Влияние параметров дутья на эффективность ступенчатого процесса высокотемпературной пылеугольной газификации

Влияние параметров дутья на эффективность ступенчатого процесса высокотемпературной пылеугольной газификации

Автор: Донской Игорь Геннадьевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Теплоэнергетика

Статья в выпуске: 1 т.20, 2020 года.

Бесплатный доступ

Газификация обычно рассматривается как типичный представитель чистых угольных технологий из-за низких удельных выбросов при небольших затратах на очистку. Возможность сочетания энергетического и химического производств (в первую очередь синтеза жидких углеводородов и оксигенатов, водорода) на базе одного термохимического процесса открывает перспективы создания экологичных многоцелевых установок с запасанием и экспортом химической энергии. Эффективные процессы газификации требуют достижения высоких температур, которое может быть обеспечено разными способами (уменьшение доли балласта, предварительный подогрев). В работе с помощью математического моделирования в разных физических постановках (равновесной и диффузионно-кинетической) проводится анализ режимов работы высокотемпературного ступенчатого газогенератора в широком диапазоне условий. В результате расчетов определены основные характеристики процесса газификации (характерные температуры, состав генераторного газа) и их зависимость от управляющих параметров (удельный расход дутьевого пара; начальная температура воздуха; распределение топлива по ступеням; концентрация кислорода в дутье). С учетом кинетических и технологических ограничений выделяются эффективные режимы газификации, использование которых целесообразно для перспективных энергоустановок.

Еще

Газификация угольной пыли, ступенчатая газификация, высокотемпературные процессы, математическое моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/147234036

IDR: 147234036   |   DOI: 10.14529/power200102

Список литературы Влияние параметров дутья на эффективность ступенчатого процесса высокотемпературной пылеугольной газификации

  • Wang, T. Integrated gasification combined cycle (IGCC) technologies / T. Wang, G. Stiegel. -Woodhead Publ., 2017. - 929p.
  • Анализ технологических решений для ПГУ с внутрицикловой газификацией / под ред. А. Ф. Рыжкова. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. -564 c.
  • Grabner, M. Performance and exergy analysis of the current developments in coal gasification technology /M. Grabner, B. Meyer // Fuel. - 2014. - Vol. 116. -P. 910-920. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.02.045
  • Yoshikawa, K. High temperature gasification of coal, biomass, and solid wastes / K. Yoshikawa // Proc. 2nd Intl. Seminar on High Temperature Air Combustion. - 2000. - P. 20.
  • Gasification performance of coals using high temperature air / S. Sugiyama, N. Suzuki, Y. Kato et al. // Energy. - 2005. - Vol. 30, no. 2-4. - P. 399-413. DOI: 10.1016/j.energy.2004.06.001
  • Som, S.K. Thermodynamic irreversibilities and exergy balance in combustion processes / S.K. Som, A. Datta //Prog. Energy Comb. Sci. - 2008. - Vol. 34. -P. 351-376. DOI: 10.1016/j.pecs.2007.09.001
  • Development of coal gasification system for producing chemical synthesis source gas / T. Hashimoto, K. Sakamoto, K. Ota et al. // Mitsubishi Heavy Industries Tech. Rev. - 2010. - Vol. 47, no. 4. -P. 27-32.
  • Kaneko, S. Integrated Coal Gasification Combined Cycle: A Reality, Not a Dream / S. Kaneko // Journal of Energy Engineering. - 2016. - Vol. 142, no. 2. E4015018. DOI: 10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000312
  • Development of a Heating Process of a Slag-Tapping Hole by Syngas Burning in a 150 t/d En-trained-Bed Coal Gasifier / T. Ishiga, T. Kumagai, M. Utano et al. // Energy Fuels, 2019. - Vol. 33, no. 4. -P. 3557-3564. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.8b04341
  • Guiffrida, A. hermodynamic analysis of air-blown gasification for IGCC applications / A. Guiffrida, M.C. Romano, G. Lozza //Applied Energy. - 2011. - Vol. 88. - P. 3949-3958. DOI: 10.1016/j. apenergy.2011. 04.009
  • Рыжков, А.Ф. Выбор схемы подготовки рабочего тела газовой турбины для ПГУ с внутрицикловой газификацией угля / А.Ф. Рыжков, С.И. Гордеев, Т. Ф. Богатова // Теплоэнергетика. -2015. - № 11. - С. 32-37.
  • Ryzhkov, A. Technological solutions for an advanced IGCC plant / A. Ryzhkov, T. Bogatova, S. Gordeev // Fuel. - 2018. - Vol. 214. - P. 63-72. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.10.099
  • Асланян, Г.С. Влияние параметров парокислородного дутья на газификацию углерода / Г.С. Асланян, И.Ю. Гиневская, Э.Э. Шпильрайн // Химия твердого топлива. - 1984. - № 1. -С. 90-98.
  • Messerle, V.E. Plasma coal conversion including mineral mass utilization / V.E. Messerle, A.B. Ustimenko, O.A. Lavrichshev // Fuel. - 2017. -Vol. 203. - P. 877-883. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.05.037
  • High temperature air-blown woody biomass gasification model for the estimation of an entrained down-flow gasifier / N. Kobayashi, M. Tanaka, G. Piao et al. // Waste Management. - 2009. - Vol. 29, no. 1. -P. 245-251. DOI: 10.1016/j.wasman.2008.04.014
  • Effect of hydrogen gas addition on combustion characteristics of pulverized coal / Y. Ueki, R. Yoshiie, I. Naruse, S. Matsuzaki // Fuel Processing Technology. - 2017. - Vol. 161. - P. 289-294. DOI: 10.1016/j.fuproc. 2017.02.034
  • Микула, В.А. Анализ возможности создания системы нагрева воздуха для ПГУ с внутри-цикловой газификацией твердого топлива / B.А. Микула, А. Ф. Рыжков, Н.В. Вальцев // Теплоэнергетика. - 2015. - № 11. - С. 9-14.
  • Клер, А.М. Оптимизационные исследования парогазовой установки с газификацией угля и высокотемпературным подогревом дутьевого воздуха / А.М. Клер, А.Ю. Маринченко, Ю.М. Потанина // Известия Томского политехнического университета. Инжириниг георесурсов. - 2019. -Т. 330, № 3. - С. 7-17.
  • Донской, И.Г. Численное исследование режимов работы одноступенчатого поточного газогенератора с паровоздушным дутьем / И.Г. Донской // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2017. - Т. 17, № 3. - С. 13-23. DOI: 10.14529/powerl 70302
  • Donskoy, I.G. Reduced Order Modelling of Pulverized Coal Staged Gasification: Influence of Primary and Secondary Fuel Ratio / I.G. Donskoy, D.A. Svishchev, A.F. Ryzhkov // Energy Systems Research. - 2018. - Vol. 1, no. 4. - P. 27-35. DOI: 10.25729/esr.2018.04.0003
  • Numerical study of HCN and NH3 reduction in a two-stage entrained flow gasifier by implementing MILD combustion / M. Xu, Y. Tu, A. Zhou et al. // Fuel. - 2019. - Vol. 251. - P. 482-495. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.03.135
  • Numerical analysis on the influential factors of coal gasification performance in two-stage entrained flow gasifier / L. Wang, Y. Jia, S. Kumar et al. //Applied Thermal Engineering. - 2017. - Vol. 112. - P. 16011611. DOI: 10.1016/j. applthermaleng. 2016.10.122
  • Шаманский, В.А. Модель выгорания угольной частицы в поточном реакторе для термохимической конверсии твердого топлива / В.А. Шаманский, И.Г. Донской // Теоретические основы химической технологии. - 2017. - Т. 51, № 2. - C. 182-188.
  • Frank-Kamenetskii, D.A. Diffusion and Heat Exchange in Chemical Kinetics / D.A. Frank-Kamenetskii. - Princeton Univ. Press, 2015. -370 p.
  • McBride, B.J. NASA Glenn Coefficients for Calculating Thermodynamic Properties of Individual Species (NASA\TP-2002-211556) / B.J. McBride, M.J. Zehe, S. Gordon. - Cleveland: Glenn Research Center, 2002.
  • Numerical study on entrained-flow gasification performance using combined slag model and experimental characterization of slag properties / D. Safronov, T. Forster, D. Schwitalla et al. // Fuel Processing Technology. - 2017. - Vol. 161. -P. 62-75. DOI: 10.1016/j.fuproc.2017.03.007
  • Thermodynamic efficiency of IGCC plant with overheated cycle air and two-stage gasification / D. Svishchev, A. Keiko, I. Donskoy et al. // Sustainable Energy for a Resilient Future: Proceedings of the 14th International Conference on Sustainable Energy Technologies, 25-27 August 2015, Nottingham, UK. -University of Nottingham: Architecture, Energy & Environment Research Group, 2016. - Vol. 1. -P. 112-117.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp