摘要：利用 PRO ／ Ⅱ化工模拟软件，对水煤浆气化和粉煤气化过程进行模拟，并将模拟计算值与实际运行值进行比较，误差小于 2%，模型基本可靠。考察了氧煤比、煤浆浓度以及不同载气对气化反应的影响。结果表明：在合理的气化温度区间内，低氧煤比有利于获得较高的有效气产量和冷煤气效率；在有效气产量相等条件下，全焦工况的氧煤比最大，掺焦次之，全煤工况最小；煤浆浓度的增加，有助于提高合成气中有效气组成以及产量；在气化温度一定的条件下，氧煤比随着煤浆浓度的增加而降低，煤浆浓度每提高 1%，氧煤比下降 1%，有效气产量增加 1%；CO2作为载气可以提高合成气中 CO 含量以及有效气产量；粉煤气化的冷煤气效率高于水煤浆气化，可以达到 80%以上。
关键词：水煤浆气化 粉煤气化 PRO ／ Ⅱ 模拟
1 概述
煤气化是煤质中有机质在一定温度及压力下与气化剂（如蒸汽、空气或氧气等）发生一系列化学反应， 将固体煤转化成合成气， 同时副产蒸汽、焦油、灰渣等产品的过程。煤气化技术的发展已经有150 余年 ，形成了固定床 、流化床和气流床三种技术流派［1］。其中以水煤浆或干粉煤为原料的气流床加压气化是现代主流气化技术。水煤浆气化技术典型代表为 GE 单喷嘴气化技术、多喷嘴对置式气化技术、E-GAS 两段气化技术以及多元料浆气化技术。粉煤气化技术典型代表为 Shell 气化技术、GSP气化技术［2］、航天炉气化技术及 SE-东方炉气化技术。
2 煤气化原理
煤气化是一个复杂的热化学过程，主要包括 4个转化步骤：①煤的裂解，煤在 350~800 ℃发生快速热裂解反应，释放出 CO、H2O、CH4、H2、焦油等有机挥发分，热解速率取决于气化温度、压力、煤粒大小等；②部分氧化燃烧，消耗氧产生热量，为气化反应提供热量，生成 CO 和 CO2；③碳的转化 ，为吸热反应，将碳、CO2和H2O 转化成合成气（CO+H2）；④炉渣的生成和排出， 有些需加助熔剂调节炉渣黏度。依据气化条件（温度、压力和煤质等）不同，反应程度也各不相同，氧化燃烧反应为气化反应提供大部分热量。除了上述主反应外，煤中含有硫、氮、氯及其他有害成分，也在气化反应的还原性气氛中转化为 H2S、N2、NH3、HCN、HCl 等物质。
通过采用 PRO ／ Ⅱ软件对煤气化进行模拟，根据气化技术特点，建模时需要对气化过程进行适当处理，将气化炉分解成多个单元模型，通过反复核算、改进，建立起分别适用于水煤浆和粉煤气化技术的计算模型。
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