常压循环流化床煤气化试验

以空气和水蒸汽为气化剂，对神华、龙口和大同煤进行了循环流化床气化试验。研究结果表明：空气煤比对操作温度、煤气产率、煤气组成和冷煤气效率有显著影响，为获得较好的气化效果，应选择合适的空气煤比；气化剂蒸汽主要参与变换反应，对提高碳转化率和冷煤气效率的作用很小；对特定反应器而言，存在一个最佳给煤速率使得煤气化效率最高；煤的活性越高，可以取得的煤气化效率也越高，煤气分离器的处理能力也越大。同时，进行了蒸汽返料、返料侧加煤和提升管上部加煤探索的试验，但没有取得有富有成效的结果。     

空气煤比对循环流化床煤气化过程的影响

以空气和水蒸气为气化剂,在循环流化床煤气化热态试验台上进行了神华煤的气化试验,研究了空气煤比对气化过程的影响。在试验研究范围内,神华煤最高的冷煤气效率为45．64％,碳转化率为83．84％。随着空气煤比的增加,提升管温度上升,煤气产率增加;碳转化率先迅速上升,但继续增加空气煤比则碳转化率变化较小;煤气中CO浓度先增高而后有所下降,CO2浓度的变化规律与此刚好相反,CH4和H2的浓度呈减少趋势。存在最佳的空气煤比,使得煤气热值、冷煤气效率和煤气有效成分含量出现最大值。     

GSP干粉煤气化系统的热力学分析

采用Aspen Plus软件对GSP干粉煤气化系统进行建模模拟,并运用理论对其进行热力学分析;并用灵敏度分析工具探讨了氧煤比和蒸汽煤比两个操作参数对气化工艺的影响。结果表明:GSP干粉煤气化的冷煤气效率为79.39%,效率为84.04%;氧煤比对有效合成气组分(CO、H2和CH4)的摩尔分数、冷煤气效率和?效率影响均较大,而蒸汽煤比对其影响却很小。     

循环流化床常压煤气化的初步试验研究

建立了一套常压热态循环流化床煤气化试验台，采用神华煤进行了初步的试验研究．结果表明，试验台可长时间稳定运行，碳转化率和冷煤气效率分别可达到96．9％和60．5％，但存在高温结渣和飞灰碳损失高等问题．     

循环流化床工业气化炉高钠煤配煤气化

印尼煤具有良好的气化反应活性,但煤灰分中的Na_2O质量分数较高,容易导致系统产生黏结、积灰和腐蚀等问题。利用Na_2O-SiO_2-Al_2O_3三元体系相图分析了印尼煤灰的相图特征,选择了掺配煤种并优化了配煤比例,进而在设计给煤量为350 t/d的循环流化床工业气化炉上,以印尼煤质量分数为75%的配煤为原料进行了168 h气化试验,考察了装置的运行特性和配煤的气化特性,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了气化灰渣的微观形貌和晶相组成。配煤气化试验过程中,炉膛底部温度和密相区压差稳定、无大幅波动,飞灰和底渣无明显变形或熔融现象发生,实现了高钠煤配煤气化的连续稳定运行。冷煤气效率为70.75%,碳转化率为89.49%,煤气热值为5.30 MJ/Nm~3。飞灰和底渣中钠长石的衍射峰均较弱,表明钠长石的生成量较少,可有效抑制低温共熔反应的发生。工业气化炉试验验证与三元相图理论分析基本一致。     

不同煤气化技术对其物耗及能耗的影响

基于不同煤气化技术对物料的消耗不同,以宁东煤为例,参照相关煤气化计算模型,建立了物料衡算和能量衡算耦合的气化炉计算模型,对采用水煤浆气化技术及干煤粉气化技术生产合成气所消耗煤耗及氧耗进行相关的计算。计算结果表明,采用同一种煤质生产合成气,干煤粉气化炉生成的有效合成气(CO+H_2)比水煤浆生成的有效合成气含量高约16.13%,比煤耗降低约73.93 kg/k Nm~3,比氧耗降低约101.29 Nm3/k Nm~3,冷煤气效率提高约9.16%。在煤质条件容许条件下,采用干煤粉气化技术生成煤化工产品其效率相对较高。     

Shell粉煤气化工艺操作条件优化

通过Aspen Plus软件建立Shell粉煤气化模型,在对神华煤气化压力、氧煤比、蒸汽煤比等操作条件对气化效果进行了灵敏度分析的基础上,以有效气(CO+H2)摩尔含量最高为优化目标,分别通过虚拟正交实验及Aspen Plus软件在考虑操作条件间交互作用的影响下,对Shell粉煤气化过程进行了整体优化,并将这2种方法的优化效果进行比较,最终结果表明:Aspen Plus软件的优化效果更为精确。     

华亭煤炭地下气化产气与发电试验研究

为回收华亭原安口煤矿残留煤资源,采用煤炭地下气化技术对残留煤进行二次开采和发电利用,通过空气连续法、空气蒸汽连续法、空气蒸汽两阶段、富氧和纯氧蒸汽连续法等不同注气工艺对残留煤进行了地下气化试验,研究了残留煤在不同气化工艺时的产气和发电特性.结果表明:添加蒸汽和氧气均可提高煤气中有效组分含量和煤气热值;采用连续法和两阶段气化工艺,能够获得热值4.07 ～ 10.69 MJ/Nm3的煤气,可作为2×500 kW燃气发电机组的燃料气.通过气化指标对比分析和现场发电对比试验,确定了低富氧蒸汽连续法(O2体积分数32％)为匹配该燃气发电机组的合理气化工艺.     

煤浆提浓试验研究

为了提高气化水煤浆浓度,采用新配方HD-8A添加剂,进行了神华上湾煤制浆过程中添加剂添加量、煤浆pH值与煤浆浓度关系的实验室研究,并在对制浆设备工艺参数调整的基础上进行了工业性试验。工业性试验结果表明:在HD-8A添加剂用量为3‰,煤浆pH值为8.35条件下,煤浆浓度可提高1.17个百分点;煤浆浓度每提高1个百分点,煤气有效成分(CO+H2)占比可提高1.1个百分点,比煤耗可降低10.08 kg/k Nm3,比氧耗可降低12.68 Nm3/k Nm3,且甲醇产量有所提高。     

和顺无烟煤地下气化模型试验研究

为了获得和顺深部无烟煤地下气化工艺参数,进行了和顺无烟煤地下气化模型试验,研究了煤气有效组分、温度场及顶板应力场的变化规律,结果表明,随着氧气浓度的提高,煤气中有效组分含量、热值、煤气产量与气化剂流量的比、冷煤气效率增加,煤气产率下降;当氧气浓度大于80%时,有效气体含量大于60%,冷煤气效率达到65%以上,80%的氧气浓度是无烟煤地下气化合理的氧气浓度;气化工作面横向和纵向速率扩展速率比为(1.19~1.31)∶1;顶板岩层在通道方向上随气化工作面的推进发生应力集中,应力集中系数为1.2~1.5。     

一种褐煤煤焦水蒸气和CO2气化活性的对比研究

面向循环流化床褐煤热解-部分气化-残炭燃烧分级转化工艺,以宁夏石沟驿褐煤为原料,采用水平管式炉在700～950 ℃,以快速热解和慢速热解方式制备煤焦,考察煤焦表面形貌和结构随制焦条件的变化。利用热分析技术研究气化温度、热解温度和热解速率对煤焦水蒸气和CO2气化反应活性的影响。结果表明：煤焦气化反应速率主要受气化温度影响,受热解温度的影响相对较小;煤焦分别与水蒸气和CO2气化的活性有较大差异,差异随着气化温度的升高而减小;与煤焦的水蒸气气化相比,热解条件对煤焦的CO2气化活性影响更大;煤焦水蒸气气化和CO2气化的反应性指数之间的关系可用二次曲线进行描述,在10%～80%碳转化率范围内分布活化能存在良好的线性关系。     

中等挥发分烟煤回燃逆喷式燃烧数值模拟

为扩展逆喷室燃煤粉工业锅炉对中等挥发分烟煤的适用性,以大同烟煤为研究对象,利用数值模拟技术,对14 MW旋流逆喷式燃烧器三维建模,模拟了燃烧器内的燃烧组织过程。通过对比挥发分较高的神华煤模拟结果发现:着火位置、供料量和燃烧室温度均是影响中挥发分烟煤燃烧稳定的关键因素,延长高温区域、增加回流区域面积、强化燃烧器燃烧过程组织可有效提高燃烧器对中等挥发分煤种的燃烧效果,根据煤质特性,选择相应的运行条件可起到良好的稳定燃烧作用。结合现场运行,同时对现有燃烧器进行了优化研究,最终确定了14 MW燃烧器燃用大同煤的最佳运行工况,即一次风速为24 m/s、二次风速为10 m/s和进料量为0.35 kg/s的优化运行条件,经对运行过程检测,燃烧器出口和炉膛温度由原来的926.5℃和856.7℃分别升高至1 055.6℃和938.8℃,燃烧效率达到98%以上,燃烧更加稳定。     

升温速率及水蒸气分压改变对煤焦气化反应性的影响

用非等温热重法考察了神华煤焦、平朔煤焦及潞安煤焦的水蒸气气化反应性,分析了升温速率、水蒸气分压改变对煤焦气化反应性的影响,即水蒸气分压越大,煤焦的气化反应速率越快;随升温速率的提高,热失重曲线向高温区偏移,最大失重速率相应增大。利用最大反应速率法和半衰期法评价了所选样品的气化反应性。试验结果表明,在相同的气化反应条件下,随着变质程度的提高,煤焦的气化反应性逐渐减小,其气化反应性顺序为神华煤焦>平朔煤焦>潞安煤焦。     

混合方式对CaO/煤焦水蒸气气化反应的影响

采用某内蒙烟煤,基于加压固定床反应器,通过气体产物分析研究了CaO/煤焦混合方式以及反应条件对煤焦水蒸气气化反应的影响。研究表明,在相同反应气氛下,添加CaO能够显著提高煤焦水蒸气气化反应速度,且其提高程度与CaO/煤焦的混合方式有关,与不添加CaO时相比,CaO/煤焦混合物共热解制得的煤焦/CaO水蒸气气化反应速度可提高182.34%,而煤单独热解制得煤焦与CaO机械混合的煤焦/CaO水蒸气气化反应速度仅提高21.13%,钙离子在煤焦中的分散程度是影响CaO/煤焦水蒸气气化反应的主要因素。CaO/煤焦水蒸气气化反应速率随Ca/C摩尔比增加先升高后降低,在Ca/C摩尔比约为1.0时反应最快。当温度由650℃升高至750℃,CaO/煤焦水蒸气气化反应速度提高了594.67%;水蒸气分压力由0.35 MPa提高至0.50,0.65 MPa,气化反应速度分别提高了95.86%和204.14%。     

煤半焦和残渣半焦的CO_2气化过程的反应动力学研究

对神华煤半焦(CC)和神华煤直接液化残渣半焦(RC)在不同温度下和CO2反应进行了研究,结果显示,由于矿物质的催化作用,残渣半焦CO2气化反应性略强于煤半焦;利用不同温度下的实验结果,采用均相反应模型(HM)和未反应缩芯模型(SCM)对煤和残渣的CO2气化动力学进行了模拟,得到煤半焦和残渣半焦均相反应模型和未反应缩芯模型的Arrhenius方程式。把模拟结果和实验数值进行比较,结果发现均相反应模型和未反应缩芯模型都能较好地模拟煤半焦和残渣半焦的CO2气化过程;未反应缩芯模型的模拟结果要好于均相反应模型的模拟结果。     

气化参数对空气等离子体煤气化过程的影响

讨论了在水蒸气参与下的空气等离子体煤气化过程，结果发现：等离子发生器功率的增加，可以大幅度地提高煤气中H2，CO含量，降低CO2含量，同时也可大幅度地提高碳转化率．在保证进入反应器的煤粒有一定动量的前提下尽量减少空气量；水蒸气输入量适量增加有利于H2含量增加，过量的水蒸气将使碳转化率下降；加大反应器的煤处理量会带来碳转化率的降低；适当条件下煤的转化率可超过95％．气相产物中没有检测到甲烷．同时没有发现液相产物．     

神华煤及其液化残渣水蒸气气化动力学研究

为研究神华煤半焦和神华煤直接液化残渣半焦的水蒸气气化动力学过程,利用不同温度下神华煤半焦和残渣半焦水蒸气气化碳转化率曲线,采用均相反应模型（HM）和未反应缩芯模型（SCM）对神华煤和残渣的水蒸气气化动力学进行了模拟,得到煤半焦和残渣半焦均相反应模型和未反应缩芯模型的Arrhenius方程式。将模拟结果和试验数值进行比较,发现均相反应模型和未反应缩芯模型都能较好地模拟煤半焦和残渣半焦的水蒸气气化过程,且均相反应模型的模拟结果要好于未反应缩芯模型的模拟结果。     

煤低温热解与直接液化联产系统研究

煤低温热解和直接液化之间具有很多耦合要素,提出将两者集成联产系统,用煤气制氢替代煤气化制氢来降低成本、用煤焦油作补充溶剂油实现提质加工、将液化残渣与煤共热解提取高附加值油品,实现各副产物综合利用,达到系统价值最大化。基础实验研究表明,神东长焰煤与液化残渣（煤渣质量比为95∶5）共热解焦油干基产率约为8.0%,煤气有效成分大于85%;为使共热解过程不结块,液化残渣掺入量应小于30%。模拟计算表明,百万吨级煤直接液化与千万吨级煤低温热解联产,可以省却煤气化制氢及空分装置,系统能量转化效率达到75%以上,协同效应显著。     

煤焦与水蒸气及CO2共气化反应性研究

采用常压热天平实验装置,在温度为1 173～1 323 K条件下,研究了3种煤焦与水蒸气、CO₂及二者不同配比混合气体的气化特性.结果表明：气化反应温度越高,煤焦的气化反应性越好;气化剂配比中水蒸气的含量越高,煤焦的反应性越好.3种煤焦与水蒸气及CO₂共气化反应性顺序为：神东>宝一>王坡;同一气化剂配比下,3种煤焦的平均比气化速率随温度的升高而增大,同一气化温度下,3种煤焦的平均比气化速率随气化剂中水蒸气含量的增加而增大;3种煤焦在与水蒸气及CO₂混合气体共气化过程中表现出的交互作用不同.