固定床气化与气流床水煤浆气化集成的能量与经济分析

针对煤制天然气工艺中固定床气化产生大量含有焦油、酚等难处理物质的废水,提出了将固定床气化和气流床水煤浆气化相结合的气化方式解决废水问题。考察了未分离焦油煤气水直接制浆和分离焦油后酚水再制浆的两种气化集成方式,以煤制天然气项目为基础对其进行能量与经济分析。结果表明:与单一气流床相比,固定床气化和气流床水煤浆气化耦合提高了系统冷煤气效率;当固定床与气流床水煤浆气化干基煤处理量比为2,未分离焦油煤气水直接制浆和分离焦油后酚水再制浆两种气化集成方式的气化系统煤耗分别为563 kg·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄)和599 kg·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄),氧耗分别为212 m³ O₂·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄)和206 m³ O₂·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄),冷煤气效率分别为84.44%和86.74%,总热效率分别为72.53%和74.87%,且副产焦油的气化集成方案与单一固定床气化方案相比,其天然气生产成本增加不明显,经济上可行。     

O2浓度对污泥燃烧还原性气体产生及还原NO的双重影响

在模拟水泥预分解炉装置上研究污泥燃烧过程中还原性气体的产生及其对NO的还原,并系统研究了O₂浓度（体积分数为0～5%）对还原性气体产生及NO还原的双重影响。TG-FTIR特征分析表明,污泥燃烧产生的还原性气体主要为HCN、NH₃、CO和CH₄。进一步实验研究发现O₂浓度对HCN和NH₃的产生有明显影响,HCN和NH₃在O₂体积分数为3%时产生速率最大。同时,O₂浓度对污泥燃烧还原NO有较大影响。在污泥燃烧温度为900℃,烟气中CO₂体积分数为25%、NO浓度为600mg/m³、SO₂浓度为200mg/m³、O₂体积分数为3%时,NO还原率可达到最大（55.8%）。通过还原性物质（NH₃、CO、CH₄和污泥焦）对NO的还原实验研究进一步发现,NH₃和CO是污泥燃烧过程中NO还原的关键物质,且NH₃对NO的还原随着O₂浓度的增加而增加,而CO对NO的还原受O₂浓度的限制。综合分析表明,O₂浓度对污泥燃烧NO还原的影响主要是由NH₃的产生速率差异、NH₃和CO对NO的还原起主导作用且受O₂浓度影响较大等多种因素综合导致。采用污泥作为还原剂进行NO还原是一种高效的方法,在水泥生产中可通过控制O₂浓度获得较高的NO还原率。     

流化床煤燃烧过程不同气氛下的气态氮释放特征

利用微型流化床反应装置,结合快速过程质谱仪,在850~940℃操作温度下,研究了三种不同粒度分布烟煤和无烟煤在热解、气化和燃烧反应条件下四种主要气态氮产物HCN、NH₃、NO和NO₂的释放规律。结果表明,微型流化床可以实时检测挥发分氮和焦炭氮的动态释放序和类型,热解、气化和燃烧反应气氛的改变主要影响HCN和NH₃的释放量。热解产物的气态氮主要是来自于挥发分,燃烧反应的HCN和NH₃的释放量与温度有明显关系,而气化反应的各类气态氮释放量随温度变化波动不大。煤颗粒尺寸和温度变化对烟煤和无烟煤中各类气态氮释放量产生影响比较复杂,其中NH₃的释放特性是区分挥发分N释放和半焦N释放的重要特征。     

某污水处理系统生化池碱度与NH3-N关系研究

针对深圳市坪山区某河道整治工程采用的一体化水处理设备在运行过程中发现生化池pH和碱度影响出水NH₃-N含量的问题,通过添加CaCO₃控制碱度,探究设备运行的优化碱度并对生化池碱度和NH₃-N的相互关系。结果表明,碱度在202～237 mg/L时,NH₃-N去除效果最好,此时CaCO₃的添加量为3.0～4.5 kg/h。CaCO₃的添加量为3.8 kg/h碱度条件下运行,NH₃-N去除效果显著且稳定。进出水碱度差和进出水NH₃-N的质量浓度差呈现线性关系,即每降解1 g的NH₃-N会消耗6.58 g碱度。CaCO₃补充碱度影响NH₃-N去除效果的机理是CaCO₃作为碳酸盐在维持系统酸碱平衡的同时,为微生物提供无机碳源,能显著提高NH₃-N的去除效率。     

GE水煤浆气化装置灰水水质影响因素分析与控制

气化灰水可谓是水煤浆气化装置的“血液”,灰水水质超标会导致系统设备和管道腐蚀结垢,制约GE水煤浆气化装置的长周期运行,并严重影响污水处理的效能。对灰水pH值、硬度、碱度、悬浮物含量、浊度、氯离子含量、电导率、氨氮和COD等关键指标对水煤浆气化灰水系统的影响进行分析,并就各影响因素总结出针对性的水质控制措施,以提高气化装置运行的稳定性和经济性。     

多喷嘴对置式水煤浆气化灰水水质优化总结

灰水是水煤浆气化整个系统的"血液",灰水水质的好坏直接决定整个气化系统的运行稳定性,本文主要对灰水系统技改优化进行总结,对稳定气化灰水水质的措施进行介绍。     

水煤浆提浓技术在新能能源有限公司的应用

为提高气化水煤浆浓度,降低生产成本,新能能源有限公司于2012年引进低阶煤制备高浓度水煤浆工艺及设备对现有水煤浆制备系统进行改造,通过对比分析改造前后的气化水煤浆质量和气化各项性能指标,阐述了水煤浆浓度对比煤耗、比氧耗、有效合成气体积分数及甲醇产量的影响。结果表明,水煤浆制备系统进行提浓改造后,水煤浆质量与气化效果显著改善。水煤浆浓度由改造前的59.11%提高至61.36%,提高了2.25%,单台棒磨机原煤处理量由65 t/h提高至78 t/h,比煤耗由602.5 g/m3降至595.2 g/m3,比氧耗从392.0 dm3/m3降至384.0 dm3/m3,气化有效合成气体积分数也由81.78%提高至82.86%,最终每天增产粗甲醇47.3 m3。     

低温燃烧下NH3的氧化特性

NH₃的气相氧化是低温燃烧过程中NO_x（NO和NO₂）与N₂O的重要来源,为了深入认识其反应规律,在管式流动反应器系统中进行了实验研究。重点考察了挥发分中的可燃气（CO、CH₄或H₂）和NO对NH₃氧化及氮氧化物排放的影响规律,并根据化学反应机理对实验结果进行了分析。研究结果表明,低温氧化性气氛下微量的可燃气就能够显著促进NH₃的氧化,并使NO_x和N₂O的生成量大幅度升高。当可燃气体浓度相同时,H₂对NH₃氧化的影响最大,CO的影响最小,CH₄对NH₃氧化的影响略大于CO。随着可燃气体浓度的升高,其对NH₃氧化与氮氧化物生成的影响先逐渐增加,然后趋于稳定。反应初始气体中存在NO时,也会加速NH₃的氧化。     

水煤浆气化灰水浊度问题探讨

水煤浆气化技术在煤化工领域广泛应用,气化灰水的浊度是生产运行中的重要参数,本文以四喷嘴水煤浆气化技术为例,探讨了影响气化灰水浊度的因素,分析了煤质、絮凝剂选择、灰水沉降及外来水质对灰水浊度的影响,并提出了相应的处理措施。     

水煤浆气化装置灰水系统除硬技术探究

近年来,水煤浆气化工艺以其能源利用率高、节能环保而备受关注,但其气化灰水系统结垢严重的问题也困扰着应用企业。结合河南心连心化学工业集团股份有限公司四分公司多喷嘴对置式水煤浆气化装置(3台气化炉,两开一备)灰水槽中灰水Ca~(2+)含量与总硬度分析数据,以及其黑水"蒸发热水塔→低压闪蒸分离器→真空闪蒸分离器"三级闪蒸系统的运行情况,就3种气化灰水除硬技术——电絮凝除硬、膜吸收除硬、酸性气除硬进行对比分析,最终选择了酸性气除硬技术处理气化灰水。预计酸性气除硬技改实施后,不仅可为系统的长周期、稳定运行提供可靠保障,而且可获得良好的经济效益。     

GE水煤浆气化全流程模拟

以GE水煤浆气化全流程模拟为研究对象。从煤的裂解与气化、激冷与排渣、洗涤、处理灰水等方面,对GE水煤浆气化流程进行了模拟分析。通过计算校核及设计计算,对GE水煤浆气化结果进行了模拟分析,以期为GE水煤浆气化技术合理应用提供一定借鉴。     

德士古水煤浆气化装置灰水系统优化技改小结

气化灰水是气化装置的“血液”,其运行状况良好与否关乎整个气化装置的安全、稳定、长周期运行。国能包头煤化工有限责任公司德士古水煤浆气化装置生产运行中出现了灰水系统设备及管线结垢严重、低压灰水系统和高压灰水系统无法在线隔离清洗、废水冷却器运行周期短且清洗难度大、气化炉激冷室下降管与上升管环隙严重结垢等问题。为此,采取了优化改造低压灰水系统管线和废水冷却器以及加强原料煤煤质管理、优选灰水系统药剂并加强管理、严格灰水水质管理等一系列优化技改措施,最终实现了气化灰水系统的安全、稳定运行,助力了气化装置的长周期、经济运行。     

含氨燃料预混火焰的层流火焰速度及NO排放特性

将甲烷或氢气与氨气共燃可以克服NH₃火焰的点火能量高、燃烧速度慢的缺点。为了解NH₃作为燃料的燃烧特性,对含NH₃燃料进行一维层流预混火焰数值模拟,研究其层流火焰速度及NO排放特性。采用文献中5个简化反应机理进行数值计算,发现Okafor机理模拟NH₃/CH₄/air火焰精度更高;Xiao机理模拟NH₃/H₂/air、NH₃/air精度适中,计算时间较短。此外,开展了当量比、燃料混合物组分比例、压力等参数对含NH₃燃料燃烧时烟气中NO浓度影响的研究。研究发现：含NH₃燃料燃烧时NO主要通过OH、H、O自由基和O₂分子的消耗而生成,主要通过与NH_i（i=0, 1, 2）自由基反应消耗;含NH₃燃料在富燃状态下燃烧可有效减少NO排放,但富燃燃烧效率低,可采用富燃-贫燃分级燃烧技术来提高燃烧效率,同时保持NO的低排放;掺有较多NH₃的含NH₃燃料在中高压下燃烧时可有效减少NO排放。     

SCR脱硝氨转化、吸附及飞灰氨脱除技术研究现状

随着国家对燃煤电厂污染物排放要求愈加严格,燃煤电厂几乎都安装了SCR烟气脱硝装置处理烟气中NO_x。正常运行的SCR烟气脱硝装置脱硝效率为80%～90%。但在超低排放要求下,部分燃煤机组锅炉SCR运行实际脱硝效率高达95%,导致氨逃逸控制难度急剧增大。综述了国内外燃煤电站锅炉SCR脱硝后飞灰中NH₄HSO₄的形成与脱除,分析其形成机制以及脱除方法,对其工业应用进行了展望。研究表明粉煤灰对单质氨的吸附能力有限,但烟气中SO₃与H₂O的存在可促使灰中氨含量升高,NH₃、SO₃浓度和煤种是影响灰中氨含量的主要因素。粉煤灰脱氨技术按原理可分为加热法、氧化法、水洗法以及加碱法等。204℃下,粉煤灰中氨的脱除十分缓慢,处理80 min,氨脱除率小于50%,因而加热法需在260℃进行,能耗较高。灰中含水量高于3%时,氨脱除速率很高,但在随后的干燥阶段,灰中含水量降至2%以下后,氨脱除速率迅速下降,同时水洗法会产生额外的废水;氧化法是选取合适的催化剂安...     

褐煤水煤浆气化装置运行存在的问题及技改措施

针对首套褐煤水煤浆气化装置在运行过程中出现的水煤浆浓度低、中心氧含量低、系统水灰分含量高、系统水过剩等问题,从煤质特性、工艺与设备结构、原始设计方案等方面进行了原因分析。通过优选气化用煤,优化制浆工艺,改造设备结构,优化添加剂、絮凝剂的添加量,基本可确保装置的平稳运行。该装置的稳定运行,为我国褐煤资源高效利用开辟了新路径。     

二维AuP2材料电催化固氮性能的理论研究

通过电化学反应将氮气（N₂）和水（H₂O）在常温常压的条件下转化为氨气（NH₃）是一种绿色环保的合成氨方法。但由于N₂具有非常高的化学惰性,必须借助电催化剂来加速反应的动力学过程。通过密度泛函理论计算揭示出新型二维无机材料AuP₂对N₂电化学还原制NH₃具有很好的催化活性。在二维AuP₂材料中,Au与P之间由于电负性差异发生显著的电荷转移,使带有正电荷的P可作为活性位点促进氮还原。计算表明整个反应的速控步是N₂生成^*NNH的过程,限制电压为1.2 V,催化活性可以跟部分金属催化剂相媲美。为设计高效氮还原电催化剂提供了新的思路。     

水煤浆气化水系统结垢成因分析与控制策略

煤气化装置黑水、灰水系统中富含的悬浮物及钙、镁、硅等离子,会导致设备及管道出现结垢问题,这已成为装置安全稳定运行的“瓶颈”。通过对水煤浆气化水系统结垢现状进行调研,统计分析了煤气化装置激冷水、黑水及灰水系统的重点结垢部位、结垢成因及主要影响因素,分别从煤质优化、水质控制、药剂使用、材质优选、工业运行优化、除垢技术等方面,提出了缓解煤气化水系统结垢的控制措施,为水煤浆气化装置的安全、稳定运行提供借鉴。     

Fe对高温还原区煤焦/NH3还原NO的影响

利用高温管式炉实验系统,研究了高温还原性气氛下煤焦与矿物质Fe对氨气还原NO的影响,其中煤焦包含原煤焦、脱矿煤焦和浸渍铁煤焦三种。结果表明：在均相还原中NO还原效率随着氨氮体积比(V(NH₃)∶V(NO))的增加而增加;1 000℃～1 300℃温度范围内,随着温度的升高,出口NO浓度显著降低,1 400℃～1 600℃温度范围内,出口NO浓度呈现先增加后降低的趋势;原煤焦参与NH₃异相还原NO反应中出口NO浓度较NH₃均相还原NO反应中出口NO浓度低,这是由于原煤焦协同NH₃促进NO的异相还原;相对于原煤焦而言,脱矿煤焦对NH₃还原NO的促进效果更显著,并且NH₃协同脱矿煤焦对NO异相还原的促进作用随着温度的升高而增强;浸渍铁煤焦对NH₃还原NO的过程表现为抑制作用,并且在1 500℃下抑制作用更为明显,其原因为铁与氨基结合为含铁络合物,降低了体系用于还原NO的NH₂/NH自由基浓度。     

混沌广义差分进化算法及其在Texaco气化过程中的应用

在Texaco水煤浆气化工艺中,合成气中各组分的含量是衡量气化效率的关键参数。以某厂Texaco气化装置为研究背景,设计了一种合成气组分含量的预测模型。该模型选取三层前馈神经网络结构,并采用一种具有广义差分项的混沌差分进化算法(ChaoDEGD)作为模型参数的学习方法。ChaoDEGD算法在差分进化算法的变异操作中引入了广义的个体差异信息,并在不同进化时期,对不同适应度等级的个体施加混沌映射,保证了种群的多样性,帮助种群有效跳出了局部极小点。实验结果表明,基于ChaoDEGD的神经网络预测模型能够较好地估计合成气中CO、H₂、CO₂三类关键组分的含量,为Texaco水煤浆气化过程的安全稳定运行提供了有利指导。     

德士古水煤浆气化灰水处理系统的优化

分析了影响德士古水煤浆气化灰水系统运行的各种因素。针对存在的问题,采取了相应措施,实现了系统运行的优化。