煤炭转化

单元中考虑碳的不完全转化，把ａｓｈ和ＵＢＣ都定义

成非常规物质．Ｒｇｉｂｂｓ单元是一个基于Ｇｉｂｂｓ自由

能最小化原理的反应器．对于煤气化系统，根据表１

煤样分析知，除ａｓｈ和ＵＢＣ不进行化学反应外【ｌ

４Ｉ，

常规物质生成粗煤气包含的组分为：Ｈｚｏ，Ｎｚ，Ｏｚ，

Ｓ，Ｈ。，Ｃ，Ｃｏ，Ｃ０２，ＨｚＳ，ＣＯＳ，ＣＨ。和ＮＨ。．体系达

到平衡时体系的Ｇｉｂｂｓ自由能达到最小值．

２

模型的参数设置

用Ａｓｐｅｎ

Ｐｌｕｓ软件计算时，一般将所涉及的组

分分为ｍｉｘｅｄ（常规物质）、ｅｉｓｏｌｉｄ（常规惰性固体）和

ＮＣ（非常规物质）三类物流．

对于常规组分，包括常规固体组分（即组成均

匀、有确定分子量的固体），用ＲＫ－ｓｏａｖｅ方程计算

物质的相关热力学性质．

非常规固体组分是指不同种类的固体混合物．

Ａｓｐｅｎ

Ｐｌｕｓ对这类物质作了简化处理，认为它不参

与化学平衡和相平衡，只计算密度和焓．Ａｓｐｅｎ

Ｐｌｕｓ

一般用Ｈｃｏａｌｇｅｎ模型来计算煤的焓，这个模型包含

了燃烧热、标准生成焓和热容的不同关联式．

采用ｄｃｏａｌｉｇｔ模型计算煤的真实的干基密度．

３

操作参数对气化结果的影响

德士古气化炉产生的煤气的主要成分为Ｈ：和

ＣＯ，还有部分ＣＯ：和水蒸气，其他气体含量甚微．

本文通过改变水煤浆浓度、氧煤比、气化压力和气化

温度对产生煤气中的主要可燃成分（Ｈｚ＋ＣＯ）进行

模拟并分析各参数变化对只计算（Ｈｚ＋ＣＯ）成分时

所生成煤气的热值的影响．

本文所模拟的国内拟建的ＩＧＣＣ示范工程中煤

气化炉的工艺参数为：水煤浆流量为１０７．２３ｔ／ｈ，煤

浆浓度变化范围６０％～７０％（质量分数）；氧气流量

５７．９６９

ｔ／ｈ（０：体积分数为９５，Ｎ。为５），氧煤比

０．７～１．０；气化压力为２

ＭＰａ～１０

ＭＰａ；气化温度

１

１００℃～２

０００℃．考虑的碳转化率为９８％，热损

失为０．５％．

３．１水煤浆浓度

设定氧煤比，碳转化率为９８％，热损失为

０．５％，气化压力为３．６ＭＰａ，并保持煤和氧气的量

不变，通过改变水的量，使水煤浆浓度在６０％～

７０％之间变化，得到不同水煤浆浓度下煤气主要成

分Ｈ。和Ｃｏ体积分数和热值的计算结果（见图２）．

由图２ａ～图２ｃ可知，随着煤浆浓度的增加，Ｃ０

６０

６２

６４

６６

６８

７０

Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｃｏａｌｓｌｕｒｒｙ／％

６０

６２

６４

６６

６８

７０

Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｃｏａｌｓｌｕｒｒｙ／％

６０

６２

６４

６６

６８

７０

Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ

ｗａｔｅｒ

ｆｍａｌｓｌｕｒｒｙ／％

Ｏ．６０

０．６２

０．６４

０．６６

０．６８

０．７０

Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

ｏｆ

ｗａｔｅｒ

ｃｏａｌｓｌｕｒｒｙ，％

图２水煤浆浓度对气化结果的影响

Ｆｉｇ．２

Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｃｏａｌｓｌｕｒｒｙ

ＯＮ

ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ

ａ——Ｈ２；ｂ——Ｃ０；ｃ＿一Ｈ２＋Ｃｏ；ｄ——Ｈｅａｔ

ｖａｌｕｅ

和有效气成分（Ｈ。＋Ｃ０）呈上升趋势，Ｈ。呈下降趋

势．其原因是由于氧煤比不变，随着煤浆浓度的增

加，水蒸发所消耗的热量占总热量的份额越来越小，

从而导致气化炉温度升高．温度的升高，加剧异相反

应的进行，有利于碳转化率的升高，促进了Ｃｏ和

Ｈ。的生成［１司；但是，水煤浆中水量的减少以及温度

的升高，使水煤气反应受到限制［１５１，不利于Ｈ。的生

成．两种因素综合作用，结果Ｈｚ含量有所减少．

由图２ｄ可知，煤气的热值曲线呈上升趋势．从

热值角度讲，煤浆浓度越高对气化结果越有利；但提

高煤浆浓度，会引起煤浆黏度剧增，给成浆和气化炉

加料带来困难，故选取煤浆浓度时应综合考虑．

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