煤-富钾生物质共转化催化煤焦气化反应的研究

在喷动一载流床中制备了不同比例煤与麦秸的共热解焦,在热天平中考察了共热解焦CO^2气化反应性,分析了原料比率、热解温度等对共热解焦气化反应特性的影响．结果表明,20％生物质添加比例下,煤一麦秸共热解焦的气化反应性即明显高于煤焦,且共热解焦反应性随生物质比例增加而增大,脱碱金属麦秸与煤共热解焦的反应性则与煤焦相近;试验条件下,热解温度750℃制备的共热解焦中碱金属钾含量最高,并具有最高的气化反应性．动力学分析表明,与煤焦相比,煤一麦秸共热解焦的气化反应活化能显著降低．     

煤和废弃物共气化制备富氢燃料气的研究

开展了利用煤、废木屑和聚乙烯废料进行共气化以制备富氢燃料气的研究.实验在实验室小型流化床反应器上进行,气化介质采用空气和水蒸气.研究了气化温度和进料组成对气化过程,尤其是对气体产率、组成的影响.结果表明,气体组成中H2含量高达40%.而且,煤可以和高达40%的废木屑和聚乙烯废料进行共气化.当然,气化进料不同,气化产物也有所不同.煤与废木屑共气化时产物中的CO含量较高,而煤与聚乙烯共气化时烃类的含量较高.因此,通过控制进料可以得到不同组成的产品.     

生物质气与煤混合燃烧污染物排放特性研究

为了减少污染物的排放,分析生物质气与煤混合燃烧对燃烧产物的影响,基于Aspen Plus软件搭建生物质气和煤混合燃烧模型,对混合燃烧生成的污染排放物进行模拟计算.随着空燃比的变化,生物质气的成分和低位热值发生改变;将气化效率最高时的生物质气和煤掺烧,研究燃烧温度和生物质掺混比例对NOx和SOx污染物排放的影响.结果表明:生物质气的低位热值随空燃比的增加而降低;随着燃烧温度的升高,NOx和SO2排放量逐渐增加,而SO3的排放量逐渐减少;随着生物质气掺烧比例的增加,NOx和SOx的排放量逐渐降低.     

高压热天平内煤催化气化动力学研究

为了深入系统的理解在高压下一步法煤催化制天然气工艺过程中的动力学机理,本文以水蒸汽为气化介质,通过高压热天平中的热重分析,对神木烟煤在不同催化剂下的气化并甲烷化特性进行了研究,分析了其气化特性及催化气化反应的动力学,分析结果表明,K15/Fe10/Ca5催化剂使煤转化成合成气的效率比较高,其次是K15/Fe10和K15/Fe10/Mn5,而求得其活化能分别为39.06,36.58和52.87kJ/mol,即反应速率最高的是K15/Fe10,其次是K15/Fe10/Ca5和K15/Fe10/Mn5。说明催化剂中加入碱土金属钙的氧化物,可提高气化气生成速度,而选择加入锰元素需慎重。该研究为一步法煤制天然气工艺提供了理论基础。     

煤制甲醇合成工艺设备的选型分析

我国煤炭资源丰富,煤制甲醇是甲醇合成较为经济的一种途径,煤气化和甲醇合成过程中工艺与设备的选用直接影响到甲醇产品的质量。通过对比固定床、流化床和气流床3种气化工艺,阐述煤制甲醇装置中煤气化和甲醇合成的工艺路线选择,得出大型煤制甲醇的煤气化宜选气流床气化技术;对比干粉煤气化和水煤浆气化2种流化床工艺,前者优于后者。结合煤制甲醇的实际生产经验,介绍几种甲醇合成塔的选用。     

油煤浆加热炉前混氢直管段气液两相流流型数值分析

利用Fluent软件中的VOF模型对煤液化工业中油煤浆加热炉前混氢直管段的气液两相流进行了模拟计算,分别对3种不同油煤浆流速和6种不同的氢气流速进行了气液两相流型模拟分析,并将分析结果与Mandhane流型图进行了对比,二者基本吻合.模拟计算结果表明,在给定油煤浆流速下合理控制氢气通入量可保证气液两相流流型为冲击流.     

煤制天然气气化单元的数值模拟

为生产煤制天然气,本文采用HSC化学热力学计算软件进行了煤气化单元的数值模拟。通过改变反应温度、压力及气化剂水蒸气的供入量,分析煤气化产物可用于甲烷化的有效组分(CO,H2,CO2,CH4)摩尔分数的变化规律,同时结合相应的能源转化效率优化工况参数,降低甲烷化的氢气补充并提高转化效率。结果表明,煤制天然气煤气化单元中的运行参数最优选择为1.5 MPa,900℃;煤及气化剂输入量为n(煤)∶n(水)=1∶2;煤气化产物中有效气摩尔分数达96.97%,n(CO)∶n(H2)生成速率为1.5~1.8。该结果可以用于指导煤制天然气的实验研究。     

基于响应曲面法的粉煤流态化气化工艺优化研究

以粉煤流态化气化工艺为研究对象,根据Box-Behnken的中心组合实验设计原理,在单因素试验的基础上,采用三因素三水平的响应曲面分析法,建立了粉煤流态化气化的二次多项数学模型,并以工艺气中有效组分含量为响应值作响应面和等高线,考察了气化温度、汽/氧比值和入炉煤量对工艺气中有效组分含量的影响.结果表明,粉煤流态化气化的优化工艺条件为:气化温度为955.95℃,汽/氧比值为0.47,入炉煤量为3.03 kg/h,此工艺条件下,平均有效组分含量为53.05%.     

TPD 法研究平朔煤半焦的灰分在气化中的作用

目的用 TPD(程序升温脱附)法研究平朔煤的灰分在气化中的作用. 方法使用 TPD 和 TGA(热重分析)方法对平朔煤含灰样与酸洗样在气化中形成表面复合物的能力进行测试, 考察其形成与发生分解的基本规律. 结果与结论平朔煤含灰煤半焦在 730 ℃可以测到 CO 脱附峰, 酸洗样在整个过程中无 CO 脱附峰. TPD 和 TGA 的研究表明, 平朔煤半焦中的灰分在气化中可以起催化作用, 730 ℃的 CO 脱附峰与灰的催化作用关系很大. XRD(X 线衍射)对煤半焦中灰分组成的考察表明, 含灰样中灰分主要成分为 CaO, 酸洗样中主要为 CaF2. 因此灰中的 CaO 是在气化中起催化作用的活性物种. 在气化中, CaO 与煤半焦在 730 ℃可以发生反应, 生成 CO, 同时金属氧化物被还原. 在该温度范围内, 被还原的 CaO 又可在 CO2 气氛中被氧化. 上述过程构成了催化气化的循环过程. 显然 CaO 对气化过程有催化作用而 CaF2 没有催化作用. 酸洗过程可以使 CaO 转化为 CaF2, 造成催化活性组分的损失, 是使煤半焦的反应性降低的原因.     

TPD法研究平朔煤半焦的灰分在气化中的作用

目的：用TPD（程序升温脱附）法研究平朔煤的灰分在气化中的作用。方法：使用TPD和TGA（热重分析）方法对平朔煤含样与酸洗样在气化中形成表面复合物的能力进行测试，考察其形成与发生分解的基本规律。结果与结论；平朔煤含煤半焦在730℃可以测到CO脱附峰，酸洗样在整个过程中无CO脱附峰，TPD和TGA的研究表明，平朔煤半焦中的灰分在气化中可以起催化作用，730℃的CO脱附峰与灰的催化作用关系很大，XRD（X线衍射）对煤半焦中灰分组成的考察表明，含灰样中灰分主要成分为CaO，酸洗样中主要为CaF2.因此灰中的CaO是在气化中起催化作用的活性物种，在气化中，CaO与煤半焦在730℃可以发生反应，生成CO，同时金属氧化物被还原，在该温度范围内，被还原的CaO又可在CO2气氛中被氧化。上述过程构成了催化气化的循环过程，显然CaO对气化过程有催化作用而CaF2没有催化作用。酸洗过程可以使CaO转化为CaF,造成催化活性组分的损失，是使煤半焦的反应性降低的原因。     

论煤炭地下气化对煤层地质条件的适应性

分析了煤层埋藏深度、厚度、倾斜度、围岩等地质条件对井工法和地下气化法开采的影响，阐述了煤炭地下气化较大的适应性。     

不同煤种地下气化特性研究

在地下气化模型试验及理论分析的基础上，研究了不同煤种的地下气化特性．比较了空气连续气化及纯氧．水蒸汽气化条件下的煤气组成，并从气化煤层升温速率、气化速率、煤气产率、气化效率等方面比较了不同煤种的地下气化特性．试验结果表明，煤种的不同组成决定了空气煤气中CO，H2，CH4含量的不同，鼓风量影响着空气煤气的组成．在适宜的汽氧比条件下，不同煤种纯氧，水蒸汽地下气化均可以获得中热值煤气。对于试验煤种，褐煤具有高的气化活性、气化速率及低的煤气产率，其纯氧-水蒸汽气化效率达87％，最适于地下气化；瘦煤地下气化，气化煤层温度上升缓慢，其气化活性较低，气化速率变化平缓，纯氧-水蒸汽气化效率为74％，但气化过程稳定，且具有高的煤气产率，可以进行地下气化；气肥煤煤层升温速率最快，煤气产率仅次于瘦煤，但在煤挥发分析出后，气化速率减小，气化稳定性变差。     

加压湍动循环流化床气化炉煤气成分与热值试验

为了研究不同操作工艺参数对加压循环流化床煤气化特性的影响,在加压湍动循环流化床热态实验台上对淮北烟煤进行煤气化试验,试验操作条件：气化炉压力p为0.3 MPa、气化温度t为830～910 ℃、空气煤质量分数w(空气煤)为0.29～0.4 kg/kg、蒸汽煤质量分数w(蒸汽煤)为0.32～0.53 kg/kg.通过多参数组合变换工况,分别考察试验操作条件对煤气成分和煤气热值的影响.采用宽筛分石英砂作为床料,在试验过程中粗石英砂加剧气化炉提升段下部密相区的扰动程度,同时细石英砂提高上部稀相区颗粒体积分数,加上气化炉本体具有下宽上窄的特征,在一定范围内实现气化炉提升段下部湍动流化,上部环核流动.结果表明,气化炉温度对加压煤气化过程影响最为显著,并在w(空气煤)为0.35 kg/kg、w(蒸汽煤)为0.38 kg/kg时,煤气热值达到最大值4 138.98 kJ/m3.     

倾斜煤层煤炭地下气化模型试验研究

为了认识倾斜煤层煤炭地下气化特征和规律性 ,藉助多功能模型试验台 ,对倾斜煤层进行了模型试验研究 .简述了煤炭地下气化多功能模型试验台结构 .介绍了脉动气化、水蒸汽气化、富氧水蒸汽气化及返流气化方法 ,研究了产出的煤气热值、组份和气化速率 ,并对试验结果进行了讨论与分析 .试验结果表明 ,脉动气化在一定程度上可改善煤气质量 ,采用水蒸汽气化方法 ,能够生产高热值水煤气 ,富氧和返流气化未能明显改善出口煤气质量 ,但能够迅速提高气化炉体的温度 .与急倾斜煤层相比较 ,倾斜煤层尚不能提供有效的渗流燃烧的气化条件 ,因而影响着煤气质量的提高     

煤炭地下气化三维非线性动态温度场数值模拟

介绍了煤炭地下气化模型试验条件,通过对气化炉体内燃烧气化煤层温度场分 分析及对边界条件的概化和处理,建立了三维非线性动态温度场数学模型,阐述了模型参数的选取方法。和有限单元方法进行了求解,并对计算结果进行了分析,计算值和实测值的一致性表明对气化炉的煤层介质动态温度场的数值模拟是正确的。从而为进一步对煤炭地下气化过程进行定量研究,提供了必要的理论依据。     

半连续活动炉底燃煤型壳焙烧炉设计分析

介绍了半连续活动炉底燃煤型壳焙烧炉的结构与特点,并对其设计进行了分析.工厂使用说明,这种型壳焙烧炉具有操作方便,生产率高,型壳焙烧成本低,质量好,完全适用于中小型熔模精铸厂.     

垃圾衍生燃料制备与特性研究

利用对辊成型的方法以城市固体废弃物(MSW)为原料采用无黏结剂冷压成型工艺制备了垃圾衍生燃料(RDF),研究了掺煤量、成型压力等工艺条件对制备的 RDF 冷热强度、黏结性、反应活性等工艺性质的影响.结果表明,在 RDF 制备过程中掺入煤可以起到调节 RDF 热值的作用,保证 RDF 具有满意的冷热强度,提高反应活性,全面满足了贮存、运输和用于固定床焚烧或气化时对 RDF 的要求.在研究条件下,向MSW 中掺入20%～30%的煤、15 MPa 左右的成型压力是制备 RDF 的较优条件.     

垃圾衍生燃料制备与特性研究

利用对辊成型的方法以城市固体废弃物(MSW)为原料采用无黏结剂冷压成型工艺制备了垃圾衍生燃料(RDF)，研究了掺煤量、成型压力等工艺条件对制备的RDF冷热强度、黏结性、反应活性等工艺性质的影响。结果表明，在RDF制备过程中掺入煤可以起到调节RDF热值的作用，保证RDF具有满意的冷热强度，提高反应活性，全面满足了贮存、运输和用于固定床焚烧或气化时对RDF的要求。在研究条件下，向MSW中掺入20％～30％，的煤、15MPa左右的成型压力是制备RDF的较优条件。     

煤炭地下气化热爆炸技术模型实验研究

鉴于我国在倾斜、缓倾斜或近水平煤层中进行地下气化所遇到的实际问题,提出了煤炭地下气化热－温控爆破渗流燃烧技术,简述了热爆炸基本原理,介绍了模型试验台结构、爆破参数设计、测试系统及冷态试验,并对试验结果进行了分析。模型试验结果表明,温控爆破松动作用,提供了气固之间有效燃烧气化所需要的大反应表面,并形成渗流燃烧的气化条件,从而证明了将热爆炸－温控爆破技术应用于煤炭地下气化过程的合理性和可靠性。     

无烟造气型煤燃烧特性的实验研究

灰熔融性和热稳定性是造气型煤的2项重要质量指标,也是评价型煤燃烧性能好坏的重要依据.作者以济源无烟煤为原料煤,采用正交实验法,研究了MS-1型粘结剂、配煤和生物质添加剂的用量对造气型煤燃烧特性的影响.结果表明:优化MS-1型粘结剂的配方以及合理添加配煤和生物质可以提高造气型煤的燃烧特性.最后,依据实验确定出型煤工业生产的最优配方.