气流床气化炉煤粉部分气化特性及其影响因素研究

本文主要探讨了气流床气化炉在煤粉部分气化过程中的特性研究，特别是针对入口参数如空煤比、汽煤比和碳转换率对出口合成气影响的深入分析。研究利用商业软件Aspen Plus中的Gibbs自由能最小化方法构建了一个模型，这个模型可以预测在不同参数条件下，气化炉内部的动态变化。 首先，空煤比是指进入气化炉的空气与煤的质量比。模拟结果显示，随着空煤比的增加，初始阶段粗煤气中的有效气体成分（如CO和H2）含量会有所提升，这是因为更多的氧气参与了气化反应。然而，当空煤比超过一定阈值，由于过量的氧气可能会导致部分未完全气化的碳转化为CO2，从而使得有效气体成分含量反而下降。这提示在优化操作时，需要找到一个平衡点来最大化有效气体的产出。 其次，汽煤比涉及蒸汽与煤的比例，汽煤比的增大意味着更多的水蒸气参与反应。研究发现，增加汽煤比能够促使粗煤气中的氢气(H2)含量上升，这对于部分气化再燃是积极的，因为氢气是一种高效的还原剂，有助于在再燃区降低氮氧化物(NOx)的生成。 碳转换率则是衡量气化过程中碳转化为有用气体（如CO、H2）的程度。尽管随着碳转换率的提高，粗煤气的有效气体成分确实有所增加，但提高的幅度并不显著。这意味着在追求部分气化时，单纯追求高碳转换率可能并不是最优策略，应综合考虑经济性和环保效果。 本文的研究为优化气流床气化炉的操作条件，降低NOx排放提供了理论依据。它强调了在实际操作中，需要精细调整空煤比、汽煤比等参数，以实现煤粉部分气化过程的高效和环保，同时避免过度追求单一指标可能导致的不利影响。这项研究对于推广和应用低NOx燃烧技术，尤其是在燃煤电厂，具有重要的实践价值。