加压射流流化床煤催化气化制天然气的模拟研究

以煤催化气化制合成天然气技术为研究背景,内径0.2 m,高6 m,处理量为0.5 t/d的流化床气化炉为研究对象,建立了煤催化气化流化床气化炉的数学模型。将气化炉简化为3个区域:分布板区、气泡区和自由段区,基于稳态一维模型,考虑了加压下流体力学性质(最小流化速度、射流高度和直径、气泡直径和速度以及床层膨胀比),质量和热量传递,以及催化气化反应动力学(煤焦燃烧、水蒸气气化、变换和甲烷化)等因素对气化结果的影响。计算结果表明:当射流管引入氧气后,颗粒温度迅速达到最大值随后下降最后趋于平缓;氢气和二氧化碳浓度随着床高近似线性增加,但一氧化碳和甲烷随床高增加缓慢;3.1 MPa时最大气泡直径约为0.11 m,气化炉内不会发生节涌现象。计算床温和气体组成与实验结果有良好的一致性。     

大投煤量壳牌气化炉流场优化改造

鹤壁煤电股份有限公司60万t/a甲醇项目,采用壳牌粉煤气化工艺,投煤量2 800t/d,为目前国内投运单台投煤量最大的壳牌气化装置。装置于2013年投料生产,气化炉合成气冷却器"十字架"积灰和气化炉渣口堵渣的问题一直是实现连续生产的最大瓶颈,因积灰和堵渣问题会造成气化炉负荷低、运行周期短等问题。针对这些问题,对装置进行了烧嘴改造。通过调整气化炉燃烧器(煤烧嘴)的角度,改变气化炉内部温度场,提高渣口排渣的稳定性,缓解合成气冷却器的积灰问题,使炉膛水冷壁挂渣有较大改善,改造实施后,达到了预期效果。     

基于FLUENT的粉浆配比对气化性能的影响

以单喷嘴粉浆气化炉为研究对象,深入了解了气化反应机理,基于FLuent软件分别建立了气化炉的热力学模型和动力学模型;对气化炉内粉浆气化过程进行了数值模拟,详细分析了投煤量为1 500 t/d的单喷嘴粉浆气化炉采用不同粉浆配比时对气化炉性能的影响;结果表明:在氧煤比一致的条件下,随着粉浆配比的增加,气化炉温度升高,有效气组分和产量随之增加,碳转化率略有提升。     

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。     

GSP气化炉水冷壁挂渣影响因素探究

水冷壁结构形式的GSP气化炉采用"以渣抗渣"的原理,在水冷壁内侧附着1层均匀分布的熔渣层,以抵御高温熔渣对水冷壁的腐蚀。气化炉内结渣是一个相当复杂的过程,不仅与煤种特性以及熔渣本身的沉积特性有关,还与炉内粉煤气化燃烧过程有着密切关系。GSP气化炉内的耐火材料很容易受到熔渣的侵蚀,极易损坏。主要讨论了煤质、气化炉操作温度、氧煤比的控制等对GSP气化炉内水冷壁挂渣的影响因素。     

煤气化炉烧嘴罩烧损分析及对策

结合壳牌粉煤气化炉的运行经验,通过工艺、仪表、设备安装3个角度来分析烧嘴罩烧损的原因。在气化炉运行过程中,降低粉煤流速、密度的波动概率,加强烧嘴氧煤比、气化炉水质的工艺监控,确保气化炉烧嘴的稳定运行。在气化检修过程中,做好煤线关键仪表设备的检修工作,保证烧嘴、烧嘴罩的设备安装质量,防止烧嘴罩烧损,实现煤气化装置的长周期运行。     

水煤浆气化过程中残碳量计算模型

基于气化炉大型冷模实验的研究结果和煤气化过程的特点,分析了气流床水煤浆气化炉内各个区域的流动与化学反应特征,建立了水煤浆气化过程中残碳量的计算模型,考察了煤的挥发分、煤颗粒平均直径以及气化炉平均停留时间对残碳量的影响。计算结果表明,平均停留时间增加,残碳量减小;在相同的平均停留时间和颗粒平均直径下,煤中挥发分增加,出气化炉残碳量减小;在相同的平均停留时间和挥发分含量下,煤浆中煤颗粒平均直径减小,出气化炉残碳量减小。     

Shell干煤粉气化装置长周期运行的优化技改

针对Shell干粉煤气化装置运行中存在的烧嘴头烧嘴罩泄漏、气化炉堵渣、合成气冷却器入口积灰、高温高压飞灰过滤器稳定性差及系统锁斗阀门磨蚀等问题,进行了技术攻关与优化改造。通过配煤对煤质的改善、设备材质的国产化升级改造,工艺控制指标及系统运行程序的优化,实现了合成气冷却器的自清洁,降低了气化炉出口温度,延长了飞灰过滤器滤芯、烧嘴头烧嘴罩及关键阀门的使用寿命,确保了气化炉的长周期安稳运行。     

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。     

气化装置试烧伊泰2号煤运行总结

通过对伊泰2号煤的试烧,获得了添加剂添加量、煤浆浓度和黏度等原料煤成浆性数据以及合成气成分、气化炉压力和温度等气化工艺参数。试烧结果表明,伊泰2号煤能满足多元料浆水煤浆气化工艺要求,为水煤浆气化炉的煤种拓宽提供了新的思路,探索了气化装置达到稳定、经济化运行的新途径。     

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。     

沉降炉中粉煤气化的实验研究

以O_2为气化剂N_2为输送介质,在常压沉降炉装置上进行了几种粉煤的气化试验。试验考察了温度、氧碳比、停留时间对气化产气组成、碳转化率以及冷煤气效率的影响。     

Large-scale laboratory study on the evolution law of temperature fields in the context of underground coal gasification

This article presents the evolution law of temperature fields in a large-scale laboratory Underground Coal Gasification reactions using Ulanqab lignite under actual conditions. The results show that in the cultivation stage of oxidation zone, the main direction of the temperature field expansion is consistent with the crack direction of the coal seam. In the gasification stabilization stage, the main direction of the temperature field expansion is along the channel. The temperature of the coal seam and the overlying rock mass at its interface with the furnace directly above the gasification channel is equivalent to that of the coal seam temperature, and this temperature is much greater than the temperatures observed near both side walls of the gasification channel at the interface. However, temperatures perpendicular to the axis of the gasification channel are similar at a vertical distance of 40 cm away from the interface. The temperature distributions indicate that the transmission of heat through the overlying rock mass is more rapid in the vertical direction than in the horizontal direction. Moreover, some degree of thermal dispersion is observed in the vertical direction near the outlet. The thermal dispersion coefficient is 0.72 and dispersion angle γ is 78.7°.     

两阶段煤炭地下气化温度场模型

引　言煤炭地下气化过程实际上是一个自热平衡过程 ,依靠煤燃烧产生的热量使地下气化炉内建立起理想的温度场 ,进而发生还原反应和分解反应 ,产出煤气 .因此 ,在地下气化过程中起关键作用的是炉内的温度场 ,尤其对于两阶段地下气化更是如此 .两阶段气化是一种循环供给空气和水蒸气的地下气化方法 ,每个循环由两个阶段组成 :第 1阶段为鼓空气燃烧蓄热 ,生产空气煤气 ;第 2阶段为鼓水蒸气生产地下水煤气 .只有在第 1阶段积蓄了足够量的热能以后 ,才能使第 2阶段水蒸气的分解反应得以顺利进行 ,从而产生高热值地下水煤气 ,同时煤层热分解的程度…     

BGL煤气化动力学模型构建与验证

在目前节能减排需求下,针对BGL煤气化技术的装备研发与性能优化正越来越受重视。BGL煤气化性能分析和预测仍主要采用平衡模型和整体反应模型,但在预测准确度上仍显不足。本文针对BGL煤气化过程,改进缩核模型,将碳核细分为界面反应区和内部反应区,改善了模型适应性。煤热解气最终产率和组成预测采用装置标定数据和热解数据相结合预测,简化了迭代寻优过程。煤热解层高度预测采用通用热解动力学模型,计算值为1.22 m,较符合实际情况。本文构建的BGL煤气化一维模型计算结果表明：粗煤气组成计算值与标定校核值很接近;烧嘴邻近区气相温度2012℃,颗粒相温度1978℃,与经验估测值一致;粗煤气出口温度549℃,实测粗煤气出口温度约538℃。     

串行流化床煤气化试验

针对串行流化床煤气化技术特点,以水蒸气为气化剂,在串行流化床试验装置上进行煤气化特性的试验研究,考察了气化反应器温度、蒸汽煤比对煤气组成、热值、冷煤气效率和碳转化率的影响。结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该煤气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N₂的高品质合成气。随着气化反应器温度的升高、蒸汽煤比的增加,煤气热值和冷煤气效率均会提高,但对碳转化率影响有所不同。在试验阶段获得的最高煤气热值为6.9 MJ•m^-3,冷煤气效率为68％,碳转化率为92％。     

BGL煤气化动力学模型构建与验证

在目前节能减排需求下,针对BGL煤气化技术的装备研发与性能优化正越来越受重视。BGL煤气化性能分析和预测仍主要采用平衡模型和整体反应模型,但在预测准确度上仍显不足。本文针对BGL煤气化过程,改进缩核模型,将碳核细分为界面反应区和内部反应区,改善了模型适应性。煤热解气最终产率和组成预测采用装置标定数据和热解数据相结合预测,简化了迭代寻优过程。煤热解层高度预测采用通用热解动力学模型,计算值为1.22 m,较符合实际情况。本文构建的BGL煤气化一维模型计算结果表明：粗煤气组成计算值与标定校核值很接近;烧嘴邻近区气相温度2012℃,颗粒相温度1978℃,与经验估测值一致;粗煤气出口温度549℃,实测粗煤气出口温度约538℃。     

生化处理煤气化废水研究现状

炉中的煤燃料在高温之下,以空气作为气化的介质,与煤燃料当中的可燃物质产生化学反应,然后转化成气体燃科,所产生煤气洗涤废水和冷凝水等气化废水成分复杂,具有难降解、毒性等特征,对水体造成极大的污染,因此我们有必要加强对煤化工废水的处理力度.为了有效实现这个目的,本文在煤气化废水来源详细分析的基础上,综述了目前常用的废水处理方法,为煤气化废水处理的发展提供基础依据.     

对德士古水煤浆加压气化工艺的认识

结合德士古典型6.5MPa水煤浆加压气化造气工艺的操作实际，从气化炉的结构、氧碳比、水气比、燃烧过程工况、工艺参数以及工艺计算诸方面，系统分析各因素对气化炉操作稳定性、出口组成等方面的影响，对充分、科学、合理地利用煤炭资源，特别是对“油改煤”工程的设计、操作等具有一定的借鉴意义。     

现代煤气化技术及其煤种的适应性分析

结合国内外煤气化技术发展现状与趋势,讨论了煤质特性对气化过程的影响及其在不同气化炉型中的适应性。分析表明,煤种的多样性及气化工艺的选择促进了煤气化技术的快速发展,气流床和流化床代替固定床是煤气化技术发展的必然所趋。在充分认识各类煤气化技术优缺点的基础上,应发挥优势,针对煤种选用炉型,开发具有单炉生产能力高、煤种适应性强、气体成分可调等优势的加压气化技术以及可有效利用煤气高温显热的两段或多段式气化技术。