Моделирование и оптимизация процесса совместной газификации угля и биомассы в поточном реакторе типа Shell-Prenflo

Abstract

The process of gasification of low-grade fuels can be unstable because of their low calorific value, and often accompanied by the formation of tarry products, so the addition of coal improves the efficiency of their processing. On the other hand, the high reactivity of biomass can contribute to the stabilization of combustion and gasification regimes of low-reactivity fuels, such as high grade coals or coke residues of oil refining. Co-gasification of fuels with significantly different properties displaces optimal operating modes of the gasifier (values of the specific consumption of the oxidizer and slagging temperatures) and significantly affects the processes associated with the preparation of combustible gas for use in a combustion chamber or chemical reactor. In the work, mathematical modeling of steady-state regimes of coal-biomass gasification in a entrained-flow gasifier with steam-oxygen blowing was performed. The calculated dependencies of the cold gas efficiency on the control parameters (the fraction of biomass in the mixture with coal and the specific consumption of oxygen) are obtained.

Процесс газификации низкосортных топлив может быть неустойчивым из-за их низкой теплотворной способности, а также часто сопровождается образованием смолистых продуктов, поэтому добавление угля способствует повышению эффективности их переработки. С другой стороны, высокая реакционная способность биомассы может способствовать стабилизации режимов горения и газификации низкореакционных топлив, таких как угли высокой степени метаморфизма или коксовые остатки нефтепереработки. Совместная газификация топлив с существенно отличающимися свойствами не только смещает оптимальные режимы работы газогенератора (по удельному расходу окислителя и условиям шлакования), но и существенно влияет на процессы, связанные с подготовкой горючего газа к использованию в камере сгорания или каталитическом реакторе. В работе проведено численное исследование стационарных режимов газификации угольной пыли с добавлением биомассы в поточном газогенераторе с парокислородным дутьем. Получены расчетные зависимости эффективности процесса от управляющих параметров: доли биомассы в смеси с углем и удельного расхода кислорода.