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Shell煤气化配煤数学模型及专家系统的研究

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  • 论文编号:el201210231201214742
  • 日期:2012-10-19
  • 来源:上海论文网
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1文献综述


1.1 Shell气流床媒气化技术
1.1.1 Shell煤气化技术概述
Shell气流床煤气化技术是第二代煤气化技术的代表之一,由荷兰壳牌公司设计幵发,采用干煤粉进料,加压N2/CO2输送,炉内为水冷壁结构,以渣抗渔,灰潘以液态形式排出气化炉,气化温度约1400?170(rc,具有碳转化率高(>99%),氧耗和煤耗低,热效率高等优点。在选择煤气化方法时,Shell气化工艺受到了广泛的重视和欢迎。目前,我国巳引进23套Shell气化装置,这将对促进我国新型煤化工产业的发展,合理利用资源、调整能源结构起到积极作用。Shell煤气化工艺主要由原料煤储存与输送、磨煤与干燥、粉煤加压输送、粉煤气化与合成气冷却、除渣、除灰、湿洗、废水汽提与酸性齡楽处理等单元组成。
其工艺流程为:原煤经重力给煤机计量称重后经过落煤管送入磨煤机。物料在磨煤机内研磨的同时被N2/CO2等热惰性气体干燥,满足粒度要求的煤粉和气体混合物经粉煤过滤器气粉分离后,被储存在粉斗内,并送入下游装置粉煤储罐。粉煤依靠重力从粉煤储罐进入粉煤放料罐,然后用高压氮气加压,使其与粉煤给料罐的压力平衡。粉煤继续依靠自身重力由放料罐流入给料罐,与来自空分装置的纯氧(18(rC)以及30(rC的过热工艺蒸汽充分混合后,并通过水平对称布置的四个粉煤烧嘴喷入气化炉内,在4.0MPa(G)的压力下进行部分氧化反应,使气化炉内温度升至1400~170(rC,此时有机物迅速裂解,转化为合成气中的主要组分CO。同时气化炉中部分凝固的灰渔层形成的隔热壁有效地阻止了热量的散失,从而保证了较高的冷煤气效率。气化后生成的高温合成气在气化炉顶部出口被冷却后的合成气激冷至约90rc,然后经合成气冷却器冷却至34(rc后进入除灰单元。完全溶融的炉渣则向下流入气化炉底部的灰渣激冷罐,同时迅速分散成小颗粒状,向下进行入收集罐中。Shell煤气化工艺流程见图1。


1.1.2 Shell煤气化工艺对煤质的要求
Shell煤气化技术是目前世界上最先进的气化技术之一,可以气化包括褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦在内的多个煤种,对煤的活性几乎没有要求,对煤的粘结性、含水量、含灰量均不敏感,高灰溶点煤也能气化(灰溶点大于1400°C的煤需添加助溶剂)。但是,从装置运行状况和企业经济性考虑,不是所有煤种都适宜采用Shell工艺进行气化。煤灰溶融性、灰渔粘温特性、可磨性指数、水分、灰分、碳氢含量、发热量等煤质特性对Shell煤气化装置的稳定、经济运行具有重要影响的作用。
煤的活性直接影响产气率、碳转化率、氧耗、煤气组成及热效率等气化指标,活性高有利于煤的气化过程。由于Shell气化属液态排渔工艺,为保证气化炉能顺利排渣,气化操作温度要高于流动温度约100~15(rC。如果流动温度过高,势必要求提高气化温度,从而影响气化炉的运行经济性,因此流动温度低对气化排澄有利[2]。灰渣的粘温特性比流动温度对液态排渔气化炉的操作更有实际指导意义,灰渔粘度低有利于排澄,但过低又会造成耐火衬里的侵蚀,过高则会导致骚扰性积澄,甚至堵塞排渣口煤的可磨性直接影响到研磨后煤粉的粒度和磨煤机的能耗,可磨性指数过小,将导致原料煤难以磨细,从而影响到气化过程中各种反应的进行。


1文献综述...........................................2
1.1 Shell气流床煤气...........................................2
1.2配煤数学模型的...........................................4
1.3配煤软件的研究...........................................9
1.4研究内容...........................................11
2实验部分...........................................12
2.1实验原料...........................................12
2.2配煤可磨性指数...........................................14
2.3煤灰熔融性实验...........................................15
2.4煤灰粘温特性测试...........................................16
3配煤可磨性指数数学模型...........................................18
3.1配煤可磨性指数的实验...........................................18
3.2配煤对可磨性指数影响...........................................18
4煤灰流动温度及粘度数学...........................................21
4.1煤灰流动温度数学模型的...........................................21


在深入研究配煤数学模型的基础上,根据现场生产要求建立了配煤优化数学模型,并利用VB、Access和MATLAB等计算机编程语言设计幵发了一套包含煤质数据库、配煤煤质预测和配煤优化三个模块的配煤专家系统;通过实验数据与软件计算结果的对比,发现配煤专家系统运行结果与实测结果较为接近,可以用来对配煤煤质的变化情况进行预测和配比的优化,这将为Shell粉煤气化装置拓宽煤源、找出最适宜的气化煤种及配煤比例提供理论指导,并对促进Shell气化炉稳定、高效、经济运行具有重要的实际意义。

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