基于Aspen+Plus的煤干燥过程模拟计算

《基于Aspen+Plus的煤干燥过程模拟计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第36卷第1期煤炭转化V01．36No．12013年1月COALCONVERSIONJan．2013基于AspenPlus的煤干燥过程模拟计算刘娜”黄雪莉2’摘要运用AspenPlus软件进行了煤干燥过程的模拟计算，研究了煤干燥的主要操作参数(干燥介质种类、温度、流量和湿度)与干煤出口温度之间的关系．结果表明，干煤出口温度与干燥介质种类并无显著关系，干煤出口温度随着干燥介质的温度、流量的增大先缓慢增加后迅速增加．当干燥介质流量较小时，干煤出口温度随着干燥介质含水量的增加略有增加；而当干燥介质流量较大时干煤出口温度随着干燥介质含

2、水量基本不变．关键词煤干燥，AspenPlus软件，模拟中图分类号TQ536，TQ028．6+7，TQ0180引言在煤燃烧过程中，水分的多少直接影响经济价值．因为水蒸发需要能量，使煤的发热量下降．当煤含水量≥10％时，水分每增加1％，锅炉效率下降0．07％．[13水的存在还对输煤系统、制粉系统的设计和运行有直接影响．水分还会降低煤的气化和液化效率，影响煤气和液化油的收率．[2’31因此，对高含水的低阶煤进行脱水处理是提高煤炭利用能效的重要途径之一．低阶煤干燥过程涉及到干燥介质温度、流量和湿度等诸多因素，通过实验进行这方面的研究需要耗费

3、大量的人力和物力．因此，有必要借助模拟计算解决相关问题[4’5]，以指导实验研究和生产实践．AspenPlus是通过Rstoic绝热反应器对煤进行干燥模拟计算的．Rstoic反应器主要针对已知化学计量数和反应程度但化学动力学关系未知的情况，通过模块内部的Fortron语句来计算入炉煤的含水量．由于Rstoie反应器模块只有一股出料所以设置分离器，用来模拟分离干燥完的气固产物．整个干燥过程涉及到干燥介质种类、温度和流量等诸多影响因素．本文拟通过AspenPlus软件对煤的干燥过程进行模拟计算，研究不同的干燥介质、干燥介质温度、流量和干煤

4、出口温度之间的关系，以利于指导实验研究和生产实践．1煤干燥流程干燥模拟流程见图1．主要包括煤干燥单元和气、固分离单元两部分．干燥单元为dry-reac，湿煤(wet—coal)和干燥介质分别从反应器的上部和下部进料，待湿煤被干燥完后，所有物料经in-drier一起进入分离单元进行固气分离．带有水汽的干燥介质(exhaust)从dry-fish的上部排出，干燥完的煤(dry-coal)从下部排出．该流程可以模拟计算将已知含水量的湿煤干燥到预定的干燥程度以及所需要的干燥温度和干燥流量等．模拟中以下述化学反应方程式近似表示非常规组分煤的干燥

5、脱水过程．Coal(wet)——，O．0555084H2O+Coal(dry)踟。厂眶画乎也L恒孙图1煤干燥模型流程Fig．1Coaldryingflow-sheet某煤种的工业分析和元素分析见表1．本文采用上述的干燥模型对其进行干燥过程模拟计算，考虑到气化煤粉的含水量常常不高于10％，故在此确定煤干燥后含水量为10％．表1某煤种的工业分析和元素分析(％)Table1Proximateanalysisandultimateanalysisofcoal(％)1)硕士生；2)教授，新疆大学化学化工学院，石油天然气精细化工教育部和自治区重点

6、实验室，830046乌鲁木齐收稿日期：2011-07-15；修回日期：201I-Ii一16万方数据煤炭转化2结果与讨论2．1热空气温度对干煤出口温度的影响要强调的是，煤炭干燥预热一般要求温度不超过200℃C6,73，以防止在干燥阶段析出部分煤气成分．模拟计算的基础条件为：常压，热空气流量介于9071．84kg／h～31751．47kg／h之间，煤样粒度介于120mm～200mm之间，湿煤温度为25℃，处理量4508．92kg／h．经过干燥，湿煤含水量从25％降至10％．本文通过模拟计算，考察了不同热空气温度(105℃，120℃，132

7、℃，150℃，170℃，200℃)及流量对干煤出口温度的影响，实验结果见图2．由图2可知，当热空气流量较小时，干煤出口温度基本不变；当流量达到一定值后干煤出口温度会迅速增加．产生该现象的原因是在热空气流量较小时，煤炭并未达到干燥要求，还存在部分水(在图2拐点之前)，热空气携带的热量主要用于湿煤的干燥；在流量较大时煤炭已达到干燥要求(在图2拐点之后)，热空气携带的剩余热量提高了干煤的温度．在任意温度下，流量和出口温度的关系中都有一个拐点，该点即为此热空气温度下能达到干燥目标的最小热空气流量．现将这些拐点单独列出，结果见图3．由图3可以得

8、出在上述干燥条件和要求下，一定温度的热空气所对应的最小流量和干煤出口温度．干燥介质的温度较高时需要的干燥介质的流量较小，反之干燥介质温度较低则所需要的流量就大．扩、1o}=o兰暑￡}啬图2热空气温度及流量对干煤出口温度的