水煤浆气化碳转化率低的成因分析及改进技术研究

从水煤浆性能、工艺烧嘴结构尺寸、气化中心氧流量、氧煤比及气化炉温度等角度,分析了水煤浆加压气化工艺碳转化率低的原因,通过现场技改,调整水煤浆粗细颗粒的配比、优化工艺烧嘴尺寸、中心氧流量提高至15.5%,氧煤比提高至495～500,炉温增至1 280～1 300℃,最终气化工艺碳转化率由92.56%提高至97.81%,增加了有效气产量。     

基于PRO/Ⅱ的煤气化工艺模拟与分析

利用PRO/Ⅱ化工模拟软件,对水煤浆气化和粉煤气化过程进行模拟,并将模拟计算值与实际运行值进行比较,误差小于2%,模型基本可靠。考察了氧煤比、煤浆浓度以及不同载气对气化反应的影响。结果表明:在合理的气化温度区间内,低氧煤比有利于获得较高的有效气产量和冷煤气效率;在有效气产量相等条件下,全焦工况的氧煤比最大,掺焦次之,全煤工况最小;煤浆浓度的增加,有助于提高合成气中有效气组成以及产量;在气化温度一定的条件下,氧煤比随着煤浆浓度的增加而降低,煤浆浓度每提高1%,氧煤比下降1%,有效气产量增加1%;CO_2作为载气可以提高合成气中CO含量以及有效气产量;粉煤气化的冷煤气效率高于水煤浆气化,可以达到80%以上。     

水煤浆水冷壁废锅气化过程的模拟研究

采用Aspen Plus流程模拟软件模拟了水煤浆水冷壁废锅气化过程,并将模拟结果与工业运行数据对比,验证了模型准确性。在此基础上,分析了气化压力和水煤浆浓度对气化温度、有效气产量、合成气组成、氧煤比、比氧耗和比煤耗等气化参数的影响。结果表明,气化压力对气化过程基本没有影响,可根据需要选择适宜压力;当保持氧气流量恒定时,随水煤浆浓度增大,有效气含量增加,气化温度升高,即提高水煤浆浓度易导致气化炉飞温,因此进一步研究了在前述模拟条件不变,且保持气化温度恒定时,水煤浆浓度变化对气化参数的影响。结果表明,随水煤浆浓度增大,氧煤比降低,有效气含量增加,比氧耗、比煤耗降低,因此在气化炉不超温的情况下,应尽量提高水煤浆的浓度,以降低系统能耗。     

同向多轴水煤浆气化数值模拟研究

为弥补现有水煤浆气流床气化技术的不足,研发了一种同向多轴煤气化装置,采用Aspen Plus建立了同向多轴水煤浆气化数值模拟模型,分析了水煤浆浓度、氧煤比和碳转化率对煤气化效果的影响。结果表明,随着氧煤比的增加,H_2、CO、有效气含量均先增大后降低,气化温度逐渐升高,最佳氧煤比为0.61,此时有效气含量最大。随碳转化率的升高,CO和H_2含量均增大,气化温度逐渐降低,对于气化炉而言,提高碳转化率可增加有效气含量。水煤浆浓度分别为60%、62%和65%时,有效气(干基)含量分别为81.3%、82.5%和84.2%,水煤浆浓度每提高1%,有效气含量增加约0.6%。     

基于Aspen Plus的多元料浆气化工艺模拟与分析

以延安能化气化装置为研究对象,利用Aspen Plus流程模拟软件,建立水煤浆气化过程的平衡模型,分别考察了水煤浆浓度、氧煤比、气化压力三个关键控制参数对气化结果的影响。结果表明:在气化炉可以承受的温度范围内应尽量提高水煤浆浓度;有效气(CO+H_2)含量随氧煤比的增大先增加后减小;气化压力对气化结果基本无影响;控制水煤浆浓度60%～64%、氧煤比0.95左右,能实现较大的经济效益。     

基于一种顶喷式干煤粉气化炉有效气含量影响因素的探究

为达到最高的有效气含量(CO+H_2),结合一种顶喷式干煤粉气化炉的实际运行情况,在烧嘴类型和气化炉尺寸一定的条件下,对氧煤比、入炉蒸汽、煤粉载气、环隙吹扫气、点火烧嘴燃料气等有效气的含量影响因素进行了探究,探明了最佳的反应条件,可为同类顶喷式干煤粉气化条件的优化提供参考。     

水煤浆气化工艺过程的模拟研究与分析

以河南某煤种为反应原料,采用Aspen Plus流程模拟软件对水煤浆气化工艺过程进行了流程模拟,考察分析了气化炉内的氧煤比和煤浆浓度等原料条件以及气化温度和压力等操作条件对气化反应结果的影响,并将模拟结果与实验结果进行比较,结果表明：模型基本正确,在误差许可范围内,模拟结果与气化实验结果基本一致;氧煤比、水煤浆浓度和气化温度是影响气化反应结果的主要因素;气化压力则对煤气化反应结果几乎没有影响,但是加压气化有利于降低后续工段合成气压缩能耗。     

6.5MPa多喷嘴水煤浆气化工艺运行情况和模拟

总结了某厂6.5 MPa多喷嘴对置式水煤浆气化工艺运行情况,并应用Aspen Plus流程模拟软件对气化炉进行了工艺模拟。并讨论了固定煤种时氧煤比对工艺指标的影响,以及煤中灰含量变化对气化工艺指标的影响。结果显示,随着氧碳比的增加,有效气含量和产率都出现先增大后减小的趋势,最大有效气产率约为每千克煤1.91Nm3(CO+H2),最高有效气含量约为82.70%。煤中干基灰含量每增加2%,气化温度约增加50℃。保持气化温度稳定在1 238℃时,煤中灰含量对比氧耗和有效气产率影响显著。     

水煤浆气化耐磨烧嘴的研发与应用

针对工业烧嘴的结构特点,开展了耐磨烧嘴开发的相关研究工作,优化了氧气及水煤浆的流量和烧嘴的雾化性能,对耐磨材料进行了筛选与性能测试并选取陶瓷材料B为耐磨烧嘴的耐磨材料。水煤浆气化耐磨烧嘴投入工业化生产后,合成气成分、渣中可燃物含量、产量、消耗等各项主要指标均优于设计指标,雾化效果稳定周期长于普通烧嘴,使用寿命比普通烧嘴提高2倍。     

气化炉工艺烧嘴的运行监控及管理

水煤浆气化工艺属气流床气化工艺。其原理是将水煤浆与气化剂(纯氧)通过装在气化炉顶的特殊设备——工艺烧嘴(通过氧流股与煤浆流股的动量交换),达到雾化煤浆的目标,为炉内的气化与燃烧过程创造条件,煤浆喷入高温气化炉内进行快速气化反应得到产物煤气。烧嘴     

水煤浆提浓改造方案及效果

某300 kt/a合成氨装置气化工段采用水冷壁水煤浆加压气化工艺,实际生产运行中气化装置所用水煤浆浓度偏低,通常维持在59%左右,气化装置比煤耗和比氧耗高,且气化炉烧嘴煤浆通道及喷嘴部分磨损严重,增加停炉检修频率,气化装置运行成本偏高。通过综合分析水煤浆制备过程中原料煤煤质特性、粒度分布、添加剂种类及用量对水煤浆浓度的影响后,决定采用分级研磨后配比的方法提高水煤浆的浓度。详细介绍水煤浆提浓改造方案及改造后气化装置的运行情况。实践表明,水煤浆提浓改造后,入炉煤浆浓度一度达到64%以上,较改造前提高4～5个百分点,气化效率显著提高。同时,针对提浓改造后水煤浆制备系统尚存在的问题提出了相关建议。     

合成氨煤气化工艺评述及工艺方案的选择

对比分析国内以煤为原料生产合成氨的煤气化工艺,主要对常压固定床富氧连续气化、恩德炉粉煤气化、灰熔聚流化床粉煤气化、德士古水煤浆加压气化、壳牌干煤粉加压气化以及拥有我国自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化、四喷嘴对置式干粉煤加压气化和两段式干粉煤加压气化等煤气化工艺从煤质要求、煤种适用范围、工艺操作条件、有效气含量、消耗情况与气化效率、环境影响等方面进行评论。结合项目所在地地理位置、煤质条件和经济环境等因素,选择合成氨煤气化技术为常压固定床富氧连续气化技术。     

水煤浆气化炉烧嘴对生产的影响及对策

1 概述 水煤浆加压气化所用工艺烧嘴一般有上部进料的单喷嘴和上部或下部进料的多喷嘴,属于介质雾化式喷嘴.目前水煤浆气化炉工艺烧嘴一般采用预膜、外混式,其烧嘴头部典型结构见图1.进烧嘴的氧流股分成2个流道,中心通道称为一通道,外侧通道称为三通道;一通道与三通道之间为二通道,为煤浆通道.3股物流射出烧嘴,煤浆的内外两侧为高速流动的氧流股,且与煤浆呈一定交汇角,氧流股通过高速剪切、振动等方式使煤浆雾化,雾化后的水煤浆颗粒粒径可以达到100 μm.     

新型气化炉烧嘴的研制

在深入研究气化炉工况和实验室研究的基础上,开发了适应新型气化炉的预膜、外混式三通道水煤浆气化工艺烧嘴,通过多项技术控制手段增强了烧嘴出口煤浆的雾化效果,同时对烧嘴各通道安装尺寸、烧嘴保护方式以及环隙氧量操作比例等进行改造,优化了气化烧嘴的性能和结构,形成了延长气化烧嘴使用寿命的关键技术。     

水煤浆气化炉工艺烧嘴雾化性能的影响因素分析

介绍了水煤浆气化炉工艺烧嘴的雾化特点和雾化性能的判断方法。通过对影响工艺烧嘴物化性能的主要因素(介质流速、煤浆颗粒浓度、中心氧气占总氧比例)深入分析后,制定了优化和保障雾化性能的方法措施,力求达到优化生产工艺、提高工艺烧嘴雾化性能、延长工艺烧嘴和耐火砖使用周期的目的。     

关于德士古气化炉灰渣残碳含量偏高问题的探讨

神华新疆68万吨/年煤制新材料项目水煤浆气化装置采用新疆本地红沙泉煤和黑山煤的配煤为原料,气化装置开车试运行初期曾一度出现碳转化率较低,气化粗渣残碳含量高达40%的问题,分析和研究气化灰渣残碳含量偏高的原因,针对性通过调整工艺烧嘴的环隙尺寸增强雾化效果,适当提高炉温和调整煤浆粒度等措施,灰渣中的碳含量普遍下降到20%左右,基本达到设计指标,达到了降本增效、节约环保的目的。     

煤质及煤浆质量对新型气化炉的影响

文章一一阐述了原料煤各项工业分析指标对新型气化炉发气量、比氧耗、比煤耗、耐火砖、烧嘴寿命等方面的影响,以及煤浆质量对气化效果及整个气化系统维护的重要性,简要介绍了在煤种选择和煤浆制备时的操作注意事项。     

基于Aspen Plus的水煤浆气化模拟

文章以过程模拟软件Aspen Plus为工具,建立了以纯氧为气化剂的气流床煤气化的数学模型,模拟计算了Texaco气化炉的制气过程;并利用该模型模拟研究了氧煤比和水煤浆浓度对煤气化指标的影响。结果表明:水煤浆浓度和氧煤比是影响水煤浆气化过程和出口煤气成分的主要因素,同时提出了提高出口煤气有效成分(CO+H2)的措施。     

提高水煤浆气化有效气成分的途径

通过对多元料浆气化装置中A、C气化炉运行情况的对比,找出影响有效气（CO＋H2）含量的主要因素是烧嘴结构和煤浆浓度,提出调整烧嘴喷口尺寸改变中心氧量、烧嘴压差的改进措施,提高工艺气中有效气含量。     

压力、煤浆浓度、氧煤比对水煤浆气化的影响

研究了水煤浆气化技术操作参数的优化途径;分析了气化压力、煤浆浓度、氧煤比(氧碳比、氧浆比)对碳转化率、产气率、冷煤气效率、合成气有效组分含量等水煤浆气化参数的影响;对各参数之间的最佳搭配进行了优化;确定了各个量的最佳操作值,为气化装置低能耗、高效益运行提供依据。