低變質(zhì)煤熱解-氣化耦合工藝模擬優(yōu)化研究.pdf

1、煤炭是我國的主要一次能源，其中低變質(zhì)的褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤等資源豐富且質(zhì)量較好，近年來開采比重日益增大。針對低變質(zhì)煤揮發(fā)份含量高的特點(diǎn)而提出的煤炭分級轉(zhuǎn)化技術(shù)，根據(jù)煤在不同階段反應(yīng)特性不同的特點(diǎn)，實(shí)施煤熱解、氣化和燃燒分級轉(zhuǎn)化，可提高煤炭利用率，簡化煤炭氣化技術(shù)，減小投資降低成本，并能有效解決煤中污染物的脫除問題。
　　 本文借鑒“聯(lián)合熱轉(zhuǎn)化技術(shù)”思想，在對國內(nèi)外主要熱解和部分氣化工藝研究分析的基礎(chǔ)上，提出低變質(zhì)煤熱解-

2、部分氣化耦合工藝，并對該工藝進(jìn)行了模擬研究與分析，為進(jìn)一步的具體技術(shù)開發(fā)和操作控制提供了參考和指導(dǎo)。
　　 通過對煤熱解反應(yīng)動力學(xué)分析，并基于分布活化能模型DAEM，建立了集總反應(yīng)動力學(xué)模型來表示煤炭熱解過程，確定了可以預(yù)測熱解產(chǎn)物組成、分布與熱解終溫和升溫速率關(guān)系的動力學(xué)方程。研究表明，隨熱解溫度升高，各種揮發(fā)份產(chǎn)物析出率越接近最大產(chǎn)率，半焦C 含量增加，但產(chǎn)率下降，H、O、N和S 等元素降低。因此，升溫有利于提高半焦脫硫、脫

3、氮率。600℃左右，除H2 外的大部分揮發(fā)份基本析出，半焦元素變化幅度減小。熱解終溫較低且一定時(shí)，較慢的升溫速率有利于各熱解揮發(fā)份最大限度的析出。分析結(jié)果顯示，將熱解終溫控制在550℃，升溫速率10℃/min左右有利于熱解揮發(fā)份完全析出。
　　 運(yùn)用Aspen Plus 化工流程模擬軟件，建立了將煤干餾熱解和半焦部分氣化相結(jié)合的兩段氣化模擬模型。結(jié)果表明，建立的氣化爐模型能對本文提出的兩段工藝進(jìn)行較準(zhǔn)確地模擬。熱解段得焦油12.