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Keywords:

  • coal;
  • coal gasification;
  • spouted bed;
  • modelling

Abstract

Three Canadian coals of different rank were gasified with air-steam mixtures in a 0.1 m diameter spouted bed reactor at pressures to 292 kPa, average bed temperatures varying between 840 and 960°C, and steam-to-coal feed ratios between 0.0 and 2.88. In order to analyze gasifier performance and correlate data, a three-stage model has been developed incorporating instantaneous devolatilization of coal, instantaneous combustion of carbon at the bottom of the bed, and steam/carbon gasification and water gas shift reaction in a single well mixed isothermal stage. The capture of H2S by limestone sorbent injection is also treated. The effects of various assumptions and model parameters on the predictions were investigated. The present model indicates that gasifier performance is mainly controlled by the fast coal devolatilization and char combustion reactions, and the contribution to carbon conversion of the slow char gasification reactions is comparatively small. The incorporation of tar decomposition into the model provides significantly closer predictions of experimental gas composition than is obtained otherwise.

Trois charbons canadiens de différents grades ont été gazéifiés avec des mélanges air—vapeur dans un réacteur à lit jaillissant de 0,1 m de diamètre à des pressions de 292 kPa, des températures moyennes de lit variant entre 840 et 960°C et des rapports d'alimentation vapeur sur charbon compris entre 0 et 2,88. Afin d'analyser la performance du gazéificateur et de corréler les données, on a mis au point un modèle tri-étagé incorporant la dévolatilisation instantanée du charbon, la combustion instantanée du carbone au fond du lit ainsi que la gazéification vapeur/carbone et la réaction de déplacement eaugaz dans une phase isotherme bien mélangée unique. On traite également de la capture du H2S par injection de sorbant de chaux. Les effets des divers hypothèses et paramètres du modèle sur les prédictions ont été étudiés. Le présent modèle indique que la performance du gazéificateur est principalement contrǒlée par la dévolatilisation rapide du charbon et les réactions de combustion des produits de carbonisation, et que la contribution à la conversion du carbone des réactions lentes de gazéification des produits de combustion est faible en comparaison. L'introduction de la décomposition du goudron dans le modèle donne des prédictions considérablement plus proches pour la composition du gaz expérimental que ce que l'on peut obtenir autrement.