Análisis numérico de las características de temperatura de un reactor de lecho fluidizado de carbón-agua supercrítica para la producción de hidrógeno
Autores: Wang, Shiqi; Xie, Rong; Liu, Jiali; Zhao, Pu; Liu, Haitao; Wang, Xiaofang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis numérico de las características de temperatura de un reactor de lecho fluidizado de carbón-agua supercrítica para la producción de hidrógeno
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Gasificación de agua supercrítica
Carbón
Producción de hidrógeno
Simulación numérica
Reactor
Temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La gasificación de carbón en agua supercrítica (SCWG) es una tecnología prometedora de carbón limpio, que descarta la combustión tradicional del carbón y la reacción de oxidación para liberar dióxido de carbono y otros contaminantes, y reemplaza el carbón con una reacción de reducción de gasificación en agua supercrítica para convertir finalmente el carbón en un producto gaseoso rico en hidrógeno sin emisiones netas de dióxido de carbono y sin emisiones de contaminantes, y por lo tanto ha recibido mucha atención en los últimos años. Sin embargo, las condiciones experimentales del carbón en el reactor de hidrógeno son duras, costosas y no fáciles de visualizar y analizar, por lo que el cálculo numérico y el análisis de simulación son importantes para el diseño, optimización y escalado industrial del reactor. Con el fin de estudiar el efecto del campo de temperatura en la tasa de producción de hidrógeno del reactor de producción de hidrógeno por gasificación de agua supercrítica de carbón, se desarrolla un modelo de cálculo de simulación numérica para este reactor en este documento. Al comparar los datos experimentales en la literatura, el error relativo máximo del rendimiento del producto de gasificación por kg de carbón entre ambos es inferior al 5%, lo que verifica la precisión del modelo construido y el método numérico adoptado en este documento. Sobre esta base, se investigaron en profundidad los efectos de la temperatura del agua supercrítica y la temperatura de la pulpa de carbón en los productos de gasificación y la tasa de reacción del reactor. Los resultados muestran que aumentar la temperatura del agua supercrítica es beneficioso para mejorar la eficiencia de producción de hidrógeno del reactor, mientras que la alta temperatura de la pulpa de carbón no favorece una reacción adecuada, reduciendo así la eficiencia de producción de hidrógeno. Para el reactor de hidrógeno por gasificación de agua supercrítica de carbón estudiado en este documento, la temperatura ideal del agua supercrítica es de 850 a 900 K, y la temperatura ideal de la pulpa de carbón es de 400 a 450 K. Las conclusiones de este documento pueden proporcionar alguna referencia para estudios posteriores de escalado industrial del reactor.
Descripción
La gasificación de carbón en agua supercrítica (SCWG) es una tecnología prometedora de carbón limpio, que descarta la combustión tradicional del carbón y la reacción de oxidación para liberar dióxido de carbono y otros contaminantes, y reemplaza el carbón con una reacción de reducción de gasificación en agua supercrítica para convertir finalmente el carbón en un producto gaseoso rico en hidrógeno sin emisiones netas de dióxido de carbono y sin emisiones de contaminantes, y por lo tanto ha recibido mucha atención en los últimos años. Sin embargo, las condiciones experimentales del carbón en el reactor de hidrógeno son duras, costosas y no fáciles de visualizar y analizar, por lo que el cálculo numérico y el análisis de simulación son importantes para el diseño, optimización y escalado industrial del reactor. Con el fin de estudiar el efecto del campo de temperatura en la tasa de producción de hidrógeno del reactor de producción de hidrógeno por gasificación de agua supercrítica de carbón, se desarrolla un modelo de cálculo de simulación numérica para este reactor en este documento. Al comparar los datos experimentales en la literatura, el error relativo máximo del rendimiento del producto de gasificación por kg de carbón entre ambos es inferior al 5%, lo que verifica la precisión del modelo construido y el método numérico adoptado en este documento. Sobre esta base, se investigaron en profundidad los efectos de la temperatura del agua supercrítica y la temperatura de la pulpa de carbón en los productos de gasificación y la tasa de reacción del reactor. Los resultados muestran que aumentar la temperatura del agua supercrítica es beneficioso para mejorar la eficiencia de producción de hidrógeno del reactor, mientras que la alta temperatura de la pulpa de carbón no favorece una reacción adecuada, reduciendo así la eficiencia de producción de hidrógeno. Para el reactor de hidrógeno por gasificación de agua supercrítica de carbón estudiado en este documento, la temperatura ideal del agua supercrítica es de 850 a 900 K, y la temperatura ideal de la pulpa de carbón es de 400 a 450 K. Las conclusiones de este documento pueden proporcionar alguna referencia para estudios posteriores de escalado industrial del reactor.