粉煤气化中煤粉的适应性改造

水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心日处理煤30 t的粉煤气化中试装置包含完整的煤粉磨制与输送单元、气化单元、气体净化单元和渣水处理单元。中试装置进行过多个煤种的试烧工作,其中贵州田坝煤在煤粉磨制、输送、入气化炉流量稳定性等方面与其他试烧过的煤种差异较大,原有制粉与输送系统生产出的煤粉不能满足     

首套GSP干煤粉气化的模拟与分析

为研究GSP干煤粉气化反应特点,以Aspen Plus模拟软件为工具,选择Gibbs自由能最小化建立气化炉模型。通过模拟GSP干煤粉气化的压力、氧煤比、蒸汽煤比及不同输送载体对气化过程的影响,结果表明:压力增加可使粗煤气中甲烷含量增加;氧煤比和蒸汽煤比影响着气化温度和有效气组成;输送载体切换为二氧化碳后可使有效气增加2%。该模拟计算对于GSP干煤粉气化工业操作有一定借鉴意义。     

煤粉干法气化技术应用进展

本文通过对煤粉干法气化的特点和几种干煤粉气化炉炉型进行了技术对比,发现我国的煤粉加压气化发展还存在不足,需要不断总结进口气化炉运行经验,研究适合我国劣质煤种(三高煤,含水多的褐煤等)的新型煤气化技术。     

Shell煤气化装置的煤粉输送过程稳定性分析

在中石化安庆分公司Shell粉煤气化装置上,通过测量并采集煤粉循环过程以及气化炉运行过程的煤粉输送管线上压力与煤粉流量信号,开展了煤粉密相气力输送过程稳定性分析研究。在获得管线压力和煤粉流量时间序列基础上,借助标准差和最大振幅的信号处理方法,重点研究了煤粉流量调节阀开度、煤粉质量浓度和输送压差对煤粉输送稳定性的影响。研究结果表明:煤粉流量调节阀开度增加,管线压力易受给料罐压力波动的影响;煤粉流量调节阀开度减小,管线压力呈随机波动,输送不稳定程度增加。煤粉质量浓度增加,其输送稳定性有所降低;输送压差对煤粉输送稳定性的影响与调节阀开度有关。在此基础上,通过对比分析气化炉运行工况的煤粉输送稳定性,提出了适当降低输送压差,以减少系统能耗的建议。     

Shell煤气化装置的煤粉输送过程稳定性分析

在中石化安庆分公司Shell粉煤气化装置上,通过测量并采集煤粉循环过程以及气化炉运行过程的煤粉输送管线上压力与煤粉流量信号,开展了煤粉密相气力输送过程稳定性分析研究。在获得管线压力和煤粉流量时间序列基础上,借助标准差和最大振幅的信号处理方法,重点研究了煤粉流量调节阀开度、煤粉质量浓度和输送压差对煤粉输送稳定性的影响。研究结果表明:煤粉流量调节阀开度增加,管线压力易受给料罐压力波动的影响;煤粉流量调节阀开度减小,管线压力呈随机波动,输送不稳定程度增加。煤粉质量浓度增加,其输送稳定性有所降低;输送压差对煤粉输送稳定性的影响与调节阀开度有关。在此基础上,通过对比分析气化炉运行工况的煤粉输送稳定性,提出了适当降低输送压差,以减少系统能耗的建议。     

GSP气化炉苛刻工况阀门的应用及国产化

神华宁夏煤业集团烯烃一分公司气化装置采用德国西门子加压气流床干煤粉气化工艺技术(以下简称GSP),具有煤种适应性宽、碳转化率高、有效气产率高和氧耗低等优点。该干煤粉气化工艺大致可描述为:合格的干煤粉由煤粉制备系统的低压煤仓(压力约0.5k Pa),经气力输送系统(压力约0.7MPa)的冷氮输送至气化的低压煤粉仓(压力约1.5k Pa),然后靠重力进入到煤锁斗,锁斗进行加压至4.5MPa然后输送至气化炉的给料容器(4.5MPa),最后利用给料器和气化炉的差压通过3条煤粉管线输送至气化炉(3.8MPa)进行燃烧反应,产生合成气、黑水和煤渣;合成气经过洗涤除尘后送至下游变换装置。黑水经过闪蒸、过滤之后进入到气化装置循环水系统,进行再循环使用。     

煤粉加压密相进料影响因素分析

延长石油碳氢研究中心100 t/d输运床气化装置采用正压输送的方式,使煤粉进入气化炉中,粉煤密相输送的过程中,输煤管线流量的不稳定,容易引起系统波动,会影响气化反应的进行。通过交变压锁斗的下料速率、输送气量大小、煤种的变化、气化炉压力波动等来探究对粉煤密相输送的影响。     

干煤粉加压气化技术的现状和进展

干法进料的气流床煤气化技术是当今国际上最先进的煤气化技术之一,与水煤浆气化技术相比,具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高等优势,有更强的市场竞争力。为了加强对干煤粉加压气化技术的基础研究和应用推广,研究了干煤粉气化炉、气流输送过程、合成气净化系统及其配套工艺,分析了干煤粉气化炉在应用中存在的问题,并针对这些问题提出了解决的思路。概述了国内外大型粉煤气流床气化技术发展的主要情况,分析了干法进料气流床煤气化技术中存在的问题与采取的技术途径。     

Shell煤粉加压气化技术应用

随着时代不断进步,能源的消耗和采集己成为了全球人类所关注的话题。我国是能源消耗大国,我国的能源特点是缺油、少气、相对富煤,在目前及未来较长时期内煤都将在能源消耗中占据主导地位。所以采用先进的技术充分对煤进行利用,是煤能源发展的必然趋势.基于此,本文通过对Shell煤粉加压气化技术流程的概述;对气化炉炉温波动产生因素,对气化炉温度监测、气化炉高温的影响进行了分析探讨。旨在与同行进行业务交流,以期提高Shell煤粉加压气化技术水平。     

低热稳定性低阶煤在碎煤加压气化工艺中的应用

为提高低热稳定性低阶煤的碎煤加压气化效果,采用新疆、河南等地碎煤加压气化工艺,研究低阶煤热稳定性对碎煤加压气化效果的影响。结果表明:低热稳定性低阶煤的单台气化炉氧负荷仅达到设计的70%左右,比高热稳定性低阶煤低40%。煤的热稳定性越低,粗煤气中煤粉含量越高,影响煤气水分离、变换等后续工艺。最后提出可通过研究不同粒度煤的热稳定性、确定最小入炉煤粒度、测定碎煤加压气化煤粉的粒度、改进碎煤加压气化除尘系统、选择合理的气化压力、采用气化工艺组合等提高低热稳定性低阶煤碎煤加压气化效果。     

气流床气化洗涤工艺分析

介绍了气化炉内灰和渣的形成过程,在分析GE水煤浆气化、四喷嘴水煤浆气化、GSP干煤粉气化和Choren干粉煤气化等技术的细灰洗涤工艺流程基础上,通过设计和实际生产的对比,提出了优化气化洗涤工艺的思路。     

煤粉加压密相输送特性研究

煤粉加压密相输送系统作为粉煤气化工艺的上游系统,直接影响气化炉的稳定、可靠及安全运行。当气化原料煤种发生改变或进行掺混配煤,其煤粉输送特性可能随之改变,对煤粉输送过程的平稳运行有一定影响。为研究干煤粉气化炉供煤系统的工作特性,针对某气化装置混配后的原料煤粉,利用HR指数和FF函数对粉体流动性进行分级表征,然后在内径25和15 mm管径下进行背压2、4和5 MPa的加压密相输送试验,考察了表观气速、输送压力对煤粉流量的影响规律,最后采用煤粉流量的平均波动幅度和最大波动幅度作为煤粉输送过程稳定性的评价指标,对各工艺参数间的波动相关性进行比较分析。结果表明:该原料煤粉的HR指数为1.42,FF函数为2～4。结合流动性分级表,该原料煤粉的流动性位于黏结区,但靠近易流动区;随着表观气速的增大,煤粉流量先增大后减小,在临界气速处煤粉流量最大。当表观气速超过临界气速后,由于气相压降占主体,颗粒相压降减小导致煤粉流量开始降低;输送压力对煤粉流量和流态转换有一定影响。在相同表观气速下,输送压力提高,煤粉流量有下降趋势,在小管径15 mm管道中该规律更为明显。输送压力越高,密相到稀相的流态转换越急剧,根据背压2和4 MPa的输送相图,在临界气速处,25 mm管径下相图曲线的曲率约为15 mm管径下的2倍;煤粉流量的平均波动和最大波动幅度可作为输送稳定性的评价标准。试验范围内,煤粉流量的平均波动幅度小于3%,最大波动幅度小于10%,煤粉流量最大波动幅度约为平均波动幅度的3.4倍,两者间的相关系数为0.948。     

典型气流床煤气化炉气化过程的建模

利用Aspen Plus、基于热力学平衡模型对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉的气化过程建模。根据煤颗粒热转化的历程,将煤气化过程划分为热解、挥发分燃烧、半焦裂解及气化反应4个阶段,利用David Merrick模型计算热解过程,采用Beath模型校正压力对热解过程的影响,选用化学计量反应器模拟挥发分燃烧反应,编制Fortran程序计算半焦裂解产物收率,最后基于Gibbs自由能最小化方法计算气化反应。结果表明,采用建立的气流床气化过程模型模拟工业气化过程的结果与生产数据基本吻合,对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉等3种气化炉有效气成分（CO+H₂）体积分数模拟结果的误差均不超过2%,建立模型的可靠性得到验证。     

气化炉火焰智能化检测系统

近年来,智能可视化燃烧测控技术成为燃烧领域研究的热点问题。针对粉煤气化炉内燃烧火焰图像的智能化检测,开发了同时具备火检、视频图像和温度预报三种功能的"三合一"气化炉火焰智能化检测系统。该系统无论在气化炉点火、升压还是投煤等工况波动阶段均能够表现出稳定的性能。目前已经在2 000t/d干煤粉气化炉中得到广泛应用。     

神宁炉气化装置试车总结

针对干煤粉气化炉在运行过程中暴露出的问题,在成功应用德士古水煤浆加压气化工艺和西门子干煤粉加压气化工艺的基础上,开发了神宁炉干煤粉加压气化技术。概述了神宁炉气化装置的技术特点及主要工艺流程,总结了神宁炉气化装置试车过程中的重要数据、存在的问题及其解决措施。试车结果表明,神宁炉气化技术的各项参数均达到了干煤粉气化技术的先进水平。     

新型主烧嘴在干煤粉气化装置中的研究应用

概述了某干煤粉气化装置主要工艺流程。针对干煤粉气化装置煤粉管线输送不稳定、频繁发生停止供煤情况导致的气化炉被迫停车，通过进行煤粉管线后缩、外扩钝体结构、设置出口导流块等优化改造，开发出新型主烧嘴。生产运行试验表明：在煤质不变条件下，与旧主烧嘴相比，新型主烧嘴有效气组分更高，比煤耗、比氧耗、黑水沉淀物残碳含量更低，表明其燃烧效率佳。此外，新型主烧嘴在一根煤粉管线断煤情况下，仍可继续高效率运行，减少了停车次数，提高了气化炉的运行周期。     

粉煤气化工业装置高压密相气力输送稳定性分析

选取煤粉高压密相气力输送系统关键操控参数作为研究对象,系统考察了工业装置煤粉输送密度、速度、流量的稳定性影响规律。结果表明,随着负荷的提高,煤粉输送管线密度、速度、流量波动均减小,稳定性提高;流化气量过大或过小均不利于提高稳定性;输送气量越高,稳定性越好。在实际工业生产中,还需要平衡各个参数对煤线的影响,以保证煤线在总体稳定的前提下,实现较大流量和较高浓度的输送。     

GSP气化工艺煤粉锁斗下料问题分析及优化

结合神宁集团50万t/a煤基烯烃项目气化炉运行情况,分析了GSP气化工艺煤粉锁斗下料的常见问题,从日常运行维护和检修技改方面,提出了建议和优化措施:严格控制煤粉指标、优化工艺设计、把控检修质量和规范操作等。通过采取相应措施,基本稳定了煤粉锁斗下料,较好解决了煤粉系统波动的问题。     

平焰型粉煤气化技术的实验研究

介绍了开发的平焰型粉煤气化技术及其在一套3 t/d煤气化实验装置的实验运行情况。实验结果表明:平焰型煤气化技术在气化性能指标及气化炉内温度分布等方面比传统的顶置单烧嘴气化技术具有一定优势,实验装置运行稳定。结合计算流体力学(CFD)对平焰型气化炉内的流场特点进行了分析,揭示平焰型烧嘴能够提高湍流强度,从而增加煤粉颗粒和氧化剂之间的湍流混合,提升气化过程的整体反应速率。初步的实验结果和计算分析验证了平焰型气化技术的可行性,具备工程放大条件。     

干煤粉气流床气化过程数学模型的建立及求解

基于物料平衡和热量平衡原理,针对干煤粉气流床气化过程建立数学模型,并采用Matlab软件求解。利用Matlab设计的求解程序灵活实用,支持其他编程语言环境下的二次开发,可对不同的煤种进行计算。计算结果表明,本模型可以比较准确地模拟干煤粉气流床气化炉的性能,为优化气化装置的操作、建立气流床气化装置性能分析系统奠定了基础。