晋城高硫无烟煤加压气化装置开车优化及汽氧比探讨

河南晋煤天庆煤化工有限责任公司煤化工项目以晋城15#"三高"劣质煤为原料,采用碎煤加压气化工艺生产合成气。介绍气化装置开车优化情况,通过研究汽氧比对气化炉操作工况、粗煤气主要成分及水蒸气耗量的影响,确定出晋城高硫无烟煤用于碎煤加压气化装置最佳汽氧比为4.9~5.1 kg/m~3,此汽氧比下气化炉可高负荷、稳定运行且经济性较合理。     

粉煤气流床气化Matlab一维模型的建立

借助Matlab建立了粉煤一维气流床气化动力学模型,用于模拟气化炉运行状况,优化操作条件。新建模型的计算结果与Aspen plus结果较为吻合,有效合成气相对误差不大于1%。运用新模型,分析了粒径、操作条件及二元混煤对气流床气化炉运行结果的影响。结果表明,粒径越小,越有利于气化的进行,碳转化率越高;汽煤比的最佳工况应控制在0.10 kg/kg～0.15 kg/kg,氧煤比的最佳工况应控制在0.45 m3/kg～0.55 m3/kg;二元混煤A+B气化反应性能介于煤A和煤B之间。     

山西某地煤固定床加压气化试验研究

通过对山西某地煤进行煤质特性分析,并将该煤在内径150 mm、操作压力3.0 MPa固定床气化炉中进行不同汽氧比的气化试验,寻求一种最适合山西某地煤的气化方法。试验结果表明,该煤适宜作为固定床碎煤加压气化的原料,气化的最优汽氧比为5.2 kg/m3左右,每千克原煤产煤气2.36 m3,碳转化率99.60%,蒸汽分解率43.78%,煤气中有效气体(CO+H2+CH4)含量为70.29%左右。     

碎煤加压气化炉汽氧比优化探析

汽氧比是控制气化过程温度、改变煤气组成的重要调节参数,为了有效提高碎煤加压气化炉运行效果,分析不同汽氧比对气化炉原料消耗与粗煤气成分对比,达到精准操控。     

粉煤气化炉反应室漏水及应对措施研究

介绍了壳牌粉煤加压气化炉中调和水冷却系统和水汽系统的工艺流程,结合壳牌粉煤加压气化炉的运行经验,分析DCS系统工艺指标变化,判定气化炉漏水的具体部位。从气化炉进料稳定性、炉温过高或过低、锅炉给水水质、烧嘴罩安装等方面分析了泄漏的原因,给出提高氧煤比来提高气化炉反应室炉温,降低系统水/汽系统与气化炉反应室压差减少泄漏量等保生产的应急措施。     

4.0MPa碎煤加压气化炉10000m~3/h氧负荷运行总结

河南晋煤天庆煤化工有限责任公司对其4.0 MPa碎煤加压气化炉开展运行负荷摸高试验,通过对负荷摸高试验运行数据的总结,得出目前管道配置下单台气化炉的最高氧负荷为10 000 m~3/h,最佳运行氧负荷为9 000~9 500 m~3/h,并对高负荷工况下气化炉的相关工艺指标控制提出了要求。     

生物质下吸式气化炉气化制备富氢燃气实验研究

以制取富氢燃气为目标,在自热式下吸式气化炉反应器内,进行了生物质下吸式气化炉富氧/水蒸气及空气气化的制氢特性研究。实验结果表明,与空气气化相比,富氧/水蒸气气化可显著提高氢产率和产气热值。在实验条件范围内,最大氢产率达到45.16 g/kg;最大低位热值达到11.11 MJ/m3。在富氧/水蒸气气化条件下,燃气中H2+CO体积分数达到63.27%—72.56%,高于空气气化条件下的52.19%—63.31%。富氧/水蒸气气化条件下的H2/CO体积比比值为0.70—0.90,低于空气气化条件下的1.06—1.27。实验结果证实:生物质下吸式气化炉富氧/水蒸气气化是一种有效的制取可再生氢源的工艺路线。     

4.0 MPa碎煤加压气化炉10000 m~3/h(标态)氧负荷运行总结

通过对4.0 MPa碎煤加压气化炉运行负荷摸高试验,将气化炉进出物料参数、不同负荷加煤与排灰时间间隔、气化炉的负荷上限等进行了对比。试验结果表明,单台气化炉最大氧负荷为10 000 m~3/h(标态),该配置下的最高运行负荷以9 000~9 500 m~3/h(标态)为宜。在实际运行中,应严格按照工艺指标控制操作,尤其是气化炉出口温度、灰锁温度、气化炉与夹套压差等指标。     

隔板式内循环气化炉的设计和运行

介绍了一种新型的隔板式内循环气化炉的设计和运行。通过在气化炉的中间设置隔板,可使流化床气化炉的床层形成2个流化速度不等的流化区域,在高速区没有反应的原料或炭粒,在床层上部随流化介质流入低速区,在低速区内进行气化反应;未反应完的炭粒再经底部流回高速区,进一步进行气化反应,形成一个内部循环,从而达到延长原料在炉内的反应时间、增强气化效率的效果。实验结果表明:这种气化炉反应温度在790—850℃时,气化效果最好,产气率为1.6—1.9m3/kg,气体热值为5340kJ/m3(木质类原料)或4880kJ/m3(稻壳),气化效率可达70%。     

BGL碎煤熔渣气化炉气化过程模拟

为进一步研究BGL碎煤熔渣气化技术的气化性能,探寻BGL气化炉的最佳操作参数,采用Aspen Plus工业系统流程模拟软件,遵循Gibbs自由能最小化方法以及反应平衡模型建立BGL气化炉模型;通过对3种不同煤种的气化模拟,对模型进行检验,结果表明:该模型与BGL气化炉的实际运行的结果吻合程度比较高,可应用于一些反应机理复杂的气化工艺的化学和热力学平衡计算,并研究了不同操作参数对BGL气化炉气化性能的影响。以安徽淮北烟煤为例,模拟不同氧气预热温度、氧煤比及汽煤比对出口有效产气率的影响。模拟结果表明:出口产气率随着氧煤比与氧气预热温度的升高而增加,而氧煤比增加到一个特定值时则下降,在氧煤比(质量比)为0.36时,有效产气率最高;产气率随汽煤比升高而下降。     

操作变量改变对德士古渣油气化炉燃烧影响的研究

采用综合模型对德士古渣油气化炉进行数值计算，分别模拟了油-蒸汽混合物中水蒸汽比例提高10％和20％以及氧气相对于渣油的比例提高5％和10％的情况下，渣油在德士古气化炉燃烧室内的燃烧情况。计算的结果发现提高水蒸汽比例将降低体系的温度，但同时也降低转化率。氧气比例的提高将提高主产物在产物中的比例，转化率增加，但同时提高了燃烧室内的温度。     

Performance optimization of two-staged gasification system for woody biomass

The performance of a small-scale two-staged gasification system is reported. In this system wood chips are gasified with a fixed bed gasifier and then tar in the produced gas is reformed in a non-catalytic reformer, finally the production gas is used to generate electricity. In this system, the gasifying agents are high temperature air and steam supplied into the gasifier and the reformer. This paper reports on optimum gasification air ratio (defined as the ratio of the oxygen mole supplied into the gasifier to the oxygen mole required for complete combustion of biomass), reforming air ratio (defined as the ratio of the oxygen mole supplied in the reformer to the oxygen mole required for the complete combustion of biomass) and steam ratio (defined as the ratio of the steam mole supplied into the gasifier to the carbon mole in biomass supplied into the gasifier) for producing required gas supplied into a dual-fueled diesel engine. The results showed that, under optimum conditions, the higher heating value of the reformed gas was 3.9 MJ/m³_N; the cold gas efficiency (defined as the ratio of HHV reformed gas × reformed gas flow rate to HHV biomass × biomass feed rate) of the gasification system was 66%, and the gross thermal efficiency of the overall system was 27%.     

双阳煤在PKM气化炉试烧总结

介绍了在PKM气化炉中弱粘结性双阳煤的试烧情况,并给出了主要工艺参数控制范围。试烧结果表明:依兰煤中配入50%双阳煤,汽氧比6.0:1时,气化炉工况良好。     

尤里卡沥青作为德士古气化原料的试车分析

南化公司首次用硬质尤里卡沥青作为德士古激冷气化炉的原料,2次投料成功,全沥青运行分别为20h和28h.对试车过程做全面阐述和总结,C转化率98.5%,(CO H2)消耗沥清0.392kg/m3,氧耗0.387kg/m3,蒸汽消耗0.285kg/m3,全沥青试车过程原料消耗高于渣油,但运行成本比渣油低44.8%.     

干煤粉加压气化技术的试验研究

介绍了投煤量为10kg/h~20kg/h加压气流床气化小型试验工艺条件的选择,并给出采用华亭煤在气化压力1.5MPa,投干粉煤量15kg/h条件下取得的主要试验数据。试验煤气产率达到1.94m3/kg,碳转化率96.9%,冷煤气效率78.5%,并列出相应的氧、煤、汽耗。试验结果基本达到预期目的,积累了干粉煤气流床气化数据,并提出今后中试时值得注意的问题。     

水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气工艺实验

由下行床热解和提升管（或输送床）气化组合形成的流化床两段气化将煤气化反应过程解耦为煤热解和半焦气化两个反应阶段,热解产物完全进入气化反应器,利用其中的高温环境和输送的半焦催化作用分别实现焦油的热裂解与催化裂解,完成低焦油气化。利用该流化床两段气化的10 kg/h级实验室工艺实验装置,以榆林烟煤为原料、水蒸气/氧气作为气化剂,变化过量氧气系数ER、蒸汽炭比S/C、热解及气化温度等参数,研究水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气的特性。结果表明,流化床两段气化系统可实现稳定运行（实验3 h以上）,在ER=0.36和S/C=0.15时,热解和气化的代表温度分别稳定在735℃和877℃,合成气的CO、CO₂、H₂、CH₄、C _n H _m 和N₂含量分别为14.33%、10.07%、18.39%、9.89%、1.82%和45.50%,相应的合成气产量达到1.8 m³/kg,低位热值8.99 MJ/m³,焦油含量0.437 g/m³,展示了制备低焦油合成气的技术特征。对于实际的长时间连续运行,更高的气化温度将使流化床两段气化具有更好的低焦油特性。     

水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气工艺实验

由下行床热解和提升管（或输送床）气化组合形成的流化床两段气化将煤气化反应过程解耦为煤热解和半焦气化两个反应阶段,热解产物完全进入气化反应器,利用其中的高温环境和输送的半焦催化作用分别实现焦油的热裂解与催化裂解,完成低焦油气化。利用该流化床两段气化的10 kg/h级实验室工艺实验装置,以榆林烟煤为原料、水蒸气/氧气作为气化剂,变化过量氧气系数ER、蒸汽炭比S/C、热解及气化温度等参数,研究水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气的特性。结果表明,流化床两段气化系统可实现稳定运行（实验3 h以上）,在ER=0.36和S/C=0.15时,热解和气化的代表温度分别稳定在735℃和877℃,合成气的CO、CO₂、H₂、CH₄、C _n H _m 和N₂含量分别为14.33%、10.07%、18.39%、9.89%、1.82%和45.50%,相应的合成气产量达到1.8 m³/kg,低位热值8.99 MJ/m³,焦油含量0.437 g/m³,展示了制备低焦油合成气的技术特征。对于实际的长时间连续运行,更高的气化温度将使流化床两段气化具有更好的低焦油特性。     

Effects of operating factors in the coal gasification reaction

The effects of operating factors on a gasification system were reviewed by comparing a computational simulation and real operation results. Notable operation conditions include a conveying gas/coal ratio of 0.44, an oxygen/coal ratio of 0.715, a reaction temperature of 1,000 °C, and reaction pressure of 5bar in the case of Adaro coal; based on this, the cold gas efficiency was estimated as 82.19%. At the point of the reaction temperature effect, because the cold gas efficiencies are more than 80% when the reaction temperatures are higher than 900 °C, the gasifier inner temperature must remain over 900 °C. At high reaction temperature such as 1,400 °C, the reaction pressure shows little effect on the cold gas efficiency. The addition of steam into the gasifier causes an endothermic reaction, and then lowers the gasifier outlet temperature. This is regarded as a positive effect that can reduce the capacity of the syngas cooler located immediately after the gasifier. The most significant factor influencing the cold gas efficiency and the gasifier outlet temperature is the O₂/coal ratio. As the O₂/coal ratio is lower, the cold gas efficiency is improved, as long as the gasifier inner temperature remains over 1,000 °C. With respect to the calorific value (based on the lower heating value, LHV) of produced gas per unit volume, as the N₂/coal ratio is increased, the calorific value per syngas unit volume is lowered. Decreasing the amount of nitrogen for transporting coal is thus a useful route to obtain higher calorific syngas. This phenomenon was also confirmed by the operation results.