CFB锅炉掺烧水煤浆气化细渣的研究和运行分析

目前我国煤化工行业多年持续发展使得国内煤气化系统细渣处理量高速增加。气化细渣经真空带式或板框过滤机过滤后含水率普遍达到40%～60%,干基残碳质量分数通常在18%～50%。煤气化细渣的无害化处理和资源化利用已成为当前国内外煤化工行业亟待解决的痛点。以水煤浆气化细渣的特性为基础，从气化细渣的残碳(热值)、含水率、掺烧比例和混合燃烧特性等方面研究了水煤浆气化细渣对掺烧的影响。陕煤集团渭化公司水煤浆气化炉气化细渣经过深度脱水干化后含水率降低到28%,输送简单方便，与原料煤掺混后混合燃料的流动性不会造成堵煤断煤，调整混合燃料的含水率和热值等满足CFB锅炉要求后，对锅炉换热效率和运行寿命影响不大。针对气化细渣掺烧进CFB锅炉的运行情况进行分析，掺烧后锅炉运行参数如床层温度、烟气氧含量、排烟温度、床层差压等变化不大；烟气中SO₂,NO_x质量浓度未剧烈变化，不会影响到锅炉脱硫脱硝系统。掺烧前锅炉飞灰含碳量在10%～20%,掺烧后降低到5%～10%,证明合适的掺加量对燃烧有促进作用。气化细渣掺烧后，由于其灰分较原料煤高，进入烟道的飞灰总量将增加，在掺烧比例&...     

水煤浆气化细灰碳灰分布特性及其分离试验研究

以三峰级配技术制备的高浓度水煤浆气流床气化细灰为原料,进行碳灰分布特性及其分离试验研究,通过SEM-EDS(扫描电镜-能谱)、XRF(X射线荧光光谱)、XRD(X射线衍射)和BET(表面及孔隙度分析)对细灰的物化性能进行分析,采用煤中碳和氢的测定方法对不同粒度细灰的碳含量进行测试并对结果进行分析,得出气化细灰基本特征、碳-灰分布规律,使用实验室常规浮选试验方法探索气化细灰的碳灰分离方式。结果表明,在常规浮选条件下,灰分为47.98%的细灰,可获得产率为14.95%灰分为45.53%的精矿产品,常规浮选效果较差,主要原因为:原煤经过气化后,大部分的有机质转变成气体产物,一些不具可燃性的矿物质在细灰中得到熔融、富集和转化,捕收剂为容易与矿物表面接触的常规药剂,在相互作用时仅产生物理吸附作用,细灰表面的矿物颗粒会与捕收剂紧密贴合,导致矿物表面亲水性增强,捕收效果变差,且细灰孔隙结构发达,比表面积、孔容积均较大,会吸入大量水分和浮选药剂,不仅使颗粒表面亲水不易上浮,同时消耗大量药剂;细灰的碳-灰分布特性表现为灰含量随其颗粒尺寸的减小逐渐升高,可通过粒度分级的方法对中煤榆林细灰进行碳灰分离,当分级尺寸在0.1 mm时,可获得碳含量为79.78%,产率为54.20%的高碳细灰产品。     

煤气化细渣表面性质分析及浮选提质研究

为了二次回收利用气化炉细渣,采用扫描电镜、红外光谱和RM-C80微量热仪等分析手段研究了气化细渣的性质,并探究了对其进行浮选提质的可行性。研究结果表明,气化细渣的灰分和水分含量高,却无法直接回收利用,必须分选提质后利用,且气化细渣的表面虽然氧化严重但仍具有一定的疏水性。采用浮选机或者浮选柱分选,均可将气化细渣的灰分由50.71%降至25%以下,干燥基发热量由16.59 MJ/kg提高至26.36 MJ/kg以上;在相同药剂用量条件下,与浮选机相比,浮选柱的精煤灰分降低了0.44%,精煤产率提高了2.64%,浮选完善指标提高了3.45%。上述结果证明,浮选方法可有效脱除气化细渣中含有的灰渣而提高其发热量,且浮选柱对气化细渣的分选提质效果优于浮选机。     

管输煤浆提浓制备气化水煤浆的工艺条件研究

管输煤浆需经提浓方可保证水煤浆的气化效率与经济性，因而很有必要考察不同原料配比、添加剂比例等工艺条件对制备高浓度气化煤浆的影响规律。以神渭管输煤浆脱水后的离心煤和压滤煤为原料，研究管输煤浆提浓工艺中制备压滤细煤浆的添加剂比例及最高成浆浓度、制备气化煤浆的最佳配比及添加剂添加量，通过对单独压滤细煤的成浆性实验、细浆和超细浆掺混比例实验、离心煤、压滤煤、细浆和超细浆最佳配比实验的设计，借助旋转黏度计、流动性测试仪、标准筛网等探索压滤细煤浆和气化煤浆的制备工艺条件。结果表明，在制备压滤细煤浆时，添加剂比例不得低于0.2%,干基最佳添加比例为0.5%,制得压滤细煤浆浓度为55.21%;在制备气化水煤浆时，离心粗煤、压滤细煤浆、细浆和超细浆的最佳配比为70∶20∶5∶5,干基添加剂总添加量为0.4%,在制备压滤细煤浆和制备气化煤浆时按比例为3∶5分2次加入。物料衡算表明，将浓度未53%的管输煤浆全部脱水后再按合理的级配制备为气化水煤浆，可在实现富余管输煤浆全部制备为高值气化水煤浆的同时消纳利用全部压滤细煤泥。     

燃煤助燃剂催化助燃效果评价方法研究

针对燃煤助燃剂催化助燃效果评价方法缺乏科学评价指标的现状,通过热重分析仪研究了CuSO4和K2CO3两种纯组分助燃剂对阳泉无烟煤和铁法烟煤燃烧特性参数的影响。同时,通过改进坩埚类型,探讨了CuSO4与K2CO3对阳泉无烟煤和铁法烟煤燃烧的恒温区碳转化率与残灰碳氢含量的影响。试验结果表明:以燃烧特性参数中的着火温度、恒温区碳转化率与残灰碳氢含量3个参数作为助燃剂催化助燃效果的评价指标,能全面地评价助燃剂对煤燃烧过程的催化助燃效果。分布活化能模型分析结果表明,煤催化燃烧活化能变化与助燃剂对煤燃烧催化助燃效果存在对应关系,同时从动力学角度验证了着火温度、恒温区碳转化率指标评价助燃效果的正确性。     

气化细渣疏水-亲水双液分离可行性与机理分析

煤气化细渣是一种资源化利用率较低的固体废弃物，其残炭与灰质的相互混杂制约了针对其中残炭或无机矿物质(灰质)利用的2个方面，残炭与灰质分离是气化渣高效资源化利用的前提。重力分选对于气化渣中+0.125 mm较粗粒级分选效果较好，但气化细渣0～0.074 mm粒级含量高，常规泡沫浮选细粒级药剂消耗量大，泡沫残炭产品中细粒灰质夹带严重，多段分选工艺复杂，泡沫残炭产品水分较高。疏水-亲水双液分离(HHS)是集分离与脱水为一体的技术，采用HHS技术对宁夏煤业公司的气化细渣的残炭与灰质分离进行了试验研究，考查了搅拌速度、搅拌时间、疏水液体用量对煤气化细渣炭、灰分离效果的影响规律。结果表明，随搅拌速度增加残炭产品灰分由66.35%降低至20.80%,尾矿灰分由79.70%提高至98.25%,炭、灰分离效果明显变好；随着搅拌时间增加，残炭产品灰分由33.96%降低至28.96%,对于炭、灰分离效果影响较小；随疏水液体用量增加残炭产品灰分由28.98%降低至24.31%,再升高到26.09%,HHS中疏水液体为样品质量的60%时最佳。HHS相比泡沫浮选可得到更好的炭、灰分离效果，残炭产品灰分在30%以下...     

金属氧化物对劣质煤掺混生活污泥混烧特性的影响

采用热重分析方法研究了金属氧化物对劣质煤掺混生活污泥燃烧特性和动力学特性的影响。实验结果表明:随着金属氧化物的添加,混合试样失重TG曲线及失重率DTG曲线向低温区移动;对固定碳燃烧阶段的表观活化能的计算结果表明,随着金属氧化物的添加,各单独试样及混合试样的表观活化能减小,频率因子增大。     

煤灰熔融性的研究进展

煤的灰熔融特性是煤炭气化和燃烧的一项重要指标,而煤灰的多元化学与矿物组成在加热过程中的行为对煤灰熔融性有重要影响.研究如何改变煤灰熔融特性使其适应不同的排渣方式具有重要意义.探讨了一些对煤灰熔融性进行调整的方法,通过添加不同助剂与煤灰中氧化物相互作用生成高熔点或低熔点物质的方法可改变煤灰熔融特性,或添加不同灰熔点的煤,以适应不同排渣方式和气化工艺的选择.     

含不同阻化剂煤自燃的实验研究

采用STA449C综合热重分析仪对煤添加阻化剂后的活化能变化规律进行实验研究,主要研究不同粒度的煤和不同阻化剂对煤自燃过程的影响。结果表明,以着火活化能确定煤自燃阻化效果具有规律性。比较不添加阻化剂与添加阻化剂实验煤样各燃烧阶段的活化能可以看出,添加阻化剂后失水活化能与燃烧活化能降低,着火活化能则增大,说明阻化剂在煤的整个燃烧阶段并不是全过程起到阻化的作用,而是一个催化—阻化—催化的过程：在失水阶段起着催化作用,在着火阶段起阻化作用,在燃烧阶段起到催化作用。这对于应用阻化剂的选择具有实际的参考价值和指导意义。     

湘西地区特种煤热重试验研究

为合理开发湘西地区煤炭资源,采用热重分析仪和配煤技术对该地区具有代表性的煤种进行了燃烧性能评价和动力学参数分析.研究结果表明:随着煤的干燥无灰基Vdaf含量的增加,煤的动力学表观活化能E呈下降趋势,煤的燃烧性能顺序为:三湘(SX)>凯里(KL)>顺发(SF)>半坡(BP).配煤优化了单种煤的燃烧性能:半坡煤分别与三湘、顺发、凯里以50%比例配合,表观活化能E降低了15.9%,3.48%和21.26%,燃烧特性指数P提高了19.4%,7.46%和11.94%;降低了半坡煤的着火温度和燃烬温度,顺发、凯利煤的最大燃烧速率分别提高了10.1%和33.4%.     

不同催化剂对准东煤的催化气化特性对比研究

为掌握低温750℃条件下准东煤的催化气化特性规律,采用差示扫描量热与热重分析仪,通过确定适宜的CO_2气体流量、煤焦质量和颗粒直径,研究分析了准东煤在低温、微量催化剂及其不同加载方式下的催化气化特性。结果表明:低温下,准东煤在微量催化剂条件下完成催化气化过程,催化剂添加量增加,反应速率加快,催化效果更强;催化剂加载方式不同,催化效果不同,对Ca(OH)_2而言,催化效果高温高压法浸渍法研磨法;对K_2CO_3而言,催化效果研磨法高温高压法浸渍法;相同加载方式条件下,当催化剂添加量小于1.70%(质量分数)时,Ca(OH)_2催化效果优于K_2CO_3;当催化剂添加量大于3.20%时,Ca(OH)_2催化效果弱于K_2CO_3,这很可能与煤中的活性位点等因素有关。     

添加助熔剂降低晋城煤高灰熔融性温度研究

针对晋城煤灰熔融性温度较高的特点,为使其满足液态排渣气化工艺需求,利用添加石灰石进行降低晋城煤灰熔融性温度试验,根据灰比及灰中氧化钙(CaO)含量确定适宜的添加比例,使煤灰熔融性温度降低至气化炉能够接受的程度,并测试添加适宜比例石灰石后煤样的黏温特性。试验结果表明:煤中灰成分对晋城煤灰熔融性有较大影响,添加不同量的CaO助熔剂对晋城煤灰的灰熔融性、黏度特性影响显著。随着CaO助熔剂剂量的增加,煤的灰熔融性温度不断降低,但降至一定的温度值后,随着助熔剂量的增加其灰熔融性温度变化不大。通过添加CaO助熔剂,在保证进入干煤粉气化炉的灰分和发热量满足要求前提下,可降低晋城煤的灰熔融性温度,满足干煤粉气化炉的技术要求。     

煤气化细渣载体浮选提质研究

煤气化细渣是一种固体废弃物,其颗粒较小,表面多孔,对药剂的吸附量非常大,通过载体浮选可使药剂量降低30％～50％.通过接触角测量和扫描电镜,分析了气化细渣和加入载体后气化细渣的性质,并研究了载体浮选处理气化细渣的可行性.结果表明,采用载体浮选可以将气化细渣的灰分从68％降至24.62％,尾矿灰分可达96.43％,可燃物...     

气化细灰渣超细研磨制高浓度水煤浆的实验研究

通过对气化细灰渣的形成过程、理化性质及特点进行分析研究,评价了现有填埋、干化焚烧等利用技术的优缺点,开展了细灰渣超细研磨及成浆性实验研究,提出了气化细灰渣超细研磨再气化的新型利用途径。研究结果表明:超细研磨可打破细灰渣的絮状束水结构,大幅降低灰渣细度,提高制浆的掺混比例。以中煤榆林原料和细灰渣为实验原料,采用三峰级配制浆工艺,在保证煤浆浓度不小于65%的前提下,细灰渣最高加入比例可高达5%。     

煤的自燃倾向性新分类方法

应用热重分析仪实验研究了神东矿区不同层位和不同工作面煤的自燃特性,结果表明：煤氧化燃烧过程分为3个阶段,即升温失水失重阶段、升温增重氧化阶段、升温燃烧失重阶段.对应3个阶段的活化能分别为失水活化能、着火活化能和燃烧活化能.着火活化能是指从增重开始到增重结束转为失重的拐点处阶段的活化能,以煤的着火活化能判定煤炭的自燃难易程度的新方法.着火活化能越小煤样越容易自燃,着火活化能越大煤样越不易自燃.     

烟杆与配煤混燃特性及协同作用研究

利用综合热分析仪在空气气氛下对富源烟煤、小龙潭褐煤、宜良烟杆(生物质)以及3种燃料以不同比例混合后的燃料进行TG/DTG分析,结果表明:掺混烟杆生物质燃料可大幅提升单种煤粉的着火性能,使得着火温度及最大失重速率温度向低温区移动,且在掺混比例大于30%影响最明显;并发现烟杆与配煤燃烧时在不同温度区间有不同的相互作用,随着生物质掺混比例的增加,挥发分析出阶段的抑制作用越强。通过Origin分析软件,拟合相互作用率曲线并积分,可以量化烟杆与配煤混燃过程的协同作用。     

添加助熔剂降低大同石炭纪煤的高灰熔融性研究

以高灰熔融性大同石炭纪煤为研究对象,探究其对气流床气化炉的适应性。为使其满足气流床气化炉液态排渣技术要求,通过添加助熔剂降低大同煤灰熔融温度,并根据石灰石添加量以及灰中CaO含量对煤灰熔融性温度影响确定适宜的添加比例,测试添加适宜比例石灰石后煤样的黏温特性。试验结果表明:煤中灰成分对煤灰熔融性温度有很大影响,随着助熔剂CaO量的增加,煤灰熔融性温度不断降低,当助熔剂石灰石添加量为10%时最适宜;助熔剂CaO对煤灰黏温特性也有很大影响,当石灰石添加量为10%时,随着温度提高则煤灰的黏度不断降低,当炉内温度为1 540℃时黏度降低至25Pa·s,此时的煤灰具有很好的流动性,可满足气流床气化的技术要求。     

混煤燃烧过程中的交互作用：机理实验研究与数值模拟

为深入研究混煤燃烧过程中的交互作用机理,在沉降炉上进行了贫煤和烟煤不同配比混煤(贫煤掺混烟煤比例0,25%,50%,75%,100%)燃烧特性的实验研究与数值模拟。结果表明,混煤燃烧过程中易燃煤对混煤燃烧的促进和抑制2种交互作用的竞争决定了混煤的燃烬特性,促进作用表现为烟煤优先燃烧,提高了燃烧初期的局部温度,促进了难燃煤的着火与燃烧;抑制作用则表现为易燃煤抢先燃烧消耗了大量氧气,导致难燃煤燃烧处于欠氧状态,阻碍了难燃煤的燃烧与燃烬。由于煤种差异大,交互作用影响明显,混煤实际燃烬率与计算线性燃烬率差异较大。掺混25%易燃煤时,促进作用在混煤燃烧中占主导地位,燃烬率高于按掺烧比例线性计算得出的计算线性燃烬率;当掺混50%易燃煤时,混煤燃烬率的出现“拐点”;进一步增加至75%时,抑制作用在混煤燃烧中占据主导地位,燃烬率明显降低。混煤燃烧NOx排放量与计算线性NOx计算值比较接近,其随着易燃煤的掺烧比例的增加而线性增加。     

煤气化渣浮选精炭理化特性研究

煤气化灰渣高效环保资源化利用是目前煤化工固废领域研究的热点，即对气化渣增值化和规模化消纳技术开发的需求极为迫切，但对残碳高值利用等暂无大规模资源化的处置方案。采用N₂吸-脱附、扫描电镜(SEM)、碘吸附等手段对浮选精炭的孔径分布和吸附性能进行分析表征，依据GB/T 7702.7—2008和GB/T 7702.6—2008进行精炭的碘值和亚甲蓝值检测及不同分子水平的吸附性能表征，采用物理活化和化学碱活考察浮选精炭制活性炭过程的活化反应性能。结果表明：气化渣浮选精炭具有低挥发分、低硫、低H/C原子比和低活化反应性能的特点，煤质特征与变质程度最高的1号无烟煤接近，灰成分中Si-Al酸性氧化物含量接近70%。气化渣浮选精炭的分子结构致密，碱性物质的存在有利于促进活性炭制备的活化反应。浮选精炭初具一定的比表面积，孔结构为介孔尺度，具有一定的大分子液体吸附性能，碘值和亚甲蓝值未达到工业水处理用活性炭技术指标，需对其进行进一步活化处理。浮选精炭经过气化炉的高温历炼后活化反应性能大幅降低，可适量添加低变质煤和适宜的黏结剂混合成型，辅以高活性助剂并通过活化工艺参数调整和添加高活性助...     

非线性优化理论在动力配煤中的应用

我国目前的配煤技术仅根据燃煤发热量和挥发分的要求，未综合考虑煤的着火、燃尽、结渣及脱硫等因素，致使混煤质量并不能满足锅炉燃烧的需要。本文将非线性优化技术应用于动力配煤，考虑了发热量、挥发分、硫分、水分、灰分、灰熔点、着火特性、燃烬特性、结渣特性和SO2排放特性等10个配煤指标，建立了非线性优化动力配煤数学模型。在满足约束条件的前提下，追求混煤的某个质量指标最优，以满足用户对燃煤安全性和环保性的要求。