ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ И БИОМАССЫ В ПОТОЧНОМ ГАЗОГЕНЕРАТОРЕ С ПАРОКИСЛОРОДНЫМ ДУТЬЕМ

И.Г. Донской

doi:10.14529/power180302

Авторы

И.Г. Донской Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, г. Иркутск

DOI:

https://doi.org/10.14529/power180302

Ключевые слова:

газификация, уголь, биомасса, численное моделирование

Аннотация

Процесс газификации биомассы (древесной, сельскохозяйственной и т. д.) может быть неустойчивым из-за низкой теплоты сгорания, а также сопровождаться образованием значительного количества смолы. Поэтому добавление угля способствует повышению эффективности переработки биомассы.
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.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

De S., Agarwal A.K., Moholkar V.S., Thallada B. (eds.) Coal and Biomass Gasification. Recent Advances and Future. Springer, 2018. 524 p. DOI: 10.1007/978-981-10-7335-9

Wang T., Stiegel G. (Eds.) Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) Technologies. Woodhead Publ., 2017. 929 p.

DOI: 10.1016/B978-0-08-100167-7.00001-9

Van der Drift B. Biomass gasification in the Netherlands. ECN-E-13-032. Petten: ECN, 2013. 33 p.

Sofia D., Llano P.C., Giuliano A., Hernandez M.I., Pena F.G., Barletta D. Co-Gasification of Coal-Petcoke and Biomass in the Puertollano IGCC Power Plant. Chemical Engineering Research and Design, 2014, vol. 92, pp. 1428–1440. DOI: 10.1016/j.cherd.2013.11.019

Thattai A.T., Oldenboek V., Schoenmakers L., Woudstra T., Aravind P.V. Experimental Model Validation and Thermodynamic Assessment on High Percentage (up to 70%) Biomass Co-Gasification at the 253 MWe Integrated Gasification Combined Cycle Power Plant in Buggenum, The Netherlands. Applied Energy, 2016, vol. 168, pp. 381–393. DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.01.131

Ali D.A., Gadalla M.A., Abdelaziz O.Y., Hulteberg C.P., Ashour F.H. Co-Gasification of Coal and Biomass Wastes in an Entrained Flow Gasifier: Modelling, Simulation and Integration Opportunities. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2017, vol. 37, pp. 126–137. DOI: 10.1016/j.jngse.2016.11.044

Jeong H.J., Hwang I.S., Park S.S., Hwang J. Investigation on Co-Gasification of Coal and Biomass in Shell Gasifier by Using a Validated Gasification Model. Fuel, 2017, vol. 196, pp. 371–377. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.01.103

Kobayashi N., Suami A., Itaya Y. Co-Gasification Behaviour of Woody Biomass and Coal in an Entrained Down-Flow Gasifier. Journal of Chemical Engineering of Japan, 2017, vol. 50, no. 11, pp. 862–870. DOI: 10.1252/jcej.16we266

Fang X., Jia L. Experimental Study on Ash Fusion Characteristics of Biomass. Bioresource Technology, 2012, vol. 104, pp. 769–774.

DOI: 10.1016/j.biortech.2011.11.055

Mallick D., Mahanta P., Moholkar V.S. Co-Gasification of Coal and Biomass Blends: Chemistry and Engineering. Fuel, 2017, vol. 204, pp. 106–128. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.05.006

Long III H.A., Wang T. Parametric Techno-Economic Studies of Coal/Biomass Co-Gasification for IGCC Plants with Carbon Capture Using Various Coal Ranks, Fuel-Feeding Schemes, and Syngas Cooling Methods. International Journal of Energy Research, 2016, vol. 40, no. 4, pp. 473–496. DOI: 10.1002/er.3452

Донской И.Г. Математическое моделирование реакционной зоны газогенератора типа Shell-Prenflo с помощью моделей последовательных равновесий. Химия твердого топлива. 2016. № 3. С. 54–59. [Donskoi I.G. Mathematical Modeling of the Reaction Zone of a Shell-Prenflo Gasifier with the Use of the Models of Sequential Equilibrium. Solid Fuel Chemistry, 2016, vol. 50, no. 3, pp. 191–196.] DOI: 10.3103/S0361521916030034

Gazzani M., Manzolini G., Macchi E., Ghoniem A.F. Reduced Order Modeling of the Shell-Prenflo Entrained Flow Gasifier. Fuel, 2013, vol. 104, pp. 822–837. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.06.117

Tremel A., Spliethoff H. Gasification Kinetics during Entrained flow Gasification. Part III: Modelling and Optimization of Entrained Flow Gasifiers. Fuel, 2013, vol. 107, pp. 170–182. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.01.062

Hwang M., Song E., Song J. One-Dimensional Modeling of an Entrained Coal Gasification Process Using Kinetic Parameters. Energies, 2016, vol. 9, article no. 99, 21 p. DOI: 10.3390/en9020099

Дектерев А.А., Осипов П.В., Чернецкий М.Ю., Рыжков А.Ф. Влияние скорости предварительного нагрева угольной пыли на реакционную способность коксового остатка. Химия твердого топлива. 2017. № 1. С. 21–27. [Dekterev A.A., Osipov P.V., Chernetskiy M.Y., Ryzhkov A.F. Effect of the Rate of Pulverized Coal Preheating on Char Reactivity. Solid Fuel Chemistry, 2017, vol. 51, no. 1, pp. 17–23.] DOI: 10.3103/S0361521917010037

Козлов А.Н., Свищев Д.А., Худякова Г.И., Рыжков А.Ф. Кинетический анализ термохимической конверсии твердых топлив (обзор). Химия твердого топлива. 2017. № 4. С. 12–21. [Kozlov A.N., Svishchev D.A., Khudiakova G.I., Ryzhkov A.F. A Kinetic Analysis of the Thermochemical Conversion of Solid Fuels (A Review). Solid Fuel Chemistry, 2017, vol. 51, no. 4, pp. 205–213.] DOI: 10.3103/S0361521917040061

Kaganovich B.M., Keiko A.V., Shamansky V.A. Equilibrium Thermodynamic Modeling of Dissipative Macroscopic Systems. Advances in Chemical Engineering, 2010, vol. 39, no. C, pp. 1–74. DOI: 10.1016/S0065-2377(10)39001-6

Pajarre R., Koukkari P., Kangas P. Constrained and Extended Free Energy Minimisation for Modelling of Processes and Materials. Chemical Engineering Science, 2016, vol. 146, pp. 244–258. DOI: 10.1016/j.ces.2016.02.033

Ding L., Zhang Y., Wang Z., Huang J., Fang Y. Interaction and Its Induced Inhibiting or Synergistic Effects during Co-Gasification of Coal Char and Biomass Char. Bioresource Technology, 2014, vol. 173, pp. 11–20. DOI: 10.1016/j.biortech.2014.09.007

Tchapda A.H., Pisupari S.B.V. A Review of Thermal Co-Conversion of Coal and Biomass/Waste. Energies, 2014, vol. 7, pp. 1098–1148. DOI: 10.3390/en7031098

Svishchev D.A., Kozlov A.N., Donskoy I.G., Ryzhkov A.F. A Semi-Empirical Approach to the Thermodynamic Analysis of Downdraft Gasification. Fuel, 2016, vol. 168, pp. 91–106. DOI: 10.1016/j.fuel.2015.11.066

Seggiani M. Modelling and Simulation of Time Varying Slag Flow in a Prenflo Entrained-Flow Gasifier. Fuel, 1998, vol. 77, no. 14, pp. 1611–1621. DOI: 10.1016/S0016-2361(98)00075-1

Biagini E. Study of the Equilibrium of Air-Blown Gasification of Biomass to Coal Evolution Fuels. Energy Conversion and Management, 2016, vol. 128, pp. 120–133. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.09.068

Roberts, D.G., Harris D.J., Tremel A., Ilyushechkin A.Y. Linking Laboratory Data with Pilot Scale Entrained Flow Coal Gasification Performance. Part 2: Pilot Scale Testing. Fuel Processing Technology, 2012, vol. 94, no. 1, pp. 26–33. DOI: 10.1016/j.fuproc.2011.10.011