載氣對兩段式干煤粉加壓氣化爐氣化特性的影響

樊強，劉銀河，李廣宇，車得福

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載氣對兩段式干煤粉加壓氣化爐氣化特性的影響

樊強1，劉銀河1，李廣宇1，2，車得福1

（1動力工程多相流國家重點實驗室（西安交通大學），陜西西安 710049；2中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司，北京 102209）

相比于N2，CO2作為氣化爐煤粉載氣會降低合成氣中N2的含量而有利于后續(xù)CO2捕集，但O2在CO2中較小的擴散系數(shù)會影響焦炭的反應特性，進而影響氣化爐運行結(jié)果。為此，考慮到氣化爐中較高的CO含量及其對煤氣化反應的抑制作用，將Langmuir-Hinshelwood動力學模型與縮核模型相結(jié)合，提出一個改進的焦炭反應模型，并對兩段式干煤粉氣化爐內(nèi)的流場、溫度場和組分濃度場進行了模擬分析，結(jié)果與實爐實測數(shù)據(jù)一致。在此基礎(chǔ)上，模擬分析了氣化爐在不同煤粉載氣（N2、CO2）、兩種二段給煤量下的氣化特性。結(jié)果表明，煤粉載氣由N2改為CO2后，由于O2在CO2中較低的擴散速率，一段氣化室噴嘴區(qū)域氣體溫度和碳轉(zhuǎn)化率降低，該區(qū)域CO2增多對焦炭-CO2反應的促進作用對提高碳轉(zhuǎn)化率的影響較小；在一段氣化室噴嘴區(qū)域之上，O2濃度較低導致O2擴散性影響減弱，同時CO2增多促進焦炭-CO2反應進而提高碳轉(zhuǎn)化率。研究結(jié)果還證實，煤粉載氣由N2改為CO2會促進CO的生成，抑制H2的生成。

氣化；模擬；煤燃燒；載氣；兩段式氣化爐

作為一種清潔高效的煤炭利用技術(shù)，加壓氣流床氣化爐因處理能力大、效率高、污染少被廣泛應用于化工原料生產(chǎn)及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）中[1]。中國首座IGCC氣化爐采用兩段式干煤粉加壓氣化工藝[2]，煤粉由氮氣攜帶輸送，氣化劑為氧氣和水蒸氣。……