基于Aspen Plus的煤气化制氢模拟研究

张家依; 梅琪; 杜浩; 张增刚; 付天赐; 闫敏

doi:10.13301/j.cnki.ct.2026.09.006

煤炭技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (9) : 29 -35. DOI: 10.13301/j.cnki.ct.2026.09.006

基于Aspen Plus的煤气化制氢模拟研究

张家依, 梅琪, 杜浩, 张增刚, 付天赐, 闫敏

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摘要

利用Aspen Plus化工模拟软件，基于Gibbs自由能最小化原理，建立了煤粉在水蒸气/O₂双气化剂条件下的气流床气化制氢模型，研究了碳转化率、水蒸气量、气化温度以及气化压力等参数对煤粉水蒸气/O₂气化制氢特性的影响，并分析添加CaO催化剂后对煤气化制氢的强化特性。模拟结果表明，随着碳转化率增大，H₂产量增大，H₂的体积分数先升高后降低，碳转化率为0.7时，H₂的体积分数最高为45%；水蒸气气化剂质量的增大，有利于H₂体积分数和产量的提升，但从节能角度考虑，最适合的水蒸气/煤炭质量比为1.2～1.5；气化温度升高会促进制氢总反应的正向进行，对制氢有利，最优气化温度1 000℃下能够实现氢气的高效制备；随着气化压力的增大，H₂产量呈现下降趋势，当气化压力控制在1 MPa及以下时，能够满足煤气化高效制氢的工况要求。此外，CaO催化剂对煤气化制氢反应具有显著的强化效果，相比未添加情况下，氢气的体积分数和产量分别可提升约22.1%和7.01%。