CHƯƠNG 4 : MƠ PHỎNG Q TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF
4.2. Mơ phỏng q trình hóa khí trên phần mềm Aspen Plus
4.2.5. Thiết lập mô phỏng
Mơ phỏng tính cho 1kg nhiên liệu cùng các thơng số tác nhân hóa khí ở phần trên để biết thành phần syngas, nhiệt trị của syngas và hiệu suất hóa khí. Các bước thiết lập mơ phỏng được tiến hành như sau:
- Bước 1: Khởi chạy phần mềm và chọn hệ mơ phỏng
• Chạy chương trình , cửa sổ Start Using xuất hiện • Chọn hệ Solids/Solids with English Units
57
Hình 4.5. Khởi chạy phần mềm Aspen Plus và chọn hệ mô phỏng
- Bước 2: Khai báo cấu tử : Trong mục Components - Specifications | Selection, tiến
hành khai báo cấu tử như trong ảnh bên dưới.
Hình 4.6. Khai báo các cấu tử trong phần mềm Aspen Plus
- Trong đó:
+ RDF và ASH được định nghĩa ở dạng Nonconventional
+ C ở dạng Solid
58
- Bước 3: Chọn hệ nhiệt động
• Trong mục Methods - Specifications | Global, chọn gói nhiệt động IDEAL:
Hình 4.7. Lựa chọn gói nhiệt đơng IDEAL
- Bước 4: Khai báo tính chất cấu tử RDF và ASH
• Trong mục Methods - NC Props | Property Methods, tiến hành khai báo các thông số cho các cấu tử dạng Nonconventional
• Vì đây là các cấu tử không thông thường - Nonconventional nên sử dụng mơ hình HCOALGEN và DCOALIGT để tính giá trị enthalpy và khối lượng riêng với các giá trị được nhập như sau:
59
Hình 4.8.1. Thiết lập mơ hình enthalpy cho RDF
60 - Cho cấu tử ASH:
Hình 4.9. Thiết lập mơ hình enthalpy cho RDF
• Sau đó bấm Next, cửa sổ Required Properties Input Complete xuất hiện, chọn Go to Simulation environment để bắt đầu mô phỏng.
- Bước 5: Xây dựng sơ đồ mô phỏng q trình
• Trong thanh cơng cụ Model Palette, nhập các dịng và thiết bị mô phỏng như sau:
61 • Trong mục Setup | Global, tiến hành khai báo các thơng tin sau:
Hình 4.11. Thiết lập tổng qt cho mơ phỏng
- Trong đó:
+ Title: đặt tên cho q trình được mơ phỏng.
+ Global unit set: METSOLID tương ứng với lựa chọn mô phỏng cho hệ rắn với hệ đo MET.
+ Stream class: MCINCPSD tương ứng với các dịng có sự trộn lẫn giữa chất rắn thông thường và chất rắn khơng thơng thường với sự phân bố kích thước hạt.
- Flow basis: chọn lưu lượng khối lượng cho tất cả các dòng.
- Bước 6: Nhập dữ liệu các dịng
62
Hình 4.12. Thiết lập dịng vật liệu khơng khí
• Dịng ngun liệu RDF:
Hình 4.13.1. Thiết lập dịng vật liệu viên nén RDF
63
Hình 4.13.3. Thiết lập dịng vật liệu viên nén RDF
- Bước 7: Khai báo cho các thiết bị
- Thiết bị DECOMP:
64
Hình 4.14.2. Thiết lập khối Ryield (2)
Hình 4.14.3. Thiết lập khối Ryield (3)
- Thiết bị GASIFIER
65
Hình 4.15.2. Thiết lập khối RGibbs (2)
- Thiết bị SAPARATE:
Hình 4.16. Thiết lập khối SAPARATE
- Bước 8: Tạo khối CALCULATOR
Chọn Flowsheeting Options | Calculator.
66 Thiết lập các biến như hình bên dưới:
67
- Bước 9: Chạy mơ phỏng, ta thu được kết quả
Hình 4.18. Kết quả thành phần mol của syngas
Đối với mô phỏng với tác nhân khơng khí kết hợp hơi nước: *Bổ sung thêm dịng STEAM vào Main Flowsheet
Hình 4.19. Vẽ flowsheet cho mơ phỏng với tác nhân là khơng khí kết hợp hơi nước
68
Hình 4.20. Thiết lập dịng vật liệu hơi nước
69
Bảng 4.17. Tóm tắt mơ phỏng bằng ASPEN
Thiết bị Dòng vào Dòng ra Mô tả
TB DECOMP
(RYield)
RDF INGASIFI RDF được định nghĩa là cấu tử giả định trong được tách ra thành các cấu tử tạo thành có sẵn trong thư viện như: cacbon, hydro, oxy… dựa vào số liệu khai báo ở phần Ultimate.
Thành phần rắn không thông thường khơng thể tham gia phản ứng vì thế ta cần phân hủy chất rắn không thông thường này thành các cấu tử tham gia phản ứng như C, H2, O2, N2, S… TB phản ứng GASIFIER (RGibbs) INGASIFI AIR
PRODUCTS Xảy ra các phản ứng sinh khí trong lị hóa khí, thành phần sản phẩm được xác định dựa trên tính tốn tối thiểu năng lượng Gibbs TB tách SEPARETE (SSplit) PRODUCTS SYNGAS ASH Tách dịng sản phẩm sau q trình hóa khí thành hai phần khí syngas và ash.
Mơ tả q trình mơ phỏng: Dịng RDF được định nghĩa trong ASPEN PLUS là cấu tử không thơng thường và khối Rgibbs khơng thể tính tốn cho cấu tử không thông thường nên cần phải đưa vào khối DECOMP (Ryield) để phân hũy RDF không thông thường thành
70 các cấu tử cơ bản có sẵn trong thư viện của ASPEN PLUS. Khối Ryield thực hiện dựa trên phân tích cuối cùng của viên nén RDF mà phân tích cuối cùng phần mềm yêu cầu khi nhập vào khơng có thành phần ẩm. Để đảm bảo cân bằng khối lượng, ta cần tạo thêm một khối tính tốn (GASIFI CALCULATOR) để tính thành phần RDF có thêm ẩm sau đó khối DECOMP tính tốn các cấu tử cơ bản dựa vào thành phần của RDF. Nhiệt dùng cho quá trình phân hũy trên được lấy từ nhiệt tỏa ra từ khối RGibbs . Các cấu tử cơ bản được tách ra thành dòng INGASIFI sẽ được đưa vào khối GASIFIER (RGibbs). Cùng lúc đó, tác nhân khí hóa là dịng AIR cũng được thêm vào khối GASIFIER. Tại khối GASIFIER, q trình cân bằng hóa học được diễn ra theo nguyên tắc tối thiểu năng lượng Gibbs với các thành phần đã được cài đặt ở đầu ra là sản phẩm của q trình khí hóa. Sau cùng dịng sản phẩm ra khỏi khối GASIFIER được đưa vào SEPARETE để tách thành phần rắn và khí ra khỏi hỗn hợp.
71