气流床煤气化工艺性能稳健优化与控制研究

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1、气流床煤气化工艺性能稳健优化与控制研究浙江赤道筑养路机械有限公司311815摘要：对于气流床的煤化工艺来讲，能够对其产生影响的因素主要括以下的两类，其中的一类是煤的物理化学工艺，另一类是具体的生产条件。如果从对煤气化的工艺性能的稳健性来看主要能够分成以下的几类，首先是煤的性质；其次是相关的工艺操作参数；最后是对煤的灰、水分以及其他不容易直接进行控制的噪声因素。关键词：气流床；煤气化工艺；稳健优化；控制气流床的煤气化工程中最为主要的性能参数乜括以下的几个方面，比如说产气率、一氧化碳以及氢气含量等几个主要的方面，在对相关的参数进行调整时主要的影响因素有蒸汽煤比、压力

2、、温度氧煤比等几个方面。在这些条件之外，比如说煤的灰分以及粒度等相关指标还会对对煤气的气化性能产生影响。对于气流床的煤气化工艺来讲，对影响气流床工作性能的主要参数指标进行分析，对各指标变动所导致的气流床性能的变化是对气流床煤气化工艺性能进行控制与优化的重要措施［1］。1控制参数的影响分析1.1操作压力在煤粉气化的过程中气体的体积以及压力都在不断的增加，在热力学的角度来看提高压力对于化学平衡是不利的。但是在进行气化的过程中实际上距离化学平衡依然比较远，能够对化学反应程度产生更大影响的无疑是反应速度，一般来看提高压力能够增加反应物的浓度所以也就在一定程度上提高了气化

3、的反应。除此之外提高压力也是能够很大程度上的提高气化反应的强度，在工业实际生产中提高压力还能够节约后续工艺中的压缩能耗，节约成木。1.2气化温度的影响对于水蒸气与碳的反应来看，这是一种可逆的吸热反应，提高温度是能够将反应的转化率进一步提高，这样也就能提高氢气与一諷化碳的浓度。根据动力学知识，温度的提高是能够加快反应速度，然而，在该反应中的气化温度是需要通过改变蒸汽煤比以及氧煤比的方法来调节气化温度。1.3氧煤比根据该过程反应的化学方程式来看可以得知该过程的碳原子数量与氧原子数量应该是相等的。这样煤中的碳就能全部的与氧进行结合而产生一氧化碳。如果在此反应过程中氧气

4、的用量超过了碳原子的数量，这样由于一部分的碳发生完全氧化就会产生二氧化碳。但是在该反应的过程中由于大量的氢气与一氧化碳是能够产生反应。由于该反应的反应时间相比较于燃烧反应是比较长，也就是说在以上的反应中必须存在一定数量的二氧化碳。气化剂中的水蒸气是能够提供一定数量氧原子，这样就导致在反应进行的实际过程中所需要的氧气数量低于理论计算值。2煤性质的分析2.1对于煤种的影响因素分析1、对于煤气化产率来看，煤种的因素不能忽略。2、煤气的成分是在存在很大差异，导致这种情况发生也是由于煤种的不冋而造成。（二）煤的性质对于气化性能的影响分析1、煤的机械强度主要是指其自身所具有

5、的抗破碎能力，对于一些比较容易进行破碎的煤种来讲在进行筛分的过程中是会产生数量很大的煤屑，这也就导致入炉煤粉的数量很大程度上的增加，导致煤气质量产生下降，增加相应的煤耗［2】。2、对于煤的粘结性而言，对该反应过程最为主要的影响就是指煤在高温干馏过程中的粘结性能。这种性能在气化炉内进入相应干馏层中会产生一种叫做胶质体的物质，由于这种胶质体的黏度比较高，会对干馏层的透气性产生一定的影响，也就会导致在气流床中气流分分布的不均匀以及对反应料的下移产生一定程度的阻碍，造成气化过程的波动。3、煤的化学活性主要是指煤气与相关的煤气通话剂的反应活性，是影响煤与其他反应物反应速率

6、的重要影响因素。也就是说由于在反映过程中的煤种是不一样的，反应活性也是存在较大的差异。一般来讲，碳化程度越低的煤炭反应中的活性也就越高。3可控工艺参数对CO%稳健效应分析1、根据以上的相关实验因素进行了具体的实验分析，根据相关的实验结果本文只对一些效应比较明显的影响工艺参数对CO%含量平均值与波动的影响。根据实验结果分析，随着0/C数值的增加导致CO%含量的增加，随着W/C数值的增加而降低，反应中压力P的增加而导致反应产物含量的增加。在实验中，将氧煤比、压力和蒸汽煤比分别作出一定程度的提高，同吋CO%的数值作出相应的变化为提高、提高与下降。对于这样的实验结果进行

7、分析可以发现，在0/C提高的同吋，很大程度上增加了气化过程的燃烧反应，这样也就导致反应中产生更多的热量，相应的提高了反应温度，这样能够冇效的促进C02反应的进行，这样也就导致反应过程中CO含量的增加。压力P的增加能够很大程度上增加反应底物的浓度，同吋能够提高反应速率，相应的提高CO%含量的增加；对于W/C数值的变化来讲，该数值的增加是能够加速水蒸气还原反应，这样也就对煤气中的CO含量做出一定的抑制，也就是说随着W/C比例的增加会导致co%含量的减少。4可控工艺参数对于H2穂健效应分析根据相关的实验结果可以发现，随着氧煤比的增加H2含量是在逐步减少的，随着蒸汽煤比

8、的增大导致H2含量的增加