基于Aspen Plus的廢鍋流程粉煤氣化爐穩(wěn)態(tài)流程模擬

朱莎弘,楊欣華,張雙銘,張 揚(yáng),張 縵,張建勝,楊海瑞

(清華大學(xué) 熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100084)

隨著世界范圍內(nèi)節(jié)能減排壓力的日趨增強(qiáng),推進(jìn)煤炭清潔高效開發(fā)利用已成為煤炭行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。煤炭清潔高效利用技術(shù)創(chuàng)新是我國(guó)部署的重點(diǎn)任務(wù),氣化技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的核心技術(shù),同時(shí)也是發(fā)展煤基化學(xué)品合成、液體燃料合成、煤制天然氣、IGCC發(fā)電系統(tǒng)、煤制氫等工業(yè)的基礎(chǔ)。因此,推進(jìn)煤氣化技術(shù)是我國(guó)乃至世界能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要策略[1-5]。

煤氣化工藝技術(shù)一般可分為三大類:移動(dòng)床、氣流床和固定床。其中,氣流床氣化爐由于其氣化溫度高、煤種適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為大型煤氣化的首選技術(shù)。氣流床氣化爐根據(jù)進(jìn)料方式可分為水煤漿氣化爐和干粉煤氣化爐2類。與水煤漿加壓氣化相比,粉煤加壓氣化具有氧耗低、煤耗低、碳轉(zhuǎn)換率高等優(yōu)點(diǎn)。

粉煤氣流床氣化溫度較高,因此產(chǎn)生的粗合成氣具有很高的顯熱。為了降低粗合成氣溫度利于后續(xù)工藝處理,通常采用廢鍋冷卻流程和直接水激冷流程。直接水激冷流在氣化爐激冷室中向合成氣、飛灰和未反應(yīng)的煤中通入冷卻水激冷,設(shè)備簡(jiǎn)單,工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。廢鍋內(nèi)布置有冷卻水管道,粗合成氣在廢鍋內(nèi)與冷卻水換熱,產(chǎn)生蒸汽,從而降低粗合成氣溫度。與直接激冷流程相比,廢鍋流程設(shè)備較多,一次性投資較高,但能回收利用熱粗合成氣中余熱產(chǎn)生蒸汽,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保[6-9]。

另外,廢鍋流程會(huì)進(jìn)一步影響氣化產(chǎn)物。然而,目前針對(duì)包含廢鍋流程的粉煤氣化爐流程模型研究較少,大部分研究集中于包含廢鍋流程的水煤漿氣化爐流程模型。Aspen Plus 作為生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬系統(tǒng),具有建模過程簡(jiǎn)單、普適性強(qiáng)、計(jì)算時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),在煤氣化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[10-13]。張利軍[14]基于Aspen Plus熱力學(xué)平衡模型對(duì)于水煤漿廢鍋流程進(jìn)行模擬,將廢鍋內(nèi)的換熱產(chǎn)生蒸汽的流程進(jìn)行完善,但模型假設(shè)碳在氣化爐中完全反應(yīng),忽略碳不完全反應(yīng)情況。袁蘋等[15]利用Aspen Plus模擬了水煤漿水冷壁廢鍋氣化過程,分析了氣化壓力和水煤漿濃度對(duì)氣化溫度的影響。而不同的進(jìn)料方式對(duì)氣化產(chǎn)物有顯著影響,基于包含廢鍋流程的水煤漿氣化爐研究結(jié)論無法推廣于包含廢鍋流程的粉煤氣化爐。為了指導(dǎo)包含廢鍋流程的粉煤氣化爐安全運(yùn)行,有必要建立其對(duì)應(yīng)的流程模型。因此,筆者基于Aspen Plus建立了包含廢鍋流程的粉煤氣流床氣化爐流程模型,在模型中將碳轉(zhuǎn)換率考慮在內(nèi),利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)校核了模型的準(zhǔn)確性。基于建立的流程模型,分析運(yùn)行參數(shù)(如蒸汽煤比、氧煤比、碳轉(zhuǎn)換率)對(duì)于氣化溫度及粗合成氣中組分的影響,進(jìn)而指導(dǎo)其優(yōu)化運(yùn)行。

1 廢鍋流程煤氣化單元

煤氣化單元的工藝流程如圖1所示。煤粉、氧氣、水蒸氣由氣化燒嘴噴入氣化爐內(nèi),在氣化爐內(nèi)發(fā)生高溫燃燒氣化反應(yīng),反應(yīng)壓力為4 MPa,生成以H2和CO為主的合成氣及液態(tài)熔渣。在氣化爐內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)[16]有燃燒反應(yīng):

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

水煤氣反應(yīng):

(6)

變換反應(yīng):

(7)

還原反應(yīng):

(8)

甲烷化反應(yīng):

(9)

發(fā)生氣化反應(yīng)的反應(yīng)室依據(jù)以渣抗渣的理念,采用膜式水冷壁保護(hù)爐殼,氣化反應(yīng)后的液態(tài)灰渣在氣流作用下到達(dá)水冷壁表面,部分灰渣形成固態(tài)渣保護(hù)層,其余液態(tài)渣沿著渣保護(hù)層向下流動(dòng),由渣口進(jìn)入輻射廢鍋。熱的合成氣與水冷壁不直接接觸,可有效延長(zhǎng)水冷壁的使用壽命。

氣化爐產(chǎn)生的熱粗合成氣和液態(tài)渣并流下行,由渣口離開氣化室,進(jìn)入輻射廢鍋。熱粗合成氣與輻射廢鍋內(nèi)的水冷壁進(jìn)行換熱,產(chǎn)生高壓蒸汽,熱的合成氣和液態(tài)渣被進(jìn)一步冷卻。氣化爐氣化室為膜式水冷壁結(jié)構(gòu),并設(shè)置上下集箱,氣化室下部渣口連接輻射廢鍋,輻射廢鍋為帶列式管屏的膜式水冷壁結(jié)構(gòu),以保證充分的空間換熱面積。降溫后的粗煤氣進(jìn)一步激冷后,進(jìn)入下游洗滌系統(tǒng);氣化爐洗滌冷卻室的含水蒸氣的合成氣進(jìn)入凈化單元;經(jīng)輻射廢鍋冷卻后熔渣排入氣化爐下部激冷水浴中,液態(tài)渣固化為玻璃狀顆粒渣,并通過渣鎖斗和刮板撈渣機(jī)排出。

圖1 廢鍋流程粉煤氣化工藝Fig.1 Flow sheet of coal gasifier with radiant syngas cooler

2 穩(wěn)態(tài)流程模擬

2.1 物性方法選擇

結(jié)合煤氣化單元流程和Aspen Plus模擬的限制性,對(duì)氣化反應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,假設(shè):① 煤中的灰分為惰性組分,不參與氣化反應(yīng);② 氣化反應(yīng)已達(dá)到穩(wěn)態(tài),且將氣化爐視為零維,氣化爐內(nèi)不存在壓降。

利用Aspen Plus 對(duì)煤化工流程進(jìn)行計(jì)算時(shí),將煤定義為非常規(guī)組分((Nonconventional)。煤的焓值計(jì)算采用HCOALGEN模型,密度計(jì)算采用DCOALIG模型。由于煤氣化一般在高溫高壓下進(jìn)行,同時(shí)氣體組分多為輕氣體,因此采用PR-BM 方程計(jì)算相關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)。

2.2 廢鍋流程氣化模擬

在Aspen Plus模擬過程中,無法直接模擬煤這種非常規(guī)組分[17-18],通常將煤氣化反應(yīng)理想化,分為煤裂解和氣化2個(gè)過程。煤的裂解反應(yīng)采用RYield反應(yīng)器(DECOMP),將煤裂解為可進(jìn)行后續(xù)模擬反應(yīng)的單質(zhì)C、H2、O2、S、N2、灰渣。各產(chǎn)物產(chǎn)率由輸入的煤元素分析和工業(yè)分析計(jì)算得到,利用Fortran語言將輸入煤參數(shù)的信息流與Ryield反應(yīng)器的產(chǎn)率進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接。

裂解反應(yīng)產(chǎn)生的熱量(Q-DECOMP)通過能量流輸入到后續(xù)的氣化反應(yīng)過程中,保持能量平衡,能量流在圖2中由虛線表示。氣化爐內(nèi)的氣化反應(yīng)由RGibbs反應(yīng)器(GASFI1)進(jìn)行模擬,氣化壓力為4 MPa。在給定輸入物流信息和輸出產(chǎn)物組分的同時(shí),基于Gibbs自由能最小化原理計(jì)算產(chǎn)物組成及溫度。計(jì)算原理[19-20]為

(10)

式中,G為Gibbs自由能,kJ/kg;S為單獨(dú)存在的相數(shù)目;n為組分物質(zhì)的量,mol;C為組分?jǐn)?shù);P為系統(tǒng)中的相數(shù)目:上標(biāo)0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

該模型屬于非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃問題,其約束條件為質(zhì)量衡算約束方程、熱量平衡約束方程和組分非負(fù)約束條件[21-23]:

(11)

(12)

ni≥0

(13)

式中,bk為元素的物質(zhì)的量,mol;mjk為組分的原子矩陣;Qloss為熱量損失;H為焓值,kJ/kg;V為體積,m3;T為溫度,℃;feed為給入物質(zhì);prod為產(chǎn)物。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),氣化爐內(nèi)的Qloss設(shè)定為1.8%(占比),由Fortran語言輸入計(jì)算得到。由于RGibbs反應(yīng)器適用于反應(yīng)平衡較好的情況,而在實(shí)際產(chǎn)物中有碳未完全反應(yīng)情況。因此在進(jìn)入氣化爐反應(yīng)器(GASFI1)前,在煤的熱解出口設(shè)置一個(gè)分離器(CSEP1),將一部分碳(CCONV)單獨(dú)分離出來不參與反應(yīng)。分離器(CSEP1)的分離效率表征碳轉(zhuǎn)換率,可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)輸入。

氣化反應(yīng)后的液態(tài)灰渣在氣流作用下到達(dá)氣化爐水冷壁表面,部分灰渣(ASH2MIX)由分離器(ASHSEP)分離,形成固態(tài)渣保護(hù)層,其余液態(tài)渣與氣體一同進(jìn)入輻射廢鍋。氣化爐內(nèi)固態(tài)渣與水冷壁的傳熱中的降溫過程用換熱器(H-2)實(shí)現(xiàn),熱量傳遞到換熱器(COOL)可進(jìn)一步參與水冷壁(WW)換熱。熱粗合成氣(TOGASF2)在進(jìn)入輻射廢鍋(GASFI2)后由于溫度較高,進(jìn)一步發(fā)生氣化反應(yīng),由REquil反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)該過程。REquil反應(yīng)器根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行反應(yīng),按照化學(xué)平衡關(guān)系達(dá)到化學(xué)平衡,并同時(shí)達(dá)到相平衡。設(shè)定的主要發(fā)生的反應(yīng)為變換反應(yīng)式(7)。

反應(yīng)過后高溫粗合成氣(GASOUT)與熔渣(ASH)在混合器(CMIX)中與未反應(yīng)的碳(CCONV)混合,接收灰渣冷卻(COOL)放出熱量后,與輻射廢鍋內(nèi)水冷壁(B1301)換熱降溫。換熱過程用HeaterX模塊(R1301)實(shí)現(xiàn),加熱下降管(DOWN0)內(nèi)的給水,在上升管(UP0)內(nèi)產(chǎn)生的汽水混合物送入汽包(QB)。汽包中產(chǎn)生高壓蒸汽(STEAM0)送入蒸汽網(wǎng)管,汽包水位由補(bǔ)充水(FW0)流量控制。用分離器模塊(CSEP2)分離粗合成氣與灰渣。依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),規(guī)定灰渣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%。在設(shè)計(jì)模塊中通過控制分離器模塊(CSEP2)的分離效率使其滿足這一條件。輻射廢鍋內(nèi)灰渣(CLOSS)與氣化爐水冷壁上冷卻后灰渣(MIX2)在混合器(ASH-CARB)中混合后由激冷水浴(SLAG_M)冷卻?？刂评鋮s水(SLAG-H2O)流量使得激冷水浴后灰渣的溫度約為60 ℃。模型中所有的單元操作模型及用途見表1。

圖2 氣化爐模擬計(jì)算流程Fig.2 Flowsheet of gasifier simulation

表1 模型中ASPEN PLUS單元操作模型及用途Table 1 Representative unit operations models used in simulation

2.3 模型計(jì)算及驗(yàn)證

為了驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性,基于某投煤144 t/h 廢鍋流程粉煤氣化爐的輸入物流參數(shù)得到模擬值,將模型與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)用煤的工業(yè)分析與元素分析見表2。在模型中,入爐煤的粒徑分布輸入?yún)?shù)為:30 μm(50%)、60 μm(20%)、90 μm(30%),氣化爐物流輸入?yún)?shù)見表3。

采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模擬值進(jìn)行校核(表4),對(duì)比發(fā)現(xiàn),誤差在工程允許范圍內(nèi),證實(shí)模型有較好的精確度。

表2 煤的工業(yè)分析和元素分析Table 2 Ultimate and proximate analysis of the coal sample %

表3 氣化爐物流輸入?yún)?shù)Table 3 Stream input of the gasifier

表4 模擬值與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)比較Table 4 Comparison between on-site data and simulation results

3 影響因素分析

利用建立的模型,筆者分析了氧煤比、蒸汽煤比和碳轉(zhuǎn)化率對(duì)于粗合成氣的成分影響,并為運(yùn)行參數(shù)提供指導(dǎo)。其中,氧煤比為給入氧氣和煤的質(zhì)量流量之比,蒸汽煤比為給入蒸汽和煤的質(zhì)量流量之比。

3.1 氧煤比

在實(shí)際工業(yè)運(yùn)行中,在確定煤種的條件下,一般給煤量波動(dòng)范圍較小。為分析氧煤比對(duì)于合成氣組分的影響,在保持其他操作參數(shù)不變的情況下,較大幅度的改變氧氣流量,使氧煤比由0.2增至2.0。圖3為氧煤比對(duì)氣化溫度的影響。氧煤比低于0.5時(shí),氣化溫度隨著氧煤比的增加緩慢升高;氧煤比在0.5～0.9時(shí),氣化溫度隨著氧煤比的增加劇烈升高;氧煤比高于1.0時(shí),氣化溫度幾乎不隨氧煤比的增加而變化。

圖4為氧煤比對(duì)合成氣組分的影響。CO體積分?jǐn)?shù)隨著氧煤比的增加先升高后降低,在氧煤比為0.5時(shí)達(dá)到峰值;H2體積分?jǐn)?shù)也隨著氧煤比的升高先增加后降低,在氧煤比為0.2時(shí)達(dá)到峰值,當(dāng)氧煤比高于1.0時(shí)降低趨勢(shì)明顯變緩。由于CO體積分?jǐn)?shù)變化幅度顯著高于比H2,因此有效氣體(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)隨著氧煤比增加先增加后降低,在氧煤比為0.5時(shí)達(dá)到峰值。CO2和H2O體積分?jǐn)?shù)隨著氧煤比的增加先降低后升高,在氧煤比為0.5處達(dá)到最低值。其主要原因在于,當(dāng)氧煤低于0.5時(shí),碳的不完全燃燒反應(yīng)(式(1))占主導(dǎo)地位,生成大量CO;當(dāng)氧煤比高于0.5時(shí),反應(yīng)生成的CO和H2燃燒放熱,因此CO體積分?jǐn)?shù)減少,氣化溫度大幅升高,CO2體積分?jǐn)?shù)升高。當(dāng)氧煤比在0.5左右時(shí),粗合成氣中CO和H2的總體積分?jǐn)?shù)最高,但此時(shí)的氣化溫度低于1 000 ℃,低于大部分煤的灰熔融性,不利于氣化爐內(nèi)的排渣。因此,綜合考慮排渣和合成氣產(chǎn)率,在運(yùn)行時(shí)氧煤比最優(yōu)值為0.6左右。

圖3 氧煤比對(duì)氣化溫度的影響Fig.3 Effect of oxygen-coal ratio on gasification temperature

圖4 氧煤比對(duì)粗合成氣成分的影響Fig.4 Effect of oxygen-coal ratio on syngas compositions

3.2 蒸汽煤比

圖5 蒸汽煤比對(duì)氣化溫度的影響Fig.5 Effect of steam-coal ratio on gasification temperature

在保持其他操作參數(shù)不變的情況下,通過控制蒸汽流量來改變蒸汽煤比。圖5為蒸汽煤比對(duì)氣化溫度的影響。當(dāng)蒸汽煤比增加時(shí),氣化溫度幾乎線性降低。圖6為蒸汽煤比對(duì)合成氣組分的影響。當(dāng)蒸汽煤比增加時(shí),H2、CO2以及H2O體積分?jǐn)?shù)均增加,CO和合成氣中有效氣體的體積分?jǐn)?shù)降低。

圖6 蒸汽煤比對(duì)粗合成氣成分的影響Fig.6 Effect of steam-coal ratio onsyngas compositions

蒸汽煤比的增加體現(xiàn)在蒸汽流量的增加。由勒夏特列原理可知,當(dāng)平衡被破壞時(shí),反應(yīng)會(huì)向減緩該變化的方向移動(dòng)。水煤氣反應(yīng)(式(6))和變換反應(yīng)(式(7))的反應(yīng)物均包含H2O,當(dāng)蒸汽流量增加時(shí),反應(yīng)均向正反應(yīng)方向移動(dòng);甲烷燃燒反應(yīng)(式(5))與氫氣燃燒反應(yīng)(式(6))生成物中包含H2O,當(dāng)蒸汽流量增加時(shí),反應(yīng)均向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。水煤氣反應(yīng)和變換反應(yīng)為吸熱反應(yīng),而甲烷燃燒反應(yīng)與氫氣燃燒反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨2個(gè)吸熱反應(yīng)向正平衡方向,放熱反應(yīng)向逆平衡移動(dòng),氣化溫度也隨之降低。

而水煤氣反應(yīng)和變換反應(yīng)是產(chǎn)生H2的主要反應(yīng),氫氣燃燒反應(yīng)(式(4))是H2主要消耗反應(yīng),因此,蒸汽煤比的增加有利于H2體積分?jǐn)?shù)增加。水煤氣反應(yīng)生成CO,而變換反應(yīng)消耗CO,但爐內(nèi)溫度的降低進(jìn)一步抑制了還原反應(yīng)(式(8)),因此CO體積分?jǐn)?shù)隨著蒸汽煤比的增加而降低。由于CO體積分?jǐn)?shù)的降幅大于H2的增幅,因此有效氣體(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)隨著蒸汽煤比的增加而減少。

3.3 碳轉(zhuǎn)化率

由于該模型考慮了碳在氣化爐內(nèi)不轉(zhuǎn)換完全的情況,在其他操作條件不變的情況下,通過改變參與反應(yīng)的碳比例,分析碳轉(zhuǎn)化率對(duì)于氣化過程的影響。圖7為碳轉(zhuǎn)換率對(duì)氣化溫度的影響。氣化反應(yīng)溫度隨著碳轉(zhuǎn)化率的增加而降低。圖8為碳轉(zhuǎn)換率對(duì)粗合成氣成分的影響。在粗合成氣中,CO、H2體積分?jǐn)?shù)均隨著碳轉(zhuǎn)換率的增加而增加,有效氣體體積分?jǐn)?shù)也相應(yīng)增加。CO2和H2O體積分?jǐn)?shù)隨著碳轉(zhuǎn)化率的增加而降低。

碳轉(zhuǎn)換率的提高促進(jìn)了碳的氧化反應(yīng)(式(1))和水煤氣反應(yīng)(式(6)),使得CO和H2體積分?jǐn)?shù)升高,同時(shí)也抑制了燃燒反應(yīng)(式(2)～(5)),CO2和H2O 體積分?jǐn)?shù)減少,因此降低了氣化反應(yīng)溫度。碳轉(zhuǎn)化率的升高在所建立的模型中意味著進(jìn)入平衡反應(yīng)器的煤量增加,可視為蒸汽煤比的降低和氧煤比降低的雙重作用,可由3.1和3.2節(jié)分析結(jié)果解釋2種影響疊加效果。一方面,在蒸汽流量不變的情況下,碳轉(zhuǎn)換率的升高等效于蒸汽煤比的降低。計(jì)算可得,在圖7模擬工況條件下,碳轉(zhuǎn)化率由90%增到99.9%可等效于蒸汽煤比從0.324降低到0.303。由圖5可知,氣化溫度隨著蒸汽煤比的降低而升高,粗合成氣中有效氣體體積分?jǐn)?shù)隨著蒸汽煤比降低而升高,其中作為主導(dǎo)成分的CO體積分?jǐn)?shù)隨著氧煤比的降低而升高,H2、H2O、CO2體積分?jǐn)?shù)隨著氧煤比的降低而降低。另一方面,在氧氣流量不變的情況下,碳轉(zhuǎn)化率的升高相當(dāng)于氧煤比的降低。計(jì)算可得,在圖7模擬工況條件下,碳轉(zhuǎn)化率由90%增到99.9%可等效為氧煤比從0.846降到0.792,遠(yuǎn)高于臨界值0.5。因此,在此范圍內(nèi),氣化反應(yīng)溫度隨著氧煤比的降低而升高,H2、CO和粗合成氣中有效氣體體積分?jǐn)?shù)隨著氧煤比的降低而升高,CO2體積分?jǐn)?shù)隨著氧煤比的降低而降低。

圖7 碳轉(zhuǎn)化率對(duì)于氣化溫度的影響Fig.7 Effect of carbon conversion on gasification temperature

圖8 碳轉(zhuǎn)化率對(duì)于粗合成氣成分的影響Fig.8 Effect of carbon conversion onsyngas compositions

在圖8模擬工況范圍內(nèi),等效的氧煤比降低和蒸汽煤降低比對(duì)于CO體積分?jǐn)?shù)的影響相同,因此CO體積分?jǐn)?shù)隨著碳轉(zhuǎn)化率的升高而升高。而在圖8模擬工況范圍內(nèi),等效的氧煤比降低和蒸汽煤降低比對(duì)于H2體積分?jǐn)?shù)的影響相反,但氧煤比的變化對(duì)H2體積分?jǐn)?shù)的影響更為劇烈,因此,H2、粗合成氣有效成分體積分?jǐn)?shù)均隨著碳轉(zhuǎn)化率的增加而增加。碳轉(zhuǎn)換率是影響氣化產(chǎn)物的重要因素,因此必須將其考慮在流程模型中。

4 結(jié) 論

(1)基于Aspen Plus建立了包含廢鍋流程的粉煤氣化爐流程模型,并驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。

(2)氧煤比從0.2增到2.0的工況范圍內(nèi),氣化溫度隨著氧煤比的增加而升高,最終穩(wěn)定在2 500 ℃。氧煤比低于0.5時(shí),氣化溫度隨著氧煤比的增加緩慢增長(zhǎng);氧煤比在0.5～0.9時(shí),氣化溫度隨著氧煤比的增加劇烈增長(zhǎng);氧煤比高于1.0時(shí),氣化溫度幾乎不隨氧煤比的增加而變化。氣化爐出口粗合成氣有效成分隨著氧煤比的增加先升高后降低,在氧煤比為0.5左右時(shí)達(dá)到峰值。但氧煤比為0.5時(shí)氣化溫度過低,低于絕大數(shù)煤灰熔融性,不利于后續(xù)排渣。綜合考慮排渣和合成氣產(chǎn)率,最佳氧煤比為0.6左右。

(3)蒸汽煤比在0.083～0.500時(shí),隨著蒸汽煤比的增加,氣化溫度從1 564.6 ℃降到1 304.9 ℃,氣化爐出口粗合成氣的有效成分體積分?jǐn)?shù)從85.8%減少到65.4%。

(4)碳轉(zhuǎn)化率在90.0%～99.9%時(shí),隨著碳轉(zhuǎn)化率的增加,氣化溫度從1 643.6 ℃降到1 401.8 ℃。氣化爐出口粗合成氣有效氣體體積分?jǐn)?shù)從65.8%增到74.0%。