基于AspenPlus平台的污泥富氧气化模拟.pdf

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1、第1期(总第184期)山西电力No．1(Ser．184)2014年2月SHANXIELECTRICP0WERFeb．2014基于AspenPlus平台的污泥富氧气化模拟霍小华(山西大学工程学院，山西太原030013)摘要：以污泥为研究对象，利用AspenPlus软件建立气化反应模型，对生物质高温氧气气化进行模拟计算。探讨了不同反应条件，包括空气当量比、气化压力以及污泥含水率对气化温度、气化产物、产气热值的影响。结果显示，污泥高温氧气气化得到的可燃气体主要成分为CO、H、CO和H：o，Hs含量很少，CH含量基本为零；污泥含水率的增加，必须提高空气"3-量比才能确保气化温度在1000℃

2、以上；随着空气当量比的增加，CO和H含量降低，产气的热值也降低；随气化压力的升高，Hs和CH的含量增加，但CO和H的含量却降低，产气的热值随压力的增加略有提高。关键词：污泥；气化模拟；AspenPlus软件平台中图分类号：TK62文献标志码：A文章编号：1671-0320(2014)01—0048—030引言过程及气化条件对污泥气化的影响展开研究。1．1污泥富氧气化流程与焚烧工艺相比，污泥的气化工艺可以避免结污泥的气化过程如图1所示，包括污泥干燥和垢腐蚀等，具有高效的能源利用率和良好的环保特污泥气化两部分。研究了污泥未干燥时含水率在性，并且气化和熔融技术相结合可以实现严格的污70％

3、以及干燥后含水率分别在10％、20％、30％、染控制、显著的减容性和高效的资源回收率等ll'2】。40％、50％时对气化产物的影响。目前，常采用的气化法有空气、富氧气化、空气一水蒸气气化、水蒸气气化等。采用空气气化，湿气化气气化气中氮气含量很高，气化气热值很低_3_。由于灰分模拟计算取用的污泥含水率较高，为便于考察污泥含水率的影响，不考虑采用水蒸气气化。鉴于以上热练考虑，对污泥气化采用1000℃的高温氧气来气图1污泥富氧气化过程化。与传统的气化技术相比，此技术具有的特点1．2污泥富氧气化模拟是：燃气热值高，气化后污泥中固体物质呈熔融状基于AspenPlus模拟的气化过程如图2所示，

4、态，可用于作建筑材料，重金属等有害物质对环境其中包括5个单元模块、10个物流股和1个热流的污染趋于零。股。DRY—REAC和DRY—FLSH模块合在一起模拟1AspenPlus气化模拟干燥过程，模块来自AspenPlus中的RStoic反应模块和Flash2分离模块。DECOM单元是一个仅计算基于AspenPlus软件平台，对污泥的富氧气化收率的简单反应器，模块来自AspenPlus中的RYield反应模块。DECOMP单元的主要功能是根收稿日期：2013-08—21．修回日期：2013一l2—1O据给定的分解温度，将污泥分解为单元素的分子和作者简介：霍小华(1985一)，女，山西

5、临汾人，2010年毕业于华北电灰分，并将分解热导人气化模块(GASIFY)。力大学热能工程专业，助教，从事固体燃料的高效清洁利用T作。GASIFY单元是一个基于Gibbs自由能最小化原理·48·2014年2月霍小华：基于AspenPlus平台的污泥富氧气化模拟的反应器，模块来自AspenPlus中RGibbs反应模不同含水率、不同空气当量比、不同气化压力下产块。SEPARATE单元用来实现气化产物的气固气的成分。两相分离，模块来自AspenPlus中的SSplit分离模2．1污泥含水率的影响块。气化产物中气体成分考虑H、CO、CO、污泥含水率对气化有较大影响，若含水率较CH、HO、

6、N、HS、SO、O：、C以及灰分，不考高，则必须增加ER来维持气化温度，而ER的增虑焦油含量[71。加将降低气化产气的热值。为了研究含水率的影建模的假设条件为：气化炉处于稳定运行状响，计算时保持气化温度和气化压力分别在1000oC、态，所有参数不随时间发生变化；气化剂与生物质0．2MPa不变。污泥含水率对产气的影响以及在该颗粒在炉内瞬间完全混合；生物质中的H、O、N、含水率下为维持温度所需的最小ER值，见表3。S全部转为气相，而C随条件的变化不完全转化；表3污泥富氧气化结果气化炉内的压力相同，无压力降；生物质中的灰分含水气化产气／(m。1‘)Qv／ER为惰性物质，在气化过程中不参与

7、反应；生物质的率／％颗粒温度均匀，无梯度；所有气相反应速度都很1O0．3670．25318．80619．7260．00219．0971．8585．7798243快，且达到了平衡[81。200．40l0．25319．52016．9000．o00816．4ll1．8588．6066762300．4460．25319．605l3．9900．000326．6471．85811．5l75333400．5090．25318．76310．9400．000141．2471．85814