煤炭气化技术作为煤炭洁净转化的龙头和关键技术,在煤炭高效利用中占有重要位置,流化床煤气化技术由于气化温度适中、煤气品质好、煤种适应性广等优点得到广泛关注。在众多流化床气化技术中,中国科学院工程热物理研究所自主研发的循环流化床煤气化技术已有广泛的工业应用,积累了大量的运行数据。但是由于工业运行条件的限制,研究只能在一定范围的操作参数内开展,无法获得不同操作条件与煤种下气化结果的变化规律,同时工艺存在气化细粉灰含碳量高,系统碳转化率低的问题,仍需进一步优化。通过试验法对工艺进行优化时,由于试验煤种及操作条件的多样性,所需周期较长,成本较大,只能针对部分工况进行试验研究,所以在工业运行中许多操作参数的确定与优化多凭经验确定,限制了循环流化床煤气化工艺的进一步优化。利用流程模拟软件对系统进行建模可以获得不同操作条件下的气化结果,对试验无法获得的工况进行分析,最终得到不同操作条件与煤种下气化结果的变化规律。本文以循环流化床工业气化炉为研究对象,利用Aspen Plus软件建立循环流化床煤气化模型,通过工业数据验证模型的准确性,利用模型研究氧煤比、蒸汽煤比、气化压力、空气/蒸汽预热温度、散热量对主要气化指标的影响,研究结果表明:氧煤比的增加使煤气热值明显降低,冷煤气效率先增加再减小;蒸汽煤比的增加使煤气热值和冷煤气效率略有降低;气化压力的增加使煤气热值略有增加,冷煤气效率略有减小;空气/蒸汽预热温度的增加使煤气热值减小,冷煤气效率明显增加;散热比例的增加使煤气热值和冷煤气效率均明显减小;并对不同氧煤比下空气/蒸汽预热温度对主要气化指标的影响进行分析,固定空气/蒸汽预热温度时,随着氧煤比的增加,煤气热值减小,冷煤气效率增加;固定氧煤比时,随着空气/蒸汽预热温度的增加,冷煤气效率增加。利用正交实验研究氧煤比、蒸汽煤比、气化压力、空气/蒸汽预热温度对主要气化指标的影响权重,研究结果表明:氧煤比对有效气含量、煤气热值、冷煤气效率、煤气产率、比煤耗的影响作用均占首位;蒸汽煤比对煤气热值的影响作用占第二位,对其他气化指标的影响作用均占最后一位;气化压力对煤气产率和比氧耗的影响作用占第二位;空气/蒸汽预热温度对比氧耗的影响作用占首位,对有效气含量、冷煤气效率、煤气产率、比氧耗的影响作用占第二位。因此以上四种因素中氧煤比和空气/蒸汽预热温度对主要气化指标的影响作用较大。在己建立的循环流化床煤气化模型上,增加气化细粉灰燃烧过程,并将燃烧产生的高温烟气重新通入气化炉中,改变燃烧时的过量空气系数、氧气浓度以及烟气返回比例,分别对偌金煤、朔州煤以及山铝神木煤进行分析,研究结果表明:偌金煤与山铝神木煤的气化细粉灰含碳量较高,空气气氛下可以达到熔融状态,为保证熔融炉温度高于灰熔融特性温度,偌金煤和山铝神木煤的过量空气系数需在0.7以上,随着过量空气系数的增加,煤气热值和冷煤气效率均减小,熔融炉温度增加;在过量空气系数为0.7时,为保证液态排渣,氧气浓度需在30%以上;改变偌金煤高温烟气返回气化炉的比例时,随着烟气返回比例的增加,煤气产率和冷煤气效率增加。朔州煤由于气化细粉灰含碳量较低,因此需增加氧气浓度才能保证熔融炉温度高于灰熔融特性温度,纯氧气氛下冷煤气效率和煤气热值随着过量氧气系数的增加而减小,为保证熔融炉温度,过量氧气系数需在0.7以上;过量空气系数为1.1时,随着氧气浓度的增加,煤气热值、冷煤气效率和熔融炉温度增加,氧气浓度在30%以上时能保证液态排渣。