油页岩综合利用技术的研究进展

"油页岩干馏、半焦燃烧、页岩灰渣作为建材与化工原料"的综合利用技术路线适宜油页岩固有特性和满足我国能源发展战略的需要,具有良好的发展前景。本文分析了油页岩综合利用系统的工作原理,结合油页岩特性和油页岩干馏、半焦燃烧技术现状和研究成果,讨论了油页岩综合利用系统的关键技术问题,提出了以鼓泡床作为油页岩干馏炉、以循环流化床作为半焦燃烧利用装置、以循环流化床燃烧生成的热灰和循环热瓦斯共同作为干馏炉热载体的油页岩鼓泡床干馏及半焦循环流化床燃烧组合系统,用于炼油、制煤气和供热等,实现油页岩资源综合利用。     

油页岩半焦燃烧特性试验研究

利用管式炉对来自桦甸、龙口和依兰的油页岩进行450~600℃干馏处理,并运用热重分析仪(TGA)在30℃/min的升温速率条件下对油页岩半焦进行测试,考察了干馏温度、干馏时间和油页岩产地对油页岩半焦的组成、发热量和燃烧性能的影响,并计算了各样品的燃烧特性指数。结果表明:干馏前后发热量不一定会产生明显降低,依兰半焦的发热量与油页岩相比基本不变。干馏温度越高,半焦挥发分明显降低,停留时间对半焦成分和燃烧特性的影响也越小。随着干馏程度的升高,着火温度Ti增大,燃烧性能变差,燃尽温度基本不变。样品重量一般在350℃左右开始明显减小,在500℃左右质量变化速率逐渐减小,在700℃再次产生明显失重。从页岩油的产率和半焦的燃烧特性角度综合考虑,过长的干馏时间经济性变差。     

苏门答腊褐煤制作喷吹煤的试验研究

为研究干馏时间和干馏温度对印度尼西亚苏门答腊岛(以下简称苏门答腊)褐煤半焦挥发分残留率的影响规律,对该褐煤进行了煤质特性分析和低温干馏试验,并在试验基础上提出了苏门答腊褐煤制作喷吹煤的六项关键技术。试验结果表明,在干馏时间为30 min、干馏温度分别为600℃和750℃的条件下,苏门答腊褐煤半焦分别满足普通喷吹煤和特级喷吹煤的基本指标。该研究为苏门答腊褐煤制作喷吹煤的工艺研发和示范工程建设提供理论依据和试验基础。     

半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究

为了考察冷半焦、预热半焦及煤热解燃烧耦合所产半焦在循环流化床中的流态化特性和输运特性、燃烧特性及污染物原始排放特性,在循环流化床热解燃烧耦合试验台上进行了冷半焦燃烧、预热半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究。研究结果表明,3种类型半焦在燃烧炉炉膛内的流态化特性较好,0~4 mm的预热半焦和粒径0~4 mm煤热解所产半焦均能顺畅通过热解炉与燃烧炉之间的输运通道进入燃烧炉;半焦燃烧时能在燃烧炉炉膛内形成上下均匀的温度场,且随一次风率增大,温度分布更均匀;3种类型半焦的燃烬特性较好,燃烧效率都在99.68%以上;随燃烧炉温度升高,N2O排放值减少,NOx和SO2排放值增加,随二次风比例增大,NOx的排放值降低,SO2排放值升高,N2O的排放值变化不明显。     

自制铝甑实验炉制油、气、半焦的试验研究

针对煤的铝甑(格金)低温干馏试验炉的干馏管容积小、产油产气量少、干馏气难于收集和定量等问题,利用高温电炉和自制的不锈钢内胆反应器对依兰油页岩、煤矸石和煤进行了干馏试验,达到了制油、制气、制半焦的定量分析目的.     

褐煤半焦燃烧的研究现状与发展

围绕褐煤半焦的燃烧特性,对国内外研究现状进行了阐述,对影响褐煤半焦燃烧特性的因素进行了分析,对褐煤半焦的燃烧利用提供了一定的理论基础。     

褐煤干馏半焦挥发分残留率的研究

介绍了褐煤低温干馏工艺的实验装置及方法,研究了干馏温度、干馏时间和干馏煤样质量对粉煤及粒煤低温干馏半焦残留挥发分的影响.实验结果表明:随着干馏温度的升高和干馏煤样质量的增加,测得干馏半焦残留挥发分降低;随着干馏时间的延长,半焦残留挥发分降低,但时间超过一定值时,半焦残留挥发分开始上升;不同温度下粒煤和粉煤干馏半焦挥发分残留率表现的规律不同.     

温和热解条件下内蒙褐煤热解半焦的燃烧性能

为研究褐煤半焦的高效洁净利用及其燃烧性能的判别,模拟工业生产中煤炭热解外热式直立炭化炉,组装煤炭热解实验装置对内蒙褐煤进行热解。采用热重分析法对半焦/煤进行燃烧性能研究,探讨了影响褐煤热解半焦燃烧性能的主要因素,并对半焦与煤的燃烧性能进行比较。结果表明：热解条件是影响半焦燃烧性能的重要因素,随热解温度的升高和热解时间的延长,内蒙褐煤热解半焦的燃烧性能变差;半焦的燃烧性能与其本身的质量参数相关,用半焦的燃料比可以准确预测半焦的燃烧性能;对比半焦与煤的燃烧性能,发现内蒙褐煤热解半焦的燃烧性能“异常”好,其主要原因是内蒙褐煤半焦具有发达的孔隙结构,碳的活性高,其性质类似于木炭,有优异的燃烧性能。     

扎赉诺尔褐煤热解提质实验研究

为对扎赉诺尔褐煤进行热解提质,利用沉降炉进行实验,主要考察了热解温度、载气流量和进料速率对产物组成及其特性的影响。结果表明:扎赉诺尔褐煤热解产物主要为半焦和气体,焦油含量较少。随热解温度升高,半焦产率逐渐降低,焦油产率先增加后减少,气体产率单调增加;经过热解,煤阶提高,但半焦的燃烧特性变差。     

恒压条件下的烟煤低温干馏

采用自制的恒压烟煤低温干馏实验装置，在0．5MPa恒定压力下，测定了强粘结性烟煤与太西无烟煤以及弱粘结性烟煤与唐山矿1／3焦煤，在不同配合比时所产生半焦的特性。实验结果表明，烟煤在低温干馏阶段，恒定的外界压力使得半焦因孔隙率减少而致密，从而提高了炼焦配煤的粘结性和结焦性。通过对实验数据的数学回归，建立了配合煤低温干馏的胶质体挤出量与配合比的定量关系式，计算得到了配合煤中粘结性烟煤的最小比例。这样的研究结果对于铸造焦的制备以及炼焦配煤方案的合理制定，都具有重要的理论意义和实际应用价值。     

双流化床低温煤热解工艺探索

设计了基于双流化床理论的煤热解工艺.煤在热解炉内热解,热解产生的半焦进入提升管燃烧或气化.在一套3m高的热态试验装置上采用神木烟煤进行了热解试验,对典型工艺试验过程进行了分析.考察了温度对热解产物的影响.试验表明,在该系统中,神木煤经历快速热解过程,热解产生的半焦在提升管中高效燃烧;液态产品收率达17.7%;热解气产率为10.5%,热值为19.4 MJ/Nm2;各主要组分体积分数关系为:H2>CH4>CO>CO2.     

宝日褐煤低温干馏特性及产物性质研究

研究了宝日褐煤进行低温干馏时,干馏温度及保温时间对褐煤干馏产物产率的影响规律;分析了半焦的元素组成及其性质,采用气相色谱比较了不同干馏温度下煤气的基本组成,运用FTIR表征了褐煤在不同干馏温度下焦油的官能团。结果表明,当干馏温度为600℃时,宝日褐煤半焦低位发热量比原煤提高48.1%,并且空气干燥基水分低,对二氧化碳的反应性良好;干馏温度为550℃时,宝日褐煤液相产物产出率最高;FTIR分析表明褐煤焦油中含有丰富的羟基官能团及-CH2-和CH3脂肪结构。     

油页岩干馏残渣与烟煤混合燃烧试验研究

采用热重分析方法,对油页岩干馏残渣、烟煤及其混合物燃烧特性进行试验研究,考察不同比例混合燃料对着火、燃烬等特性的影响;通过混合燃烧试验TG/DTG曲线与计算各组分加权平均TG/DTG曲线的对比,分析燃烧过程中油页岩干馏残渣与烟煤相互影响的机理;比较混合燃料在不同升温速率条件下的着火、燃烬等特征参数的变化。结果表明：混合燃料中烟煤比例增大,着火温度略有降低,燃烧DTG曲线峰值增大,燃烬温度降低,燃烧特性趋好;混合燃烧相互影响主要发生在燃烧低温段450~645 ℃之间,且燃烧试验DTG曲线峰值大于计算曲线峰值,燃烧稳定性增强;不同升温速率条件下,混合燃料随着升温速率的提高,燃烧着火延迟,反应向高温区移动,DTG曲线峰值增大,综合燃烧特性趋好     

内蒙古胜利褐煤制备半焦及燃烧性能研究

为了探索内蒙古胜利褐煤半焦的燃烧性能,基于对褐煤煤质分析,在不同热解温度下制备半焦;分析不同的热解温度对半焦性质的影响,并通过热重分析研究其燃烧失重特征。试验结果表明:热解温度对半焦产率有很大影响,随着热解温度的升高,半焦产率下降;在燃烧温度为400~600℃时,半焦燃烧反应非常剧烈,随着燃烧温度的升高,半焦燃烧失重量减小。在试验温度范围内,热解温度为500℃时制备的半焦燃烧性能最好。     

黑液水煤浆的燃烧及沾污结渣特性试验研究

通过在0．25MW试验炉上对新汶良庄矿常规和黑液两种水煤浆的对比试验，就黑液水煤浆的着火、燃烧、污染物排放及沾污结渣特性进行研究，尤其借助硅碳棒和自制灰污热流计从宏观和微观角度以及采用模糊数学手段对黑液水煤浆的沾污结渣趋势作了详细分析，获得了许多有益的认识，从而为黑液水煤浆的工业应用提供了参考依据．     

劣质煤沸腾燃烧过程的动力特性和双床沸腾炉的试验研究

本文对宽筛分劣质固体燃料和窄筛分飞灰的沸腾燃烧过程动力特性的试验结果作了分析,并对燃料颗粒在沸腾床中的着火条件和燃烧速度的控制因素进行了初步探讨;同时对双床并联运行工业沸腾炉的结构原则和锅炉的热平衡对比试验结果作了简介。提出了沸腾燃烧锅炉设计和运行的一些关键问題。     

五彩湾煤半焦水热脱钠提质及其燃烧特性的演变

利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)分析新疆五彩湾原煤及其热解提质半焦中钠的赋存形式,考察了水热脱钠前后半焦的钠含量,采用热重分析仪和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方法建立五彩湾煤焦燃烧反应动力学模型,获得半焦燃烧动力学参数并分析脱钠对半焦燃烧特性的影响。结果表明:五彩湾原煤及其半焦中钠的赋存形式以水溶性钠为主,半焦总脱钠率高于原煤,水溶性钠的存在不利于半焦燃烧。600 ℃热解半焦的水热脱钠率高达82.59%,在所有实验焦样中,经水热脱钠后的半焦燃烧特性指数最高,燃烧活性最好。     

固体热载体制得半焦的结构及热解特性研究

固体热载体干馏工艺对于粉煤的高效洁净利用具有重要意义。采用TG-DTG热分析仪和红外光谱仪分别对固体热介质不同终温制得半焦的结构和热解特性进行研究,结果表明,随着热介质终温的提高,半焦的结构趋于芳构化,反应活性逐渐降低,挥发份初始析出温度、最大失重温度和最终热解温度均逐渐增大。     

半焦点火特征时间的试验研究

为了设计符合半焦燃烧特性的燃烧系统,在保证其系统安全性的前提,进一步提高其能源利用效率,通过新型高频振荡单分散煤粉给粉器,结合多元扩散火焰燃烧器技术,并配合煤粉全辐射信号分析试验方法,研究了温度和含氧量变化对半焦颗粒着火特性的影响。试验结果表明:当选择归一化信号强度0.1作为点火点时,半焦的特征点火时间在10 ms量级;增加环境温度会加快半焦表面的化学反应速率,从而缩短半焦的点火时间,1 800 K时的点火时间小于1 200 K约4 ms;增加同样会缩短半焦的点火时间,氧气体积分数为10%时的点火时间较20%时降低了约2 ms;由于点火特征时间改变带来的燃烧器特征尺寸变化约为0.15 m。     

伊宁长焰煤催化热解产物收率的研究

煤的催化热解对煤的有效利用具有重要意义,利用格金低温干馏炉研究四种催化剂CaO、MgO、K2CO3和Na2CO3在不同添加量条件下对新疆伊宁长焰煤热解产物收率的影响。结果表明:随着添加量的增加,碱土金属氧化物CaO和MgO均可以提高半焦收率、降低焦油收率,而碱金属碳酸盐K2CO3和Na2CO3均提高煤气收率、降低焦油和半焦收率,对总水收率影响不明显。