水煤浆气化炉入口参数对出口合成气的影响

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1、上海电力2009年第1期水煤浆气化炉人口参数对出口合成气的影响何翔，金晶，张忠孝，代百乾，庞克亮，陈晓利，江鸿(1．上海理工大学动力工程学院，上海200093；2．国家电站燃烧工程技术研究中心，沈阳110034)摘要：整体煤气化联合循环发电(IGCC)电站中水煤浆气体炉人口参数对出口合成气有很大影响，文章利用商业软件ThermoFlexl7对IGCC电站中气流床式水煤浆气化炉模拟计算，再结合气流床气化炉的特点，从气相反应的化学平衡角度分析，得出气化炉入口参数对出口合成气的影响特征：气化炉入口氧煤质量

2、比的改变是影响合成气参数的主要因素，其影响程度大于水煤浆浓度的变化带来的效果。通过回归分析，提出CO变换反应是决定合成气成分的重要反应、并且合理的得出随气化压力的增大，合成气中甲烷的浓度几乎是线性增多。关键词：气化压力；氧煤比；水煤浆浓度；合成气成分中图分类号：TQ547．7文献标识码：B达到了分配合成气热值和显热的结论。也有采用1引言成熟商业软件的，文献[4]等人利用AspenPlus目前全世界成功商业运行的IGCC(Interg—模拟了气化炉，基于吉布斯自由能最小的原理，结ratedGaific

3、ationConbinedCycly，整体煤气化联合气气相化学反应平衡的原则研究了操作条件对合循环发电)电站中气化炉均使用干煤粉进料式出口参数的影响。或水煤浆进料式，绝大多数是气流床式气化炉口]。在国外，文献[5]建立了生物质气化数学模结合气流床气化炉在实际运行中的高温高压特型，从气化炉人口条件的改变分析炉子出口气体点，研究气化炉入口参数对合成气的影响有重要成分的变化；文献[6]建立了气流床气化炉模型，的意义。中外学者们对这部分的研究很多，既有重点从反应动力学结合煤焦颗粒的大小研究了对采用数学模型的

4、，如浙江大学基于未反应碳缩核合成气参数的影响。模型建立了动态数学模型研究了气化炉入口参数本文从商业软件Thermoflexl7模拟计算人对合成气成分的影响口]。文献[33等人研究了气手，分析了气化炉入口处的氧煤质量比、水煤浆浓化炉数学平衡模型，并且提出入炉氧煤比的改变度、气化压力变化对出口合成气参数的影响特征。了较好改善，提高了CFB锅炉的安全经济性。行的要求。参考文献：3结论[1]刘德昌，陈汉平，等．循环流化床锅炉运行及事故处理(1)影响CFB锅炉炉内受热面磨损因素复[M]．北京：中国电力出版社，

5、2006．杂，有设计、安装和运行等诸方面的原因。但炉膛[2]路春美。程世庆，等．循环流化床锅炉设备与运行[M]北京：中国电力出版社，2003．合理设计、运行中燃煤颗粒度及一次风量的有力[3]党黎军．循环流化床锅炉的启动调试与安全运行[M]．北控制、有效的防磨措施是解决该问题的关键。京：中国电力出版社，2002．(2)耐火耐磨材料的选择、施工及烘烤是造成[4]吕俊复，张建胜，等．循环流化床锅炉运行与检修[M]．中耐火防磨层磨损、开裂及脱落问题的主要因素，应国水利水电出版社，2003．尽快制定相应的标准

6、和现场检验方法，从而实现收稿日期：2008—12—16作者简介：金忠桂(1971一)，男，江西永新人，本科，工程师，CFB锅炉长期安全运行。从事锅炉运行及设备检修改造工作；程鸿(1968一)，男，(3)锅炉屏式过热器冷、热段受热面布置过江西新建人，大专，工程师，从事锅炉技术及金属材料与多，水冷壁受热面设计不足是造成屏式过热器超焊接工作。温的主要原因。在设计中，必须充分考虑CFB锅(责任编辑：杜建军)炉燃烧及传热机理，以适应大型CFB锅炉稳定运～74～2009年第1期上海电力3．1水煤浆浓度变化2模型

7、的建立由于水煤浆其浓度一般在60～70[7]。图1所示为水煤浆气化炉的流程图。过于稀的水煤浆导致煤燃烧不充分，合成气中水分太多等问题；过于浓的水煤浆除了影响煤的燃烧气化外，还影响输送特性。故仅从研究角度将水煤浆浓度从60．5％～69．5变化进行了计算，计算时固定其他操作参数不变。由水煤浆浓度的定义式：⋯一×100％(1)式中C一^“rry——水煤浆浓度l图1水煤浆气化炉的流程图M——煤的质量；ThermoFlex17是美国Thermoflow公司的r——煤中全水分；成熟商业软件，其强项在于模拟电厂各

8、种联合循Mw——水煤浆中添加水的质量。环，本文取水煤浆气流床气化炉为模型，模拟其运将(1)式整理一下得到：行特性。一——(＼——；H————一一——1)×^1uO0u70(2厶)／表1是模拟用煤的部分工业分析和元素分_snurry式中卜_水煤浆中添加水和煤的质量比。析，表2显示的是气化炉100负荷下的运行参从(2)式看出，煤种固定的情况下，当水煤浆数。浓度逐渐增大时，水煤比是逐加渐减小的勰，再加结合8表1部分煤质分析(1)式，当水煤浆浓度增大时，很显然人炉煤的质元素分