二段式干煤粉气流床气化技术的模拟讨论与分析徐越 1， 吴一宁 1, 危师让 2（1。 西安交通大学能源与动力工程学院， 陕西 西安 710049;2。 国电热工讨论院， 陕西 西安 710032）摘 要： 提出了将煤的热解模型、气固间非均相反应模型和气相间均相反应模型与 ASPEN PLUS 图形建模法相结合的二段式干煤粉气流床气化工艺的模拟计算方法，并对其性能进行了模拟讨论与分析。模拟讨论表明，二段式干煤粉气流床气化工艺可以降低出口煤气的温度,为简化工艺过程，降低煤气冷却器的几何尺寸提供了可能。采纳该气化方式可以提高气化炉的冷煤气效率 2~6 个百分点。关键词：煤气化；二段式气化工艺；气化炉；干煤粉气流床1 引言煤的气化技术是干净煤燃烧技术的关键。现有已商业化的干煤粉加压气化技术几乎均采纳一级气化.为使气化炉出口热煤气中的熔融态灰渣凝聚，多采纳急冷的方式以实现凝渣的目的。这一过程增加了能量损失，使干煤粉气化过程的冷煤气效率有所降低。而采纳增加辐射废锅受热面来冷却炉内煤气的方法会引起气化炉体积增大，制造成本增加，并易引起炉膛出口结渣。为了解决这一问题，进一步提高干煤粉气化过程的冷煤气效率,提出了一种二段式干煤粉加压气化的概念 [1］。本文在干粉加压气流床气化性能模拟模型[2]基础上，提出了二段式干煤粉气流床气化过程的模拟方法，并对其性能进行了模拟讨论，结果表明二段式干煤粉气流床气化技术有可能较大幅度地提高气化炉的冷煤气效率.2 气化炉模型2.1 概述在二段式干煤粉气流床气化炉中，一段气化区，由于在富氧环境中，反应区的温度很高,煤粉加热速度极快，可以认为煤粉中的水分瞬间蒸发；同时，由于热解速度大大高于煤粉的燃烧及气化反应速度,因此将此过程进行简化处理 [3，4]，只考虑起主导作用的半焦与 H2、O2、CO2、H2O 之间的气固间非均相反应过程,以及同时发生的气相间均相反应过程。在二段气化区，由于在煤粉进入时只加入水蒸气,反应所需要的热量来自一段反应区的高温煤气，在缺氧的环境下，煤粉发生热解反应后的热解产物没有与氧发生氧化燃烧，只是作为气固间非均相反应中的气相部分与半焦发生反应.因此，在二段气化区内,起主导作用的是热解反应过程和半焦与 H2、CO2、H2O 之间气固间非均相反应过程,以及均相变换反应和焦油裂解反应等.在二段反应区，没有完全反应的半焦进入一段反应区继续完成反应。2.2 煤热解模型在本热解模型 [5 ］中，煤的挥发分物质假设是由下列...
