Математическое моделирование ступенчатой газификации угля в плотном слое
Работа посвящена разработке математической модели процесса ступенчатой газификации угля в плотном слое. Ступенчатая газификация предполагает разделение процесса переработки топлива на несколько стадий. В настоящей работе рассматривается процесс, в котором топливо последовательно подвергается пиролизу (полукоксованию) и газификации. При газификации в качестве дутья используются продукты сгорания пирогаза. Теплота, необходимая для пиролиза угля, получается при сжигании части произведенного синтез-газа. Такая организация процесса позволяет получать бессмольный газ (за счет сжигания смолистых веществ после стадии пиролиза) и избавиться от дорогостоящих систем очистки. В связи с этим появляется задача расчета и оптимизации режимов работы газогенераторов ступенчатого процесса. Поскольку в схеме процесса есть рециркулирующий поток, решение находится путем многократного расчета схемы, при котором уточняются стационарные значения режимных параметров. Расчет реакторов пиролиза исходного угля и газификации полукокса производится на основе разработанной автором модели слоевой термохимической конверсии твердых топлив. При расчете реакторов горения горючих газов применяется термодинамическая модель конечного равновесия при постоянных давлении и энтальпии. Построенная модель применяется для исследования влияния управляющих параметров – коэффициента рециркуляции синтез-газа и коэффициента избытка окислителя в камере сгорания пирогаза. Расчеты показывают, что существуют диапазоны изменения этих параметров, в пределах которых эффективность процесса (химический КПД) является достаточно пологой их функцией. Уменьшение коэффициента рециркуляции ниже оптимального значения (около 6-7 %) приводит к нехватке теплоты для осуществления пиролиза и, как следствие, к резкому снижению эффективности процесса. При увеличении доли сжигаемого синтез-газа выше 15 % увеличивается общий избыток окислителя в системе, что также уменьшает КПД газификации. Изменение избытка окислителя при сжигании пирогаза в широких пределах (1-1,8) практически не влияет на эффективность процесса, что связано с полезным использованием избыточного кислорода в реакторе газификации.
Библиографическая ссылка
Донской И.Г. Математическое моделирование ступенчатой газификации угля в плотном слое // Горение и плазмохимия. Алма-Аты. Т.12. №4. 2013. C.376-382.
Скопировать
