不同影响因素对煤焦气化特性的影响

为了消除内、外扩散对煤焦气化反应的影响,通过热重分析仪进行了3种煤焦的气化反应实验,气化剂为CO2.研究了焦样粒径大小、焦样质量和气化剂流量对气化反应的影响,最终确定消除内、外扩散时的实验条件.此外还研究了气化温度对煤焦气化过程的影响.根据实验结果选取了3种动力学模型进行拟合,选取最适合描述气化反应的模型.结果表明:煤焦粒径对气化反应没有影响;随着煤焦质量减少,煤焦气化活性增加,但煤焦质量降低至一定值后气化活性不再变化;随着CO2流量增加,煤焦气化活性增加,但CO2流量增加至一定值后气化活性不再变化.混合反应模型最适合描述煤焦的气化反应过程.     

生物质焦与煤焦及煤灰的流化特性研究

在φ 115 mm×1 000 mm有机玻璃制成的圆柱型流化床中,对生物质焦、煤焦、煤灰及其混合颗粒的流化特性进行了实验研究.实验结果表明,单一生物质焦颗粒不能正常流化,煤焦和煤灰颗粒可以很好地流化.当煤焦和生物质焦混合颗粒中生物质焦颗粒的质量百分比小于33%时,两者混合颗粒可以达到较好的流化状态,煤焦和生物质焦双组分混合颗粒的最小流化速度随生物质焦质量百分比的增加而减小.生物质焦和煤焦的混合体系中添加煤灰,流化质量可进一步提高,生物质焦、煤焦和煤灰三组分混合颗粒的最小流化速度随着煤灰质量百分比的增加而增大.双组分和三组分混合颗粒的最小流化速度和经验公式预测结果具有良好的一致性.     

COREX用煤高温成焦质量分析及预测模型

针对宝钢COREX-C3000所使用的两种块煤展开研究,检测分析了煤A和煤B焙烧过程中成焦的粉化率、冷态强度和热态性能、光学组织结构以及微观形貌. 结果表明,随着焙烧时间的增加,煤焦A的粉化率不断下降,由32%下降到11%,而煤焦B的粉化率不断上升,由12%上升到22%;煤焦A和B的冷态强度及热态性能在6 h左右发生突变,成焦在6 h左右完成;煤焦A中镶嵌结构均高于4%,远高于煤焦B,在COREX内代替焦炭的骨架作用优于煤焦B,而煤焦B中类丝碳结构均在25%以上,使得其在COREX炉内代替焦炭热源及还原剂作用明显;煤焦光学组织结构与热态性能之间的关系可通过多元线性回归得到,从而建立可靠的煤焦质量预测模型.     

生物质焦与煤焦混合物的共流化实验研究

生物质与煤流化床共气化,其混合物料的流化实际上是两者焦的共流化,对其共流化行为特性的研究是共气化工艺过程的基础.实验考察了三种粒径的煤焦分别与两种粒径的玉米芯焦和甘蔗渣焦在不同混合比例下的共流化特性.结果表明,煤焦的加入可以明显改善生物质焦的流化效果,煤焦与生物质焦粒径和密度的差异以及表观气速均影响着混合物的混合分离程度.在实验中,对煤焦与玉米芯焦的混合物,煤焦的粒径普遍小于玉米芯焦的粒径,混合物的最小流化速度随煤焦的质量分数增大而减小,反之,呈现分离状态的物料,其最小流化速度随煤焦的质量分数增加而增加.     

煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院煤焦所

煤炭科学研究总院煤化工研究分院煤焦所是国内专业从事煤炭焦化、热解加工工艺技术研发、煤焦产品研制及质量检控、炼焦用煤指导、建厂可研与工程设计、煤焦试验及产品质检相关设备开发的权威机构,技术力量雄厚,成果丰硕。40多年来,完成了数百项煤焦转化技术科研项目,为遍布全国的数十家焦化企业的炼焦配煤技术方案的研究、工艺技术的改造、产品质量的提高与控制,为全国许多矿区炼焦煤资源特性评价及其合理利用途径的研究,作出了重大贡献,并多次获国家、省、部级科技进步奖;同时,长期受托承担中国出口焦炭及相关煤基制品的质量检测与控制保证服务(具有国内外广泛认可的技术权威性)。     

热解条件对煤焦气化活性影响的研究进展

简述了原煤性质与温度、压力和热解气氛等热解条件对煤焦结构和气化反应活性的影响;参考该领域的国内外研究成果,分析了热解条件影响煤焦气化反应活性的机理.由于实验设备和研究方法的差异,对温度和压力等热解条件对煤焦气化反应活性影响的评价不尽相同,但总体来讲,热解终温越高、停留时间越长、升温速率越快、热解压力越大,煤焦的气化反应活性越低;热解过程中,原煤性质的差异也会影响煤焦的结构和气化反应活性.煤焦的石墨化应该是导致煤焦气化反应活性下降的主要原因,因此,热解条件的改变,特别是温度和压力的改变对煤焦石墨化进程的影响值得进一步研究.     

传质对热天平坩埚内煤焦气化反应的影响

热天平标准配置的坩埚为四周及底部密封的敞口容器,气流不能穿过物料层从坩埚底部流出,从而影响煤焦气化反应的动力学行为.研究了坩埚尺寸、物料床层厚度对杯状坩埚内煤焦-CO₂气化（气固相反应）影响.采用PHOENICS软件模拟分析了杯状坩埚附近及内部流体运动、浓度分布,同时建立了杯状坩埚内煤焦-CO₂反应-扩散模型,两者能很好地吻合.杯状坩埚中进行的煤焦-CO₂反应模型参数φ和D_a反映了气体质量传递对反应的影响.     

流化床中灰分对煤焦和生物质焦混合特性影响

在115 mm×2 110 mm有机玻璃圆柱型流化床中,选取具有实际意义的焦灰体系,引入描述灰分存在时煤焦和生物质焦两组分混合特性的的质量比混合指数,考察了灰分对煤焦和生物质焦混合特性的影响.结果表明,在操作气速不变的情况下,增加灰含量,松木屑焦的富集位置向上转移,煤灰的含量小于15.4%时,灰含量增加利于煤焦和松木屑焦的混合;减小灰分粒径,煤焦和松木屑焦的混合趋于均匀;提高操作气速有利于煤焦和松木屑焦的混合.此研究结果可以为煤与生物质共气化流化床气化炉的设计、运行和操作条件的确定提供一定参考.     

生物质与煤共气化特性研究

在热天平装置中研究了生物质焦、煤焦以及生物质焦与煤焦混合物的水蒸气气化特性.采用程序升温热重法对生物质焦(稻秆焦、高粱秆焦和玉米秆焦)、神木煤焦以及生物质焦与煤焦混合物进行了水蒸气气化实验.结果表明,生物质焦和煤焦在一定温度下的气化速率为:高粱焦＞稻秆焦＞玉米焦＞神木煤焦.并对三种生物质焦、煤焦、生物焦和煤焦混合物的水蒸气气化反应进行了动力学分析,分析认为,连续反应模型可以在一定程度上反应焦样的水蒸气气化反应动力学.     

高钠煤及其洗煤的气化反应研究

以60%水蒸气和40%N2作为气化剂,采用热重方法,在850 C～950 C条件下,研究了澳大利亚高盐煤、水洗煤以及不同浓度酸洗后的煤在所制得的快速低温热解焦的水蒸气气化反应特性.同时,用N2作为吸附剂测定了几种煤焦的比表面积.结果表明:水洗煤焦和0.01 mol/LHCl洗煤焦气化反应活性最高,原煤焦次之,0.1 mol/L HCl洗煤焦和0.5 mol/L HCl洗煤焦的活性较低.洗涤过程会导致煤焦孔径的扩大,煤焦的比表面积减小.原煤焦的活化能较高,而洗涤煤焦的活化能降低.