围: 1174-1188
• 页数: 14页
• 分类号: TQ021.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20190840

摘要

建立了BGL气化炉的三维非稳态煤气化模型，模型考虑煤炭颗粒的收缩过程，应用收缩核模型集成煤热解模型、气相湍流模型、气固流动模型、气固异相反应模型、气相均相反应模型、能量守恒方程以及相间传热模型等。该模型充分考虑了气化炉内部三维空间的温度和组成分布，通过煤热解段模型化学计量参数优化，得到CO/H2摩尔比在1.59左右，符合BGL炉热解段运行机制；然后对BGL炉气化段过程进行三维非稳态模拟，模拟出口气组成(CO，H2，CO2，CH4，H2O，O2)与文献结果对比，误差均小于4%。证明了BGL模型的准确性。基于该模型，本文对煤气化过程的主要参数进行影响分析。分析结果表明：煤气化效率随汽氧比的增加而提高，当汽氧比确定在1~1.3之间可以满足工艺要求及生产的需要，适合本文研究所用褐煤的特点；氧煤比增加会降低煤气化效率，但合成气中有效气的含量呈现出先增大后减小的趋势，当氧煤比在0.17左右时有效气含量达到峰值；随着煤粒直径的增加，BGL炉内的温度呈降低趋势，最高温度从2536.77K降到了2047.81K；同时，煤粒直径增加会减小CO、H2和CH4的生成量，并增大CO2的生成量。