基于等离子气化煤的化工动力系统优化

武文韬 杨巨生

（1.陕西能源电力运营有限公司；2.太原理工大学电气与动力工程学院）

甲醇是一种重要的化工原料，在我国大多来源于煤炭但煤制甲醇技术的转化率不够高，余热、弛放气多，污染大等问题没有有效解决。 近年来， 耗煤大户亚临界火电站降负荷运行已成常态，这直接导致效率下降，能量利用率低。 为实现煤炭的高效清洁利用，等离子气化煤［1］是一种不错的选择， 等离子体的高温高活性粒子的特点，为更加高效地利用煤炭提供了条件，但不可忽视的是其耗电大、余热多的缺点。 因此，笔者在其他学者研究的基础上［2］，以能量梯级利用为指导原则，提出了以等离子气化煤为核心的甲醇电联产系统，并借助Aspen Plus 模拟分析，旨在降低能量损失，提高煤炭的利用效率。

1 化工系统的模拟

电弧等离子体具有高温、高能、高活性的特点，工业中利用此技术能够使复杂化学反应快速发生，避免了气化过程中大量的副反应，提高了产品品质［3］。 因此利用交流电产生等离子体技术原理， 构建了一种新的等离子技术气化煤的装置， 模型如图1 所示，RYield 模块模拟煤在DECOMP 中放出挥发分， 生成半焦的过程；RGibbs 模拟气化区LTZ、ITZ、HTZ 与L2， 半焦与在 其 中 反 应 生 成 合 成 气［4，5］；SEP2 用 于 分 离 合 成气与煤渣。 结合实验参数［6］对模型的气化结果进行检验校对， 使其满足相同情况下的实验结果。输入低位发热量为29.56 MJ/kg 的烟煤， 物性方法采用NRTL。 制甲醇系统用低压合成塔［7］，压力控制在5～7 MPa， 物性方法采用IDEAL。 RYield模拟合成器REAC，产物在Flash 模块中（S1、S2）分离成粗甲醇20、27 与弛放气21 和28， 弛放气一部分循环回合成塔中，模型如图2 所示。……