碎煤熔渣加压气化过程数值模拟分析

摘要

碎煤熔渣加压气化技术（British Gas-Lurgi, BGL）取缔了炉篦，干法排渣改液态排渣，气化性能显著改善。为揭示BGL煤气化本质结构特征，支撑企业气化装置性能再提升，论文采用数值模拟方法构建了热力学平衡模型、煤气化动力学模型和欧拉多相流模型，并验证了模型合理性。模拟研究表明：与鲁奇煤气化相比，气化平衡温度由795℃（鲁奇炉）提高到1 029℃,水蒸气分解率由32.66%提高到93.12%;床层最高温度由1 110℃提高至1 837℃,远高于煤灰流动温度1 210℃,提高了气化强度，保证了液态排渣；BGL煤气化反应在炉膛下部基本完成，仅有少量水蒸气参与变换反应，粗煤气中的CH₄基本来自煤热解；气化炉床层腾涌波动，增强了传热传质；喷嘴射流冲击煤焦颗粒，形成向中心区延伸的椭球形燃烧回旋区，成为BGL煤气化的重要功能单元，实现一次布气，为气化层和熔渣池提供热量；熔渣池中液渣上下回旋流动，有利于降低熔渣残碳，保障顺畅排渣。

关键词

煤气化 / 碎煤熔渣 / 气化温度 / 燃烧回旋区 / 床层结构

基金资助

国家自然科学基金(42030807)