Numerička studija izrađena pomoću ChemKin za rasplinjavanje vodene pare ugljene prašine i transformacije žive unutar rasplinjača s vodenom parom

Zero-emission coal (ZEC) technology has been actively studied recently. It aims to achieve zero emission of CO2 and other pollutants and the efficiency of this system can reach no less than 70%. Hydro-gasification of pulverized coal is a core process of ZEC. However, the mechanism of gasification and transformation of mercury speciation in the hydro-gasification is has not been understood precisely up until now. This restrains the ZEC’s commercialization. The purpose of this paper is to study the mechanism of hydro-gasification and mercury speciation transformation for coal in the gasifier with high temperature and pressure. Detailed chemical kinetics mechanism (CKM) has been proposed for hydro-gasification for pulverized coal in an entrained flow hydro-gasifier. The effects have been studied for different reaction conditions on hydro-gasification products and evolution of Hg in terms of the chemical reaction kinetics method. The CKM mechanism includes 130 elementary reactions and is solved with commercially available software, ChemKin. The calculation results are validated against the experimental data from literature and meaningful predictions are finally obtained. In addition, the chemical equilibrium calculation (CEC) is also used for predictions. Although the CEC method assumes all the reactions have reached chemical equilibrium, which is not the case in industrial reality, the calculation results are of value as reference.Tehnologija korištenja ugljena bez emisija (ZEC) se od nedavno aktivno proučava. Njezin cilj je postizanje nulte stope emisija CO2 te ostalih štetnih tvari dok efikasnost sustava mora biti minimalno 70%. Rasplinjavanje ugljene prašine vodenom parom je temeljni proces ZEC-a. Međutim, mehanizam rasplinjavanja i transformacije žive u rasplinjavanju vodenom parom još nije u potpunosti shvaćeno. To ograničava mogućnost komercijalne primjene ZEC-a. Cilj ovog rada je proučavanje mehanizama rasplinjavanja vodenom parom i transformacije žive za rasplinjavanje ugljena u rasplinjaču s visokim temperaturama i tlakom. Predloženi su detaljni kemijski kinetički mehanizmi (CKM) za rasplinjavanje ugljene prašine u fluidiziranom sloju sa zajedničkim tokom tvari. Proučeni su utjecaji raznih uvjeta pod kojim su se odvijale reakcije na produkte rasplinjavanja i evoluciju žive u uvjetima kemijskih reakcija kinetičke metode. CMK mehanizam sadrži 130 elementarnih reakcija i rješava se s komercijalno dostupnim programom, ChemKin. Rezultati simulacije se uspoređuju s eksperimentalnim iz literature te su konačno dobivena smislena predviđanja. Jednadžbe kemijske ravnoteže (CEC) su također korištene za predviđanja. Iako CEC metoda pretpostavlja da su sve reakcije postigle ravnotežu, što nije uvijek slučaj u industriji, rezultati tog proračuna mogu poslužiti kao referenca