基于Aspen Plus的Shell气流床工业气化炉模拟

作者：郑志行; 李谦; 张家元^*; 周浩宇

来源：化工进展, 2021, 40(04): 2152-2160.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0946

• Aspen Plus
• 气流床
• 灵敏度分析
• 氧气体积分数
• 正交模拟计算

基于Aspen Plus软件的Gibbs自由能最小化法,本文建立了煤粉在Shell气流床中的气化模型。该模型预测气化温度和煤气组成,与文献试验结果吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块研究了氧煤比、氧气体积分数和氧气预热温度对气化结果的影响,并进行了正交模拟计算,研究了以上3种因素共同作用的结果。结果表明:氧煤比增加使碳转化率升高,冷煤气效率先升高后降低,并在氧煤比为0.9kg/kg时取得最大值77.72%;氧气体积分数增加使煤气热值、碳转化率和冷煤气效率升高,氧煤比为0.8kg/kg且氧气体积分数为50%时,冷煤气效率可达82.6%;氧气预热温度增加使碳转化率、冷煤气效率升高,氧煤比为0.8kg/kg且氧气预热温度为600℃时,冷煤气效率可达82%。通过正交模拟计算综合分析,氧煤比对冷煤气效率和碳转化率的影响作用占首位,氧气体积分数对煤气热值、有效气体积分数、煤气产率的影响作用占首位,氧气预热温度对煤气化指标影响较小。在实验范围内,当氧煤比0.8kg/kg、氧气体积分数100%、氧气预热温度300℃时的煤气热值达到最大值3011kcal/m3;当氧煤比为0.8kg/kg、氧气体积分数60%～100%、氧气预热温度300～500℃时的冷煤气效率达到最大值83.46%。

• 单位
  中南大学; 中冶长天国际工程有限责任公司