煤热解分级转化热电油天然气多联产系统技术经济性分析

以华能平凉煤作为设计煤种,构建了一套由煤热解单元、燃烧炉与汽水系统、煤气冷却净化单元、焦油加氢单元、水气变换单元以及甲烷化单元等组成的2×350 MW循环流化床(CFB)热解燃烧分级转化多联产系统。煤由给煤装置送至流化床热解炉,迅速升温至700℃并发生一系列热解反应,生成煤气、焦油和热解半焦。其中,热解煤气经加工合成煤制天然气;焦油经加氢提质合成清洁燃料油;半焦输送至CFB燃烧炉中燃烧发电。利用流程模拟软件Aspen Plus对整个流程进行了详细模拟并进行了初步技术经济性分析。结果表明,系统的能量转化效率达50.02%,项目的内部收益率为21.63%,动态投资回报期为8.29 a,具有广阔的市场应用前景。     

循环流化床煤分级转化多联产技术的开发及应用

介绍了浙江大学开发的循环流化床分级转化多联产技术.该技术以现有循环流化床燃烧技术与流化床热解技术为基础,集煤的燃烧和热解工艺于一体,能同时生产蒸汽、电力、煤气及焦油.通过在实验室1 MW小型热态试验装置上进行试验,成功地证实了该技术的可行性.在此基础上,进行了75 t/h热电气焦油多联产装置的建设与运行,并对运行结果进...     

煤热解燃烧多联产方案试验研究

在1MW循环流化床热电气多联产试验装置上进行了循环煤气热解半焦燃烧的试验研究.试验结果表明,循环煤气煤热解燃烧多联产方案可以产生(12~14)MJ/m3(标准状态)中热值煤气,但在气化炉中燃料转化率只有30%~40%,大部分燃料在燃烧炉中燃烧;气化炉温度对煤热解反应和燃烧炉运行影响较大;随着Ca/s摩尔比的增加,硫化氢浓度和焦油含量显著降低.     

75t/h循环流化床多联产装置试验研究

在75t/h循环流化床多联产装置上,以淮南烟煤为原料,考察多联产装置的运行特性,并进行不同热解温度下淮南烟煤的热解规律及半焦燃烧特性试验研究。结果表明,该多联产装置可连续稳定运行;获得的煤气中H2和CH4含量高,煤气低位热值达22~26MJ/m3;在试验温度范围内,淮南烟煤焦油产率随着热解温度的升高先升高后降低,在540℃左右时达到最大值,约为收到基煤重的11%;对焦油成分的分析表明,多联产获得焦油可提取苯和酚类化学品后生产燃料油;剩余半焦可顺利送到锅炉高效稳定地燃烧产生蒸汽以供热发电。该装置将煤的热解和燃烧有机结合,在一套装置中实现热、电、气及焦油的联产,提高了煤炭的综合利用价值。     

0.2MW细粉半焦预热燃烧试验研究

半焦是低阶煤分级转化的中间产品,具有挥发分含量低、着火点高、燃尽困难的燃料特性,实现半焦的高效燃烧对低阶煤的梯级利用具有重要意义。本文采用预热燃烧技术,利用0.2 MW预热燃烧试验台对细粉半焦展开了预热燃烧及氮氧化物排放特性的试验研究。预热室将细粉半焦预热到850℃,再送入下行燃烧室燃烧。试验结果表明,预热室可以向下行燃烧室稳定连续的提供预热燃料;预热燃烧工艺实现了细粉半焦的稳定和高效燃烧,燃烧效率最高达到98.8%,NOx的最低排放值为207 mg/m3(6%O2)。0.2 MW细粉半焦预热燃烧试验为预热燃烧技术的发展和容量放大提供了试验数据和理论支撑。     

生物质气化技术原理及应用分析

介绍了生物质气化技术的原理,生物质气化工艺及气化设备。目前应用较多的气化技术是生物质气化供气和生物质气化发电技术。提出了应用过程中存在的问题,提高效率、降低焦油含量等是今后利用生物质气化技术的发展方向。     

新型煤气化间接燃烧联合循环研究

以煤为燃料，通过气化和间接燃烧等技术，实现燃煤发电的CO2分离。水煤浆增压后，利用间接燃烧过程热源气化。以金属氧化物为载氧体，实现间接燃烧(CLC)，即载氧体与煤气的“燃烧”和载氧体与空气的再生，“燃烧”气相产物为H2O(汽) CO2，冷凝水后，可分离出CO2。结合燃气蒸汽联合循环技术，构成新型煤气化间接燃烧联合循环，实现燃煤高效和CO2分离。文中通过数学建模方法，对系统特性进行仿真计算，预测煤气成分，研究载氧体还原比率、循环倍率、煤气成分等参数对间接燃烧性能的影响，为间接燃烧技术的实验研究和系统概念设计提供基础数据。     

生物质气化再燃技术中焦油的利用

针对生物质气化再燃技术路线中焦油的价值及利用开展研究。通过热重-质谱联用仪分析典型农业废弃物在热解、气化过程中焦油组分的析出情况,并在管式流动实验台上研究焦油在生物质气化气还原NO中的作用以及焦油还原NO受当量比、温度等因素的影响规律,最后建立了甲苯还原NO的机制模型,并以停流动实验台的实验结果进行了验证。结果表明:苯、甲苯、苯乙烯和苯酚是具有代表性的焦油组分;焦油对生物质气化气还原NO有积极的作用;焦油组分还原NO存在最佳的当量比,并要求合适的温度窗口,需要关注聚合反应;甲苯还原NO机制(NO reduction by toluene,NRT)模型与实验结果拟合良好,模型的生成速率和消耗速率分析显示HCCO和C2H在焦油还原NO中具有重要作用。     

准东煤热解、燃烧和气化过程中Na的行为及高岭土的捕获作用

针对准东煤利用过程中颗粒物的生成和Na行为的控制,通过高温沉降炉实验研究准东煤煤粉分别在热解、燃烧和气化时颗粒物的生成特性及Na元素的贡献,并研究3种气氛下添加高岭土对颗粒物生成的影响和Na的捕集特性。结果表明,在煤粉燃烧过程中,热解阶段有一定程度的Na元素挥发;但是焦颗粒燃烧及其后阶段仍然是Na元素挥发的主要阶段。煤粉气化气氛反应有利于Na元素以Na Cl的形式挥发。添加高岭土可有效抑制煤粉热解、燃烧和气化气氛下细颗粒物的生成。高岭土能很好地捕集不同气氛下的反应气相中的Na元素,且气化气氛下高岭土的捕集效果最好。     

黑液碱回收及黑液气化的研究进展

论述了黑液气化的热解、膨胀模型以及黑液气化过程中含碳产物的转化。在气化过程中含碳化合物的转化可以分为3个部分,即固相、含碳的气相和半挥发及无挥发性的含碳物质(焦油),其中固相包括焦炭残渣、焦炭碳、碳酸盐等。提出了整体黑液气化联合循环(IGCC)的设想,并对今后黑液气化的研究方向提出了建议。     

利用循环流化床技术实现热、电、煤气“三联产”的工艺研究

介绍一种在循环流化床技术的基础上辅设一套煤的干馏工艺系统，从而实现热、电、煤气“三联产”的构想。干馏煤产生煤气的小型热态试验，证实了“三联产”这一集燃烧和气化工艺为一体的复合系统，在技术上是可行的，为中小城市民用煤气开辟出一条新的途径，可大大提高我国煤的综合利用水平。     

内蒙白音华褐煤中低温热解特性实验

为研究温度对内蒙白音华褐煤热解产物的影响规律,采用程序升温法在管式炉反应器上对白音华褐煤在不同温度下(400~600℃)进行热解,利用傅里叶红外光谱仪和氮气等温吸附方法对褐煤半焦化学组分和物理结构的变化规律进行研究,采用GC-MS和气相色谱结合在线电子天平的方法分别对焦油成分和各煤气产量进行分析,从而探究了褐煤的热解特性。结果表明:中低温热解条件下,随着热解温度的升高,半焦产率降低,而煤气和焦油的产率逐渐增加;煤气产量中,CO_2最多,但在450℃之后稳定在74.4 mL/g;焦油组成中,脂肪烃和含氧化合物占主要成分,其含氮化合物主要以吡啶环和喹啉环的形式存在,且结构稳定;热解可有效提高褐煤煤阶,增大芳碳率和环缩合度;随着热解温度升高,煤样的平均孔径先增大后减小,比表面积和比孔容积则正好相反,这是挥发分析出、官能团分解和焦油生成的共同结果。     

利用循环流化床技术实现热,电,燃气“三联产”的工艺研究

介绍一种在循环流化床技术的基础上辅设一套煤的干馏工艺系统,从而实现热,电煤气“三联产”的构想。干馏煤产生煤气的小型热态试验,证实了“三联产”这一集燃烧和气化工艺为一体的复合系统,在技术上是可行的,为中小城市民用煤气开辟出一条新的途径,可大大提高我国煤的综合利用水平。     

生物质气化机理及应用

介绍了生物质气化机理、工艺及设备,并介绍了目前应用较多的生物质气化供气和生物质气化发电方式,指出了生物质气化技术目前面临的问题,提高效率和可靠性、降低飞灰和焦油含量等是今后生物质气化技术应用的主要研究课题。     

CaO掺杂对熔盐储能耦合污泥热解焦油产物生成特性影响研究

熔盐储能耦合污泥热解是一种污泥新型热处理方法,通过构建快速、均匀的热解环境有望同步实现污泥减量处置和热解焦油回收。通过高精度宽升温速率热解实验台架模拟了熔盐储能耦合污泥热解过程高升温速率热解环境,解析了升温速率、CaO掺杂比对污泥快速热解焦油产物生成特性的影响。结果表明:升温速率在低热解温度下对污泥热解焦油产率影响较大,热解温度为350℃时,升温速率从60℃/min提升到6 000℃/min,焦油产率相对增加了约14%;同时,CaO的掺杂会使焦油产率大幅下降,掺杂质量分数10%的CaO会致使焦油产率下降约39%～43%;CaO掺杂比对焦油内多组分相对质量分数影响显著,这主要是由于CaO可以在热解过程中充当催化剂和传热阻滞剂。研究成果有助于熔盐储能耦合污泥热解技术热解工况调控,获取高附加值污泥热解焦油产品。     

上吸式秸秆气化炉中当量比对气化特性的影响

我国拥有丰富的农作物废弃物生物质资源,生物质气化技术是洁净高效利用生物质能的有效途径。以自行研制的上吸式秸秆气化炉为研究对象,通过实验研究的方法,研究了当量比Φ对该气化炉气化特性的影响。结果表明:在实验工况下,最佳气化当量比Φ为0.25~0.3,此时气化区平均温度在950℃,秸秆气化煤气低位热值平均可达5.98MJ/m3(标准立方米),气化强度达到137.7kg/(m2·h),产气率为1.68m3/kg,碳转化率为86.4%,气化效率为73.3%。当Φ0.3时,气化煤气焦油含量随Φ增加较缓慢,但当Φ0.3后,煤气焦油含量迅速提升。     

乌拉盖褐煤半焦气化特性试验

采用不同热解参数制备了4种乌拉盖褐煤半焦样品,并利用气体吸附法对其进行了比表面积及孔径结构的测定,利用热重分析法进行半焦样品的CO2气化反应活性的测定,利用管式炉对半焦样品进行气化并测量了CO体积分数随温度的变化情况。试验结果表明:较快的升温速率、较短的热解时间有助于提高乌拉盖褐煤半焦的孔隙率及孔容积;热解终温为700℃的乌拉盖褐煤半焦比表面积大于热解终温为520℃,但其气化反应活性却相对较低;各半焦样品气化反应速率最高时对应的温度为850℃左右;根据乌拉盖褐煤半焦的孔径结构、气化反应活性、煤质特性以及各气化炉的工艺特点,推荐乌拉盖褐煤热解过程采取低温、快速升温、快速热解的工艺,其气化过程采用气流床气化技术。本研究结果可为乌拉盖褐煤热解工艺优化以及乌拉盖半焦的气化利用提供参考。     

稻壳与水蒸气分段热解气化流程模拟

生物质分段热解气化工艺通过提升反应温度提高碳转化率、降低焦油含量。该工艺过程中利用部分生物质热解气化产气在气化炉外部的燃烧器进行燃烧产生高温烟气,为热解、气化过程提供热量。该文选取稻壳为原料,利用Aspen Plus软件,模拟稻壳与水蒸气分段热解气化工艺过程,该过程考虑了热量回收与利用以及产气的部分循环利用,通过流程模拟,分析了气化温度、水蒸气通入量对产气各组分的产量、碳转化率、产气低位热值的影响。结果表明:利用总产气量的15.4%~20.5%用于燃烧可实现分段热解气化工艺的热量自给。随着气化温度的升高,产气中H2和CO含量增加,碳转化率升高,产气低位热值在气化温度为700℃时最低,随后逐渐升高;水蒸气的通入量增加会提高H2和CO2的产量,使碳转化率升高,产气低位热值降低;在气化温度为800~1 000℃内,w(H2O)/w(B)0.15(水蒸气与生物质质量比)时,CO的产量随水蒸气的通入量增加而减少,碳转化率接近100%。     

循环流化床热、电、气多联产技术方案研究

介绍了循环流化床热、电、气多联技术的3种方案，通过计算，对再循环煤气热解，水蒸汽气化及水蒸汽引射再循环煤气气化等方案进行了分析比较，得出水蒸气引射再循环煤气气化是比较理想的多联产方案。     

二段式干煤粉气流床气化技术的模拟研究与分析

提出了将煤的热解模型、气固间非均相反应模型和气相间均相反应模型与ASPEN PLUS图形建模法相结合的二段式干煤粉气流床气化工艺的模拟计算方法，并对其性能进行了模拟研究与分析。模拟研究表明，二段式干煤粉气流床气化工艺可以降低出口煤气的温度，为简化工艺过程，降低煤气冷却器的几何尺寸提供了可能。采用该气化方式可以提高气化炉的冷煤气效率2～6个百分点。