黏结性碎煤射流预氧化破黏与流化

具有黏结性(黏结性指数10~30)并高灰的劣质煤,如洗中煤难于适应于现有气化技术,但焦化等行业对这些煤的气化高价值利用具有极大的需求。中国科学院过程工程研究所提出了黏结性煤射流预氧化流化床气化技术,采用含氧气体向流化床气化炉稀相区喷射供料,有效破除煤的黏结性,同时强化气固接触和气化反应,实现对黏结性劣质煤的高效转化。采用小型射流预氧化流化床反应器,研究了黏结性指数为20的一种煤通过射流预氧化的破黏与实现流化的效果。分别考察了射流气过量空气系数(ER)和氧浓度(2OC)、加热炉设定温度(T)对预氧化破黏及煤颗粒流化的影响效果,分析了反应器内射流区的温度分布与生成气组成随时间的变化规律,并对预氧化后的半焦进行了电镜观测和气化反应活性测试及傅里叶红外分析。结果表明,在流化床中通过射流预氧化有效破黏、实现黏结性煤颗粒流化的工艺条件为:T950℃,2OC=21%,ER0.1。在有效破黏的条件下射流区内的温度变化平稳,生成气中H2与CO含量较低,波动较小,而结焦条件下射流区内温度逐渐下降,生成气中H2与CO含量增加。经历结焦的半焦表面生成了黏结性物质,而经过预氧化成功破黏后的半焦其表面大部分官能团消失。     

黏结性碎煤射流预氧化破黏与流化

具有黏结性（黏结性指数10~30）并高灰的劣质煤,如洗中煤难于适应于现有气化技术,但焦化等行业对这些煤的气化高价值利用具有极大的需求。中国科学院过程工程研究所提出了黏结性煤射流预氧化流化床气化技术,采用含氧气体向流化床气化炉稀相区喷射供料,有效破除煤的黏结性,同时强化气固接触和气化反应,实现对黏结性劣质煤的高效转化。采用小型射流预氧化流化床反应器,研究了黏结性指数为20的一种煤通过射流预氧化的破黏与实现流化的效果。分别考察了射流气过量空气系数（ER）和氧浓度（C_O2）、加热炉设定温度（T）对预氧化破黏及煤颗粒流化的影响效果,分析了反应器内射流区的温度分布与生成气组成随时间的变化规律,并对预氧化后的半焦进行了电镜观测和气化反应活性测试及傅里叶红外分析。结果表明,在流化床中通过射流预氧化有效破黏、实现黏结性煤颗粒流化的工艺条件为：T > 950℃,C_O2=21%,ER > 0.1。在有效破黏的条件下射流区内的温度变化平稳,生成气中H₂与CO含量较低,波动较小,而结焦条件下射流区内温度逐渐下降,生成气中H₂与CO含量增加。经历结焦的半焦表面生成了黏结性物质,而经过预氧化成功破黏后的半焦其表面大部分官能团消失。     

配煤成型在黏结性煤破黏过程中的研究

为解决黏结性煤在干馏过程中的黏结问题,采取配煤成型方法,在实验室条件下,以某黏结性原煤为基本原料,通过配入一定比例的不黏结煤和加入适当比例的黏结剂,进行配煤成型破黏研究,重点考察了成型过程中2种原料煤的粒度和配比、黏结剂用量和成型水分等因素对配煤成型破黏效果的影响,最终确定试验煤样配煤成型破黏的最优工况。结果表明:在黏结性煤(粒径≤0.5 mm)、不黏煤(粒径≤1 mm)配比为50∶50,黏结剂用量为1.0%,成型水分为15%的条件下进行配煤成型,得到的型煤干燥后冷压强度可达363 N/个,型焦冷压强度达597 N/个,且低温干馏试验中没有黏结现象,满足了国富(GF)干馏炉的入炉要求。     

黏结性煤风化降黏特性与预防研究

实验采用模拟的风化条件,研究了兴县黏结性煤的风化降黏特性,并探究了煤风化降黏的预防措施.结果表明:风化时间越长,煤的黏结指数(G)下降越多;风化气氛对煤风化降黏有较大影响,风化时气氛的压力、氧体积分数、气体流量和温度越高,黏结指数下降越多;煤本身物性对煤风化降黏也有较大影响,煤颗粒越小、含水量越低,在风化过程中黏结指数...     

生物质的流化床转化

综述了生物质的流态化特性及生物质的流化床利用,内容包括：生物质在流化床中燃烧,气化以及在流经床中的热解,并介绍了煤与生物质共气化燃烧的最新进展。     

煤的黏结性研究进展

煤的黏结性是评价炼焦用煤的主要指标,尤其是在配煤炼焦领域,得到了充分应用。对煤的黏结性的研究进展进行了总结,并从外部条件如煤样粒度大小、添加剂等和煤的组成结构等方面分析了黏结性的影响因素。介绍了目前对煤黏结性的形成机理的研究,包括胶质体理论和中间相理论,同时对煤黏结性在配煤炼焦领域的应用进行了综述。指出煤的组成结构决定了其黏结性,通过建立一种更加可靠、合理的评价黏结性的新方法,从而能从本质上指导配煤炼焦,为后续学者的相关研究提供帮助。     

原料煤对流化床气化的影响

介绍了恩德炉流化床气化所用原料褐煤的一些性质和组分,指出这些性质和组分在气化过程中所产生的不良效果,认为应选择适合恩德炉的气化用煤。     

大型射流流化床的流型转变与射流深度

在高 8m、直径 0 .5m的大型射流流化床中 ,通过摄像分析法 ,研究了射流、喷流两种流型的转变 .结果表明在低静床高、大射流气速下易出现喷流 ;喷流出现时 ,功率谱主频射流气速曲线上出现一转折点 .转折点射流气速与摄像法得出的流型转变射流气速相同 .提出了射流、喷流流型转变关系式 .同时发现射流深度随射流气速变大而增大 ,结合二维射流床射流深度的研究结果 ,得出了射流深度的预测式     

流化床气化炉的数学模拟

以文献为基础，简要介绍了文献中的流化床气化炉的数学模型，将其分为热力学平衡模型和速率模型；重点分析了速率模型，根据所用流体力学模型不同将其分为全混模型、两相模型、鼓泡床模型和气泡汇集模型。最后针对现状提出了流化床气化炉数学模型的发展方向。     

黏结煤与不黏煤共热解特性研究

为了利用内构件反应器热解技术实现黏结性煤的高值化利用,采用TG-MS和固定床反应器研究了黏结的山西兴县煤(简称XX煤)与不黏的先锋褐煤(简称XF煤)共热解时的破黏和热解特性。TG-MS实验结果表明,XX煤与XF煤配制的混合煤比XX煤黏性小,且XF煤促进了XX煤热解,混合煤热解行为是两种煤共同作用的结果。固定床热解实验表明,煤粒径越小,降黏越显著;XX煤和XF煤的比例(XX:XF)越小,降黏越显著,XX:XF小于5:5时,可消除结焦团块;XX:XF越小,半焦产率越低,焦油和煤气产率越高;随XX:XF减小,焦油中<170℃和230~300℃的馏分含量先升后降,XX:XF=6:4~3:7时最高,170~210℃、210~230℃和300~360℃的馏分逐渐增加,>360℃的馏分含量不断降低;随XX:XF的减小,H2含量先升高后降低,在XX:XF=3:7时最高;CO含量呈略微升高趋势;CO2含量先逐步升高,在XX:XF=6:4达到最高,然后从XX:XF=5:5开始降低,在XX:XF=3:7达到最低,然后又开始升高;CH4及C2~C3组分含量呈下降趋势,而H2+CO+CH4 (煤气中有效组分之和)的含量先下降再升高接着再降低,在XX:XF=6:4时最低,XX:XF=3:7时最高。XX:XF越小,虽半焦的C/N和C/H不断减少,但C元素含量增幅和N, H元素含量减幅增大;比表面积越大,内孔结构越多越大,起燃温度越低,燃烧越彻底。     

Gasification of coal by a pilot flame in a modified fluidized bed

Coal is successfully gasified in the presence of a pilot flame in a modified fluidized bed. Except for the pilot flame, no external heat is required to operate this gasifier. The results showed that increasing the solid-to-air ratio in the feed increased the temperature and the products, carbon monoxide and hydrogen. About 95% of the volatile materials and 80% of the fixed carbon of the feed coal could be gasified by this pilot-flame gasification method. The ash could be efficiently separated during gasification by a distributor within the dead-zone collector of this gasifier.     

Devolatilization and char burning of coal particles in a fluidized bed combustor

Devolatilization and char burning were studied in an electrically heated bench-scale fluidized-bed reactor at 750 to 900°C bed temperature, gas oxygen mole fractions ranging from zero to 0.21, superficial gas velocities from 0.3 to 0.7 m/s and coal particle diameters 5 to 35 mm. The coals investigated include lignite, bituminous and anthracite. The coal devolatilization and char burning times, H/C ratio histories, and particle fragmentation were measured. Statistical correlations with the operating variables were developed for the devolatilization time. A mathematical model is given for the combustion of char. Most predictions of the model agree quite well with the experimental results.     

射流流化床体积效应对煤气化特性的影响

根据射流流化床内流体流动特性,在流体动力学行为相似的基础上,利用化学动力学软件Chemkin构建了射流床煤气化炉的动力学模型,通过体积放大引起物料停留时间及流体力学相似性的改变,研究其对射流床中物料特性的影响.分析了射流流化床几何相似放大与高径比减小放大对反应器特性的影响,认为等高径比放大停留时间较长,反应器内流体力学相似性较好,在后续工艺对出口组成要求较高时,采用此放大原则能满足要求.     

串行流化床煤气化试验

针对串行流化床煤气化技术特点,以水蒸气为气化剂,在串行流化床试验装置上进行煤气化特性的试验研究,考察了气化反应器温度、蒸汽煤比对煤气组成、热值、冷煤气效率和碳转化率的影响。结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该煤气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N₂的高品质合成气。随着气化反应器温度的升高、蒸汽煤比的增加,煤气热值和冷煤气效率均会提高,但对碳转化率影响有所不同。在试验阶段获得的最高煤气热值为6.9 MJ&#8226;m^-3,冷煤气效率为68％,碳转化率为92％。     

Effect of alkali treatment on the caking properties of coal

Three weakly caking and non-caking high volatile bituminous coals from India were converted into good caking derivatives by treatment with alcoholic alkali at 250–300 °C and 22–25.5 MPa. These derivatives showed high Gieseler fluidities with wide plastic range and may be useful as additives to coals for oven charges. During alcoholic alkali treatment, the organic material of coal undergoes extensive degradation into relatively low molecular weight substances which possess sufficient thermal stability to maintain a fluid state on carbonization. Increasing the severity of alkali treatment produces a pitch-like material from coal, with a potential use as a binder for formed coke, carbon electrodes etc.     

双流化床生物质气化炉研究进展

生物质是重要的清洁可再生能源,双流化床生物质气化技术是将低品位的生物质能转化成高品位氢能的重要途径。本文阐明了双流化床气化过程的基本原理,从燃气中氢气浓度、焦油含量和装置热效率等角度,介绍了双流化床生物质气化技术的早期探索和发展现状,对目前几种典型双流化床生物质气化炉的炉型设计及相关试验研究进行了分析和总结。指出内循环双流化床气化炉结构虽然简单紧凑,但是难以避免气化室和燃烧室之间的气体串混问题;而外循环流化床通过外置返料器很好地解决了气体串混问题。分析了不同气化室优化设计方案对提升燃气品质的理论依据及其优缺点。最后对双流化床生物质气化技术的发展进行了总结和展望,指出双流化床生物质气化制氢具有非常广阔的工业化应用和发展前景。     

Coal pyrolysis and gasification in a fluidized bed thermogravimetric analyzer

The kinetics and modelling of coal gasification were studied in the newly developed fluidized bed thermogravimetric analyzer. The total weight loss obtained from the fluidized bed reactor and the total gas product are in general agreement. The presented model for the micro‐fluidized bed reactor encompasses the kinetics of coal pyrolysis as well as the gasification reactions. For coal pyrolysis, the resulting activation energies for the individual gases were 34.7 to 59.8 kcal/mol. These values are 19 to 21 % lower than those found in the literature for similar coals. This decrease of the activation energies of the endothermic pyrolysis reactions is attributed to a gradient of temperature of 185 to 209 °C. The obtained activation energy for the CO shift reaction is 46.6 kcal/mol, increasing by 20 % from the one used in the literature. This increase of the activation energy of such a mildly exothermic reaction represents an equivalent of 170 °C gradient of temperature. The effects of temperature on the yield and the composition of the gas product are studied. Experimental results and equilibrium data are also compared. The model shows reasonably good agreement with the experimental results, except for the water gas shift reaction.