煤气化细渣碳灰分离技术研究进展

基于我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,煤炭在相当长的时间内仍然是我国最重要的化石能源。煤气化是现代煤化工发展的前沿技术,是实现煤炭清洁高效利用的有效途径,对实现国家高质量发展具有重要战略意义。煤气化过程中会产生煤气化细渣,煤气化细渣主要通过填埋的方式进行处理,不仅占用土地,污染环境,而且不利于煤化工企业的长远发展,气化细渣的高效处理再利用迫在眉睫。首先对气化细渣的理化特性进行了分析总结,气化细渣残碳含量与煤种、气化工艺条件、运行工况等因素均相关,但气化细渣的物理化学性质差别不大,主要由SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃和C组成。气化细渣残碳含量一般在20%左右,因煤种和气化操作条件等的差异,部分地区气化细渣残碳含量高达50%,具有一定潜在的利用价值。目前,气化细渣的处理方式主要有筛分分级、重力分选和泡沫分选。系统总结了气化细渣的筛分分级、重力分选和浮选技术,通过筛分分级和重力分选技术,均可以无污染、绿色环保实现气化细渣低成本、高效率再利用。通过浮选强化,可以提高捕收剂在...     

煤气化装置煤粉气化炉细灰脱水技术探讨

随着气化技术的不断发展及环保要求的不断提高,气化装置气化灰水处理的效果关系到煤化工装置的平稳运行.根据试验研究得到的气化灰特点,比较了几种常用的过滤设备,并介绍了它们在实际运行中的效果和存在问题,有针对性地提出选型意见,为气化装置的平稳运行提供保障.     

煤气化细渣脱灰提碳技术研究进展

分析了煤气化渣的组成和形貌,针对气化细渣中碳资源的特点综述了其用作燃料、吸附材料、工业材料、催化剂材料的现状。讨论了气化细渣脱灰提碳技术的分类和原理,总结了近些年相关技术的研究现状及进展。目前物理法脱灰提碳主要采用浮选法和重力分选法,两种方法各有特点,但都存在脱灰效率不高的问题;化学法采用酸碱洗的方式处理气化细渣,炭灰分离效果较好,但此过程会消耗大量的酸碱试剂。未来,应进一步探究气化细渣炭灰分离的机理及特点,开发合理且经济的脱灰提碳分离技术;同时,应加强耦合物理法和化学法的组合工艺的开发。     

煤气化细渣组分分析及其综合利用探讨

针对神华宁夏煤业集团有限责任公司煤化工生产的实际情况,分析了德士古、四喷嘴对置式、GSP3种煤气化炉细渣的钙、镁、铝、铁等氧化物组分含量及烧失量,结合粉煤灰综合利用国家标准及行业标准,对煤气化细渣用于水泥、混凝土等建材及道路路基掺混料等进行了可行性分析,提出了煤气化细渣掺烧利用和分选利用的建议。     

煤气化细渣浮选脱碳试验研究

煤气化细渣是煤炭气化过程中产生的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,但由于其含碳量较高,仍具有一定的利用价值,碳灰分离是实现其减量化、资源化利用的关键。以榆林地区煤气化细渣为研究对象,采用浮选方法进行脱碳试验,在基本特性分析的基础上,研究不同浮选条件及工艺对分选效果的影响,当柴油用量14 kg/t、仲辛醇用量14 kg/t时,经一次分选,精矿产品灰分为37.88%,尾矿产品灰分为51.65%,可燃体回收率51.99%;采用一粗一精一扫浮选工艺流程,粗选柴油用量14 kg/t、扫选柴油用量7 kg/t时,可得精矿灰分18.87%、产率20.30%的产品,最终计算精矿产率为41.76%,灰分27.92%,可燃体回收率55.08%。通过一粗一精一扫浮选工艺流程,该煤气化细渣中的碳灰得到较好的分选分离,但整体浮选药剂消耗过高,且粗选过程细粒物料更易上浮成为精矿产品,扫选过程继续添加药剂后才能使粗颗粒物料有效上浮,导致出现扫选精矿比精选精矿灰分更低的现象。对该煤气化细渣样品进行表面形貌、孔隙结构、表面官能团分析以及小浮沉试验,表明样品比表面积大、孔隙结构发达,易吸附大量药剂,导致浮选药剂消耗过大,经济性差。     

少量KOH制备煤气化细渣基吸附材料的研究

我国富煤、贫油气的能源结构决定了我国对煤炭高效利用及转化的重视,赋予了煤化工产业发展的机会,作为煤化工产业龙头的煤气化技术在中国蓬勃发展。随着煤气化技术的大规模推广,煤气化灰渣的堆存量及产生量越来越大,造成了严重的环境污染和土地资源浪费,对煤化工企业的可持续发展造成不利影响,煤气化渣处理迫在眉睫,各高校、研究院都在积极探索解决方式;但普遍存在难以工业化或成本较高的问题。本研究在考虑到可工业化推广的工艺条件下,以煤气化灰渣为原料,少量KOH为活化剂在高温下制备了碳硅复合材料,探索了不同活化剂及活化温度、时间、活化剂添加量对吸附材料的性能影响。实验结果显示：碱活化气化灰渣工艺,影响主次因素为时间>温度>碱添加比例,最佳条件为温度700℃、120 min、10%KOH添加量;在此条件下制备产品碘吸附值达341 mg/g。     

基于视密度的煤气化渣水介质旋流炭-灰分离

煤气化利用过程中会产生大量气化渣,造成很大的环境污染,其综合利用势在必行。本文系统分析了煤气化渣不同密度组分的特性,明确了炭-灰分离是煤气化渣分质综合利用的前提与基础,并提出了基于视密度差异的炭-灰分离方法。以水介质旋流器为分选设备,通过单因素试验确定了主要工艺参数对炭-灰分离效果的影响规律,验证了水介质旋流分选对煤气化渣>0.074mm粒级炭-灰分离的可行性。借助Box-Behnken试验设计分析了旋流器锥体角度、底流口直径、溢流管插入筒体深度与产品灰分、产品产率及分选综合效率的定量关系,为煤气化渣炭-灰分离效果的预测及旋流器结构参数的选择提供了数据支持。本文研究内容对实现煤气化渣分质资源化利用具有指导意义。     

煤气化细渣资源化利用途径及发展趋势

介绍了煤气化细渣资源化利用的研究进展,主要有用于建筑领域、掺烧利用、制备新型改性材料、改良土壤、分选利用。从煤气化细渣的性质出发,概括了煤气化细渣利用途径和发展趋势,重点关注煤气化细渣的处置方式和减少煤气化细渣产生的方法,指出了煤气化细渣利用目前遇到的困境,分析煤气化细渣利用的可行性,并对煤气化细渣的利用趋势进行了展望。     

煤气化细渣预热脱碳工艺燃烧特性研究

煤化工气化工艺会产生大量气化细渣,其含碳量高、烧失量大,不符合建筑掺混原料国家标准和行业标准,产量巨大的气化细渣因缺乏有效的规模化消纳方式,成为现阶段制约煤化工企业可持续发展的重要因素。通过对一种低挥发分低热值燃料恒温预热-脱碳装置的预热脱碳工艺进行机理研究,利用热重试验平台进行恒温热重试验,对低挥发分、低热值燃料恒温预热-脱碳装置内部燃烧过程进行模拟,以对比分析不同预热温度、不同燃烧气氛下粒径分级气化细渣的燃烧特性。研究发现,通入氧气后,气化细渣样品迅速发生氧化反应,900℃、10%O_2下燃尽时间在6.6～9.4 min, 900℃、21%O_2下燃尽时间在3.7～5.6 min,因此在保证NO_x排放量在规定范围的条件下,可适当提高窑内燃烧区氧浓度以缩短燃尽时间。随预热温度的升高,同粒度分级的气化细渣样品的平均质量变化速率增大,燃尽时间缩短,预热温度的提高可改善气化细渣的燃尽特性,在设备安全运行下可适当提高燃烧区温度以更快燃尽。不同燃烧气氛、不同预热温度下,随气化细渣粒度增大,失重量增大,燃尽时间延长,平均质量变化速率递减,该"预热-脱碳装置"可根据物料粒度合理调整物料停留时间实现充分燃尽。     

西北地区气流床煤气化细灰理化特性研究

气化细灰是气流床气化炉的出口粗煤气经过洗涤后黑水沉淀得到的产物,是一种煤基固体废弃物,尚无大规模资源化处置方案。为了开发气化细灰高效脱碳技术,利用激光粒度仪、元素分析仪、扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、BET比表面积分析仪、热重分析仪等分析设备针对我国西北地区3种气流床煤气化细灰(DSG、HL、SH)的化学成分、粒径、微观形貌、孔隙结构、熔融特性和燃烧特性进行分析。结果表明:气化细灰水分较高均在40%以上,热值均低于10 MJ/kg,挥发分低,且孔隙结构差,表面存在熔融渣层。较差的孔隙结构阻碍未燃碳与氧气接触,制约了气化细灰的脱碳反应。热重分析中DSG、HL、SH的失重率分别为13%、29%和17%,相比3种气化细灰中原本的残碳16%、37%和48%,DSG气化细灰残碳消耗81%,HL气化细灰残碳消耗78%,SH气化细灰残碳消耗35%。氧气浓度由21%升至30%,一定程度上提高了气化细灰反应活性。目前常规的燃烧脱碳技术无法实现气流床煤气化细灰的高效脱碳,因此需开发新型的燃烧脱碳技术,为气化细灰的资源化利用提供支撑。     

煤气化细渣燃烧技术研究进展

简述了煤气化细渣的基础燃烧特性、燃烧动力学和燃烧应用三方面的研究现状,分析表明：煤气化细渣基础燃烧特性较差,难以单独稳定燃烧,与其他燃料掺烧可提高其燃烧性能;煤气化细渣的粒径、掺烧比和种类等因素对其燃烧性能影响较大,应着重加以研究;煤气化细渣燃烧动力学多采用Coats-Redfern积分法进行研究,求解过程简单,但存在准确性相对较低的问题,采用多重扫描速率法等进行相关研究可提高准确性,具有研究价值,但鲜有报道。掺混燃烧是煤气化细渣燃烧应用的主要方式,具有一定的经济和环境效益,但多数会引起一些副作用;单独燃烧是煤气化细渣燃烧应用的另一方式,具有燃烧效率高的优点,但需对燃烧设备进行针对性的设计、开发。最后提出了煤气化细渣燃烧技术今后的研究方向,以期为相关领域科研工作者提供参考。     

无磷灰水分散剂在煤气化灰水装置上的应用研究

介绍了常州中南化工有限公司无磷灰水分散剂HS-09在某公司碳一气化装置灰水系统的运行情况。简述了分散剂的应用流程,重点分析了使用HS-09后气化装置和气化灰水系统的运行情况,结果表明,应用HS-09后,在系统负荷增加、外排废水减少、灰水水质恶化的情况下,气化炉外排水管线、低压和高压灰水管线结垢情况明显改善,表明HS-09起到了良好的阻垢分散效果,其应用效果优于以往使用的高磷分散剂。     

处理煤气化堵渣事故

通过对壳牌煤气化技术渣系统的理解和深入研究,总结出一套完整处理气化堵渣的方法,从而保证气化装置安全稳定长周期运行。     

煤气化细渣浮选脱碳分析

对煤气化细渣的浮选脱碳进行了研究。因煤气化细渣含残炭量高,制约了煤气化细渣的应用;而煤气化细渣的矿物组成和润湿性能与粉煤灰的指标大体相似,粉煤灰浮选已经工业化,气化细渣也具有浮选脱碳的可行性。通过分析论证发现,浮选脱碳是煤气化细渣脱碳的合适方法;气化细渣粒度微细,分布范围广,应采用分级浮选方法脱碳;对于40μm以下的颗粒,适合采用旋流-微泡浮选柱,而对于40μm以上的颗粒,适合采用机械搅拌式浮选机进行浮选。     

煤气化细渣陶瓷膜真空脱水试验与数值模拟

气化细渣是煤炭气化过程的废弃物,高效脱水是其资源化利用、减量化处置的必要前提。本文采用陶瓷膜真空过滤系统开展了脱水实验并对脱水过程进行了数值模拟。气化细渣料浆浓度和液下吸附时间影响滤饼厚度且滤饼厚度增加导致水分运移路径增长,使得有效脱水时间增加;滤饼脱水过程的脱水速率值呈现非线性降低趋势且滤饼水分极限值为40%,这与气化细渣物化性质有关;真空度>0.08MPa时气化细渣滤饼中“通道水”能够在约24s有效脱除。Fluent数值模拟过程选用了欧拉模型并确定了陶瓷膜滤板和气化细渣滤饼的阻力系数,脱水过程的实验值与模拟结果误差小于5%,证实了模型可靠性。模拟过程分析了气化细渣脱水过程中压力场和水分含量分布云图的演变规律,结果表明,增加脱水系统真空度、降低滤饼厚度、提高“通道水”比例以及增大气化细渣颗粒等效当量直径能够提高气化细渣脱水效率。此外,陶瓷膜真空脱水过程所得滤液洁净度高且部分指标达到了工业用水的标准。     

湿含量对气流床煤气化细灰黏附特性的影响

首先对气流床煤气化细灰的形成过程和黏附机理进行简要分析,并从物理性质、化学组成两方面分析气流床煤气化细灰黏附特性常见影响因素,然后从物料选择、细灰黏附力测量方法两方面设计湿含量对气流床煤气化细灰黏附特性的影响试验,最后根据试验结果讨论湿含量与气流床煤气化细灰黏附特性的关系。     

带式真空过滤机在气化灰水处理中的应用

介绍带式真空过滤机的结构组成、工作原理和性能特点,分析用于合成氨生产中过滤气化灰水的运行状态和优缺点,并提出相应的改进措施和建议。     

螺旋卸料转鼓沉降离心机在漂粉精生产中的应用

介绍了在漂粉精生产中以卧式螺旋离心机代替回转真空过滤机的工艺流程及在试运行过程中存在的问题、解决方法，达到了提高产品质量和产量的目的。     

湿含量对气流床煤气化细灰粘附特性的影响研究

选取水煤浆和粉煤气流床气化工业装置生成的典型细灰,定量考察湿含量变化对其粘附特性的影响规律。结果表明,内聚力可有效表征细灰粘附能力;对于较小粒度细灰,在约40%湿含量时内聚力出现极大值,而对于较大粒度细灰,受粒度分布、颗粒孔隙及形状等影响,在试验范围内内聚力随湿含量增加而始终上升。研究结果对于认识和控制煤气化生成细灰的团聚、粘附具有良好参考价值。     

振动筛在煤气化粗渣脱水技术中的应用

灰渣是煤气化过程中产生的固体废物,主要包括粗渣和细渣,粗渣脱水目前主要采用捞渣机与振动筛组合的方式.通过对振动筛原理进行分析,指出了其在粗渣脱水生产中的优势,以及在实际应用中存在的问题,提出了优化的方向.