高灰粉煤流化床气化炉温炉压波动研究

针对目前我国高灰粉煤闲置现状,以义马矿区的高灰粉煤为原料,进行了160h的工业化流化床气化实验,研究了炉温和炉压两个重要参数的波动情况.结果表明:义马矿区的高灰粉煤适宜在975℃,205kPa下进行密相流化床气化.炉温随水蒸气量的变化率明显小于炉温随氧气量的变化率.炉温的波动对煤气产量和组成变化的影响远远大于入炉水蒸气量/氧气量的变化对其的影响.不同炉温下速控步的变化与煤气组成变化吻合.气化时床层压差维持在37kPa,炉底压力为205kPa,压力波动(压力极值之差)小于16kPa,增大进煤量或减小排渣量都可以增大气化炉压差,入炉的水蒸气和氧气量不影响炉压波动.     

不同气氛下褐煤气化特性实验研究进展——新型反应器

丝网、一段或二段式固定床-流化床、燃烧-气化双床及套管反应器等是为褐煤气化过程中某些气化特性(如负压快速热解等)而开发的新型反应器。针对这些新型反应器及其对褐煤气化的研究结果进行总结,分析和讨论了负压快速热解(10000℃/s)特点、半焦与挥发分相互作用、碱金属和碱土金属(AAEMs)的催化作用及粒径对气化影响的双面性(促进/抑制作用)等方面的研究进展。分析认为:挥发分与半焦相互作用对气化过程具有抑制作用,主要由于挥发分重整产生的自由基促使半焦结构缩合,芳香度增大,反应性降低;如何将该抑制作用最小化,是开发新型流化床反应器的切入点;只有吸附在焦炭颗粒表面的高活性的AAEMs可以与半焦官能团等发生离子交换,改变碳颗粒表面的电荷分布,形成活性位,才具有催化作用;然而,煤灰中AAEMs在气化过程中演变复杂,如何将其分解开来,在接近真实气化条件下研究AAEMs的催化作用值得关注;粒径对褐煤气化的影响具有双面性,可以从反应速控步、颗粒孔隙特征及表面化学结构(如官能团等)等方面进行深入研究。     

流化床工业气化试验工艺计算过程分析

流化床气化技术的开发和工业化可以消化我国大量的高灰粉煤。工艺计算是设计和开发大规模流化床气化炉的基础。本文以长焰煤流化床气化试验数据为依据,探讨了工艺计算过程中粗煤气含水量的计算方法,对试验过程进行物料和热量计算,获得各项技术经济指标。研究表明,元素守恒法可以方便地对流化床气化炉进行过程衡算,煤气含水量可以用氧平衡、氢平衡或净煤气量及其组成计算和验证;进入水洗部分的炭量可以利用返算法计算。长焰煤自身具有易风化,易碎裂的特点,加上床层高度较高和流化速度较大进一步加剧了细颗粒的带出,造成炭损失较大,煤气效率低。研究结果可以对气化炉的操作提供参考,也为流化床的研究和开发提供工程借鉴。     

不同反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用差异性

在?80mm×3000mm气流床和?40mm×200mm流化床中进行了O₂、H₂O、H₂O+O₂气氛下800℃胜利褐煤气化实验，同时在流化床中进行了O₂、H₂O、H₂O+O₂气氛下半焦原位气化实验和H₂O气氛下半焦完全气化实验。比较了2种反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用的大小（强弱）；结合实验条件利用缩核模型分别推导了2种反应器中协同作用影响下水蒸气气化反应速率方程；同时，从传质（扩散）速率、动力学、半焦-挥发分相互作用3方面探讨了2种反应器中协同作用存在显著差异的原因。结果发现，气流床中H₂O+O₂气氛下褐煤转化率明显大于H₂O和O₂单独气氛下褐煤转化率之和，其差值稳定在2.11%～4.01%，而在流化床中差值仅为0～0.75%，相对流化床，气流床中协同作用更明显。这是由于，在流化床中水蒸气向炭粒表面扩散的传质速率约为气流床的11%～25%，水蒸气气化过程受气膜扩散控制，炭粒表面水蒸气全部参与气化反应，炭粒表面无“多余”水分子，氧气开孔/扩孔作用提供的活性位“闲置”，而气流床中气化反应为速控步，炭粒表面有“富裕”水分子，可充分利用氧气开孔/扩孔作用提供的活性位，促进作用显著；挥发分-半焦相互作用不是流化床反应器中协同作用不显著的原因。     

褐煤氧化和气化反应协同作用下夹带流反应器的建模

为了建立?80mm×3000mm下行夹带流煤气化反应器模型，以胜利褐煤为原料，在该反应器中进行了N₂、O₂、H₂O、H₂O+O₂气氛下800℃/900℃气化实验，研究了流场分布、主要反应发生区域，并结合反应机理和缩合模型推导了不同速控步/气化气氛下C-O₂氧化和C-H₂O气化速率方程。结果发现，实验条件下，喷嘴附近的射流区及其周围的回流区仅占反应器高度的5%，气相主要以平推流流动；热解和燃烧反应同时发生，反应器分为热解燃烧区和气化区；气膜扩散控制下的C-O₂氧化速率方程和化学反应控制时C-H₂O气化速率方程与实验数据吻合较好；相对H₂O气氛，H₂O+O₂气氛下C-H₂O气化反应的表观气化反应速率常数明显较大，尤其在高温下，建模时需分别考虑H₂O和H₂O+O₂气氛下气化速率。这主要是由于氧化反应的开孔/扩孔作用使碳颗粒微孔数量、比表面积、孔容增加，促进了C-H₂O气化反应。采用MATLAB编程拟合求解模型中未知参数和模型，对12组实验（60个数据点）进行预测，85%预测值误差小于20%，70%预测值误差小于10%。对褐煤转化率的预测，75%预测值误差小于4.6%。建立的反应器模型误差较小，为反应器设计和放大奠定基础。     

气化剂量对粉煤流化床工业过程炉温炉压的影响

在Di3.0m×16m的大型流化床中,以义马矿区机械开采过程中的粉煤为原料,考察了水蒸气和氧气两种气化剂的量对炉温、炉压和炉压差的影响,并对数据进行了不同阶次的曲线拟合.通过比较拟合曲线,说明对于义马矿区粉煤的流化床加压气化,可以采用线性关系式Y=1 353.835-0.079 Xv和Y=727.120+0.097 Xo分别反映水蒸气量和氧气量对炉温的影响程度,误差均小于1%,完全可以满足工程上的需要.气化剂量的变化对炉压和炉压差无明显影响,尤其对于炉压差.研究结果可为流化床粉煤气化自动化控制、操作及开车设计提供重要的依据,对其现场操作具有一定的指导和参考作用.     

加压流化床气化飞灰造粒及其燃烧特性研究

流化床气化飞灰造成严重粉尘污染,也大大降低气化效率。文中以U-GAS加压气化炉的飞灰为原料,探讨了圆盘造粒和对辊造粒的工艺条件及造粒产品用作锅炉原料的可行性。结果发现飞灰和造粒配煤以质量比1∶1造粒为宜,圆盘造粒要求水质量分数不低于30.7%,对辊造粒要求较低。造粒产品与锅炉原煤的热重曲线均呈"Z"字形,拐点温差小于15℃,着火温度相差8℃,燃尽温度相差20℃,综合燃烧特性指数分别为11.37×10~(-7)和16.43×10~(-7),燃烧性能差别小,可作为锅炉原料,避免了飞灰单独入炉燃烧造成的烟道超温现象。2种工艺经济性均较好,圆盘造粒产品含水量高,须设置干燥及冷却设备,对辊造粒如果成型前水分较小,可以省去干燥工段,大大减少投资,是首选的造粒工艺。     

义马高灰粉煤的工业气化过程稳定性分析

针对目前我国能源短缺及高灰粉煤难以有效利用的现状,选用义马跃进矿煤为原料,结合其煤质特点,对其合适的高效利用方式进行了探讨,提出了利用流化床气化是比较适宜的加工利用方式,并且在内径3.0m,高16 m的工业化气化炉上进行了工业化实验验证.通过对工业化实验的稳定性进行分析,发现在气化过程过中气化炉温度、压力、煤气产率及其组成波动较小,气化炉基本处于稳态运行(尤其在100％负荷下),进一步验证了选用流化床气化加工跃进煤的可行性.     

我国PBT的市场现状及前景展望

详细阐述了目前国内外PBT的在产、在建、拟建的企业情况和PBT消费情况,进而说明了市场供需现状,简要分析了PBT价格和原料价格对企业经济效益的影响及企业应该采取的相关应对措施。结果表明,我国PBT需求量逐年上升,供不应求,3年内具有一定市场缺口。预计到2015年,我国PBT消费量将增长到约87~101万t。拟建和在建项目中届时可以投产的PBT项目产能约40万t,加上目前的56万t产能,基本实现自给。考虑到国内外日趋紧张的市场形势,企业应该积极研发PBT高端改性产品并注重开拓PBT在纤维等领域的应用。