Texaco煤气化炉数学模型的研究_建模部分 2001.pdf

2 2 2 　第 21 卷　第 2 期 动　力　工　程 　V o l. 21 N o. 2　 　2001 年 4 月　　 POW ER EN G INEER ING A p r. 2001 · 1161·　 　 　　文章编号: 1000 6761 (2001) 02 1161 05 Texaco 煤气化炉数学模型的研究——建模部分 李　政, 　王天骄, 　韩志明, 　郑洪韬, 　倪维斗 2 2 (2清华大学2 热能工程系, 北京 100084) 摘　要: 建立了一个预测 T exaco 煤气化炉性能的数学模型。建模采用“小室模型”方法, 将气化炉分为多段, 分别建立 8 种气体成分、固体和碳质量平衡以及总体能量平衡。模型详细考虑了气固流动过程以及包括水煤 气反应、CO 2 还原、变换反应等 10 多种均相和异相反应在内的动力学反应过程。与常见采用化学平衡假定的 气化炉性能预测模型相比, 本模型的突出优点在于如下方面: 首先, 可以反映气化炉几何尺寸和结构影响; 其 次, 可以计算气化炉主要性能参数 (如煤气成分和浓度、温度以及碳转化率等) 以及它们的分布特性; 第三, 模 型反映的是有限停留时间条件下、尚未达到化学平衡的产物, 这与气化炉实际运行情况更加贴切。对 3 个煤种 的计算结果与试验数据的对比表明: 本模型具有较大的可信度和应用价值。图 3 表 3 参 6 关键词: T exaco; 煤气化; 数学模型 中图分类号: T K 229. 8　　　文献标识码: A 室上建立煤气组份及其固体物质的质量和能量守 0　引言 恒, 以便描述过程参数的分布特性; 根据每个小室 煤气化炉是整体煤气化联合循环 ( IGCC) 的 的温度、反应物浓度等具体环境条件, 计算动力学 核心关键部件。正确地预测煤气化炉的性能, 尤其 反应速率, 以便真实反映停留时间对最终产物成 是不同运行条件下煤气化炉出口煤气的成分, 是 分的影响。下面, 详细介绍模型情况。 进行 IGCC 系统性能分析、工程设计所必需的。此 1　建模对象——Texaco 煤气化炉及 外, 随着人类对可持续发展的重视, 煤、生物质以 及废弃物的气化将是未来新型可持续发展能源系 其工作过程 统的核心和基础。因此, 气化炉数学模型是一项重 　　德士古煤气化炉 (图 1) 是在德士古重油气化 要的基础研究工作。 工业装置上发展起来的煤气化装置。它以水煤浆 前人有关气化过程机理的理论和试验研究有 为原料, 以纯氧为气化剂, 工作压力很高, 属加压 很多, 也有许多关于气化炉出口煤气成分计算方 喷流床气化。其工作过程如下[2 ]: 法的报道。但由于气化过程的复杂性, 常见的气化 　　水煤浆通过喷嘴在高速氧气流作用下破碎、