Shell煤气化装置的煤粉输送过程稳定性分析

在中石化安庆分公司Shell粉煤气化装置上,通过测量并采集煤粉循环过程以及气化炉运行过程的煤粉输送管线上压力与煤粉流量信号,开展了煤粉密相气力输送过程稳定性分析研究。在获得管线压力和煤粉流量时间序列基础上,借助标准差和最大振幅的信号处理方法,重点研究了煤粉流量调节阀开度、煤粉质量浓度和输送压差对煤粉输送稳定性的影响。研究结果表明:煤粉流量调节阀开度增加,管线压力易受给料罐压力波动的影响;煤粉流量调节阀开度减小,管线压力呈随机波动,输送不稳定程度增加。煤粉质量浓度增加,其输送稳定性有所降低;输送压差对煤粉输送稳定性的影响与调节阀开度有关。在此基础上,通过对比分析气化炉运行工况的煤粉输送稳定性,提出了适当降低输送压差,以减少系统能耗的建议。     

Shell煤气化装置煤粉输送系统压降特性研究

在中石化安庆Shell粉煤气化装置的煤粉输送系统中,通过新增设压力与压差传感器,对2#煤线系统的压降特性进行了测试研究。在装置运行不同阶段,分别获得了煤粉循环输送系统与煤粉入炉输送系统的压力分布曲线,给出了各系统主要阻力部件煤烧嘴、煤粉流量调节阀和减压器的压降数据及其压降分率。研究表明:在煤粉循环输送系统中,减压器所占的压降分率最大,具有良好的提压作用;煤粉入炉输送系统的最大压降在煤粉流量调节阀上。针对煤粉流量较低负荷运行情况下,提出了合理设置煤粉输送压差与煤粉流量调节阀开度的优化、节能操作方法。文章还对所获测量参数进行了综合整理,给出包括煤粉速度、煤粉质量浓度、煤粉流量以及管线压降的多参数操作曲线。     

浅析GSP气化工艺煤粉输送系统稳定性操作及其对气化过程的影响

煤粉输送系统对气流床气化炉的稳定运行至关重要,从载气流量、给料容器的流化气量、系统压差以及煤粉的性质等角度分析了影响煤粉输送系统稳定性的因素,同时对煤粉输送系统的参数进行了优化。从气化炉内煤粉与气化剂的混合过程、煤粉在气化炉内的停留时间的角度讨论了煤粉输送系统的稳定性对气化效果的影响。     

壳牌煤气化中的平衡操作

为了保障装置的安全、稳定、长周期运行,通过在实际操作中对工况的调节与对系统的优化,讨论了阀门等设备故障、上下游系统波动等对气化炉压力、汽包压力、氮气/二氧化碳管网压力、煤粉管线流量平衡的影响,分析了气化炉压力、汽包压力、氮气/二氧化碳管网压力、煤粉管线流量失衡对生产的危害,并总结出保持气化炉压力、汽包压力、氮气/二氧化碳管网压力、煤粉管线流量平衡的方法,指出保持这些关键参数平衡对壳牌煤气化装置良好运行的重要意义。     

煤粉加压密相进料影响因素分析

延长石油碳氢研究中心100 t/d输运床气化装置采用正压输送的方式,使煤粉进入气化炉中,粉煤密相输送的过程中,输煤管线流量的不稳定,容易引起系统波动,会影响气化反应的进行。通过交变压锁斗的下料速率、输送气量大小、煤种的变化、气化炉压力波动等来探究对粉煤密相输送的影响。     

煤粉加压密相输送特性研究

煤粉加压密相输送系统作为粉煤气化工艺的上游系统,直接影响气化炉的稳定、可靠及安全运行。当气化原料煤种发生改变或进行掺混配煤,其煤粉输送特性可能随之改变,对煤粉输送过程的平稳运行有一定影响。为研究干煤粉气化炉供煤系统的工作特性,针对某气化装置混配后的原料煤粉,利用HR指数和FF函数对粉体流动性进行分级表征,然后在内径25和15 mm管径下进行背压2、4和5 MPa的加压密相输送试验,考察了表观气速、输送压力对煤粉流量的影响规律,最后采用煤粉流量的平均波动幅度和最大波动幅度作为煤粉输送过程稳定性的评价指标,对各工艺参数间的波动相关性进行比较分析。结果表明:该原料煤粉的HR指数为1.42,FF函数为2～4。结合流动性分级表,该原料煤粉的流动性位于黏结区,但靠近易流动区;随着表观气速的增大,煤粉流量先增大后减小,在临界气速处煤粉流量最大。当表观气速超过临界气速后,由于气相压降占主体,颗粒相压降减小导致煤粉流量开始降低;输送压力对煤粉流量和流态转换有一定影响。在相同表观气速下,输送压力提高,煤粉流量有下降趋势,在小管径15 mm管道中该规律更为明显。输送压力越高,密相到稀相的流态转换越急剧,根据背压2和4 MPa的输送相图,在临界气速处,25 mm管径下相图曲线的曲率约为15 mm管径下的2倍;煤粉流量的平均波动和最大波动幅度可作为输送稳定性的评价标准。试验范围内,煤粉流量的平均波动幅度小于3%,最大波动幅度小于10%,煤粉流量最大波动幅度约为平均波动幅度的3.4倍,两者间的相关系数为0.948。     

基于PLC的数字PID控制算法在原油管道输送中的应用

根据原油管线运行中对压力、流量等参数的控制要求,在研究和实践的基础上,将数字PID控制器应用到对原油输送管线的控制中。PLC经过PID运算计算出控制数据,通过现场气动调节阀调节阀门开度,实现了管线运行参数的自动控制。通过现场应用,该方案能够大幅减少操作人员劳动强度,有效的保证管线按照设定参数安全平稳运行。     

Shell煤气化装置中煤粉流量调节阀性能研究

煤粉流量调节阀在国内气流床粉煤气化装置中广泛使用,对于调节控制煤粉流量发挥着重要作用.在中国石化安庆分公司的Shell煤气化装置上,对进口煤粉流量调节阀进行性能测试和研究.结果表明,该煤粉流量调节阀在其开度低于20%时,阀门开度变化对流量的调节最为敏感,开度大于40%后,几乎没有调节流量的作用.分别给出了在煤粉循环系统和气化炉运行系统中该调节阀的压降特性及其压降占系统总压降的分率值,并对提升阀门性能及优化操作提出了建议.     

GSP粉煤密相输送中流量波动的影响因素及控制措施

GSP粉煤高压气力密相输送系统在运行时经常出现粉煤流量波动,较大的流量波动将会引起3根粉煤管线的流量发生偏差,进而引起气化炉跳车。通过相关数据分析,粉煤水分含量、给料容器与气化炉压差、给料容器搅拌器故障、粉煤管线变形及位置发生偏移、给料容器和锁斗的容积较小等因素是引起粉煤流量波动的主要因素,并针对不同影响因素给出了相应的控制措施。     

控压钻井新型节流阀阀芯的设计及验证

针对钻井作业中压力调节阀的关键性作用,对控压钻井中阀芯开度-压差的线性关系进行了研究。通过测试流量、阀芯位移和进出口压力来获得实际的开度-压差关系。结果显示:理论开度-压差的关系与实验结果吻合,并在实验过程中测试了流量系数,从而判断新阀芯的节流特性和合适的工作条件。     

Molecular components of coal and coal structure

A high-volatile bituminous coal was extracted at room temperature by various organic solvents. The yields of the extracts ranged from 4.5 wt% daf (ethanol/benzene extract) to 38 wt% daf (pyridine/ethylenediamine extract). The extracts were analysed by Fl mass spectrometry; the volatile part (75–80 wt%) was composed of substances of molecular weight in the range 70–800 amu, but the compounds in the 200–600 amu range predominated. Over 300 compounds were identified by high-resolution mass spectrometry. The results indicate that compounds < 800 amu constitute at least 30 wt% daf of the analysed coal.     

Electrical conductivity of coal and coal char

The electrical conductivity of coal, at either 1 kHz or d.c., was measured at 24 °C on samples recovered from pyrolysis experiments aimed at modelling conditions during in situ gasification of coal. From an initial value of 10⁻³ S/m (when the coal is saturated with formation water), the conductivity decreases to 10⁻⁸ S/m when the coal is heated to 110 °C in vacuum. This low value, presumably due to dehydration of the coal, prevails for samples heated as high as 500 °C in dry argon. Samples of char recovered after pyrolysis to 800 °C or more have a conductivity of 10² S/m. Capitalizing on the large contrast between the conductivities of coal and char produced during gasification, electrical probing may be a sensitive tool for monitoring ‘burn-front’ progress during in situ coal gasification.     

澳大利亚煤代替西曲焦煤的配煤炼焦研究

对澳大利亚煤和国内6种单种煤进行煤质分析和配煤炼焦实验,分析澳大利亚煤代替西曲煤进行炼焦的可行性。结果表明澳大利亚煤具有低灰低硫、高挥发分等特点,在炼焦中用澳大利亚煤替代西曲焦煤可降低焦炭的灰分和硫分,增大焦炭的各向异性指数,改善焦炭强度。     

Industrial coking of coal batch without bituminous coal

For many years, Kuznetsk-coal batch has always included bituminous coal. Depending on the content of such coal, the batch may be characterized as lean, moderately clinkering, or bituminous. This classification was adopted by specialists of the Eastern Coal-Chemistry Institute (ECCI) in experimental coking at Magnitogorsk Metallurgical Works in 1945 [1]. Lean batch contained 10% Osinovsk bituminous coal (plastic-layer thickness y = 13 mm); moderately coking coal contained 25% bituminous coal (y = 16 mm); and bituminous batch contained 40% of such coal (y = 20 mm).     

黏结煤与不黏煤共热解特性研究

为了利用内构件反应器热解技术实现黏结性煤的高值化利用,采用TG-MS和固定床反应器研究了黏结的山西兴县煤(简称XX煤)与不黏的先锋褐煤(简称XF煤)共热解时的破黏和热解特性。TG-MS实验结果表明,XX煤与XF煤配制的混合煤比XX煤黏性小,且XF煤促进了XX煤热解,混合煤热解行为是两种煤共同作用的结果。固定床热解实验表明,煤粒径越小,降黏越显著;XX煤和XF煤的比例(XX:XF)越小,降黏越显著,XX:XF小于5:5时,可消除结焦团块;XX:XF越小,半焦产率越低,焦油和煤气产率越高;随XX:XF减小,焦油中<170℃和230~300℃的馏分含量先升后降,XX:XF=6:4~3:7时最高,170~210℃、210~230℃和300~360℃的馏分逐渐增加,>360℃的馏分含量不断降低;随XX:XF的减小,H2含量先升高后降低,在XX:XF=3:7时最高;CO含量呈略微升高趋势;CO2含量先逐步升高,在XX:XF=6:4达到最高,然后从XX:XF=5:5开始降低,在XX:XF=3:7达到最低,然后又开始升高;CH4及C2~C3组分含量呈下降趋势,而H2+CO+CH4 (煤气中有效组分之和)的含量先下降再升高接着再降低,在XX:XF=6:4时最低,XX:XF=3:7时最高。XX:XF越小,虽半焦的C/N和C/H不断减少,但C元素含量增幅和N, H元素含量减幅增大;比表面积越大,内孔结构越多越大,起燃温度越低,燃烧越彻底。     

关于混煤的配煤探讨

针对生产用煤多为复杂混煤的不利情况,在常规分析数据的基础上利用岩相分析手段指导配煤,有效稳定了焦炭质量,明显改善了焦炭的热态性能。     

高硫焦煤在配煤中的应用

通过研究高硫焦煤的理化性质,在配合煤中配入一定比例的廉价高硫焦煤,焦炭质量得到改善,主焦煤的使用比例减少,入炉煤成本大幅降低.     

Coking properties of coal pitch in coal batch

The coking properties of coal pitch depend significantly on its fractional composition, which determines the set of structural components involved in meso-phase formation. The optimal combination of high-molecular aromatic compounds, polycyclic compounds of intermediate molecular mass, and hydrogen-donor hydroaromatic components corresponds to a ratio of pitch fractions α: β: γ = 1: 2: 2. This is typical of coal pitch with a softening temperature of 75–85°C. Such pitch is the best clinkering additive to coking batch, resulting in the production of coke of maximum strength.     

煤岩学在炼焦配煤中的应用进展及优化配煤技术

科学合理的配煤技术对于焦化企业高质量发展至关重要,炼焦配煤技术的核心在于对原料煤煤质特性的深入认知。影响炼焦煤性质的主要因素包括变质程度、煤岩组成及第三成因因素,故煤岩学对炼焦配煤技术的研究与应用至关重要。本文论述了经验配煤、煤岩配煤及人工智能配煤3种炼焦配煤技术发展历程和现状,凝练了炼焦配煤技术的发展趋势。结合研究实际,重点梳理了煤岩学指标在炼焦配煤中的应用现状。在注重煤岩特征的同时,也需兼顾工艺指标等相关参数对炼焦煤优劣的表征。在实际应用中,各项指标参数的选择和利用需要综合考虑参数适配范围并尊重该指标与炼焦煤特性的真实对应关系。基于以上内容,提出了关联成煤时代、产地等地质因素和黏结指数、胶质层指数等工艺指标的整体思路,实现焦炭性能与原料煤特性的科学、深入关联,构建“本源-过程-结果”一体的优化配煤技术新体系。     

Catalytic activity of coal minerals in hydrogasification of coal

Hydrogasification of six bituminous coals was studied in a fixed-ped flow reactor at pressures up to 2 MPa and temperatures from 790 to 960 °C. Ranges of distinct methane formation are found with all coals between 500 and 600 °C, 750 to 800 °C and >850 °C. The reactions in the first two ranges are determined by the molecular structure of coal and are not affected by catalytic activities of constituents of coal minerals. In the third range, >850 °C, iron as a constituent of mineral matter of coal can accelerate methane formation significantly if the pressure is sufficiently high. Thermodynamic calculations indicate, and were verified by thermogravimetric studies, that iron disulphides in original coals can be desulphurized during gasification. Alkali and alkali earth oxides and carbonates can act as sulphur scavengers via an exchange reaction and thus accelerate the desulphurization of iron sulphides.