配煤煤灰熔融特性模拟研究

煤灰熔融特性是影响液态排渣气化炉运行稳定性的重要因素,高熔点煤会造成气化炉排渣困难,从而导致气化炉非计划停工。为了将高灰熔融温度的朱集西煤应用于液态排渣的SE-东方炉,利用热力学软件Factsage,研究朱集西煤、神华煤、门克庆煤及朱集西-神华配煤、朱集西-门克庆配煤的煤灰熔融特性,包括全液相温度、灰渣矿物组成及煤灰黏度的变化规律。朱集西-门克庆配煤和朱集西-神华配煤的完全熔化温度分别为1 390℃和1 400℃,配煤灰熔融温度并不是单纯2种煤的灰熔融温度加和; 800℃时2种配煤中堇青石和钙长石含量较高,900℃时朱集西-神华配煤灰中出现少量尖晶石;朱集西-神华配煤在黏度为25 Pa·s时的温度为1 400℃。结果表明,朱集西-门克庆配煤可满足SE-东方炉入炉煤的煤灰流动温度要求,但其在SE-东方炉正常操作温度下灰渣黏度较大,无法顺利排出;朱集西-神华配煤在有效降低灰熔融温度的同时,改善了灰渣的黏温特性,与主体煤朱集西煤相比,灰渣黏度为25 Pa·s时的温度降低100℃,渣型由"塑性渣"变为"玻璃渣",适用于SE-东方炉。朱集西-神华配煤中熔融温度低的堇青石和钙长石含量较高,钙长石和尖晶石形成低温共熔体,是配煤灰熔融温度低的主要原因。     

石灰石添加量对黄陵煤灰熔融特性的影响

针对渭河煤化工集团公司气化炉水煤浆加压气化中使用的高灰熔融性黄陵煤,研究了助熔剂石灰石对改善黄陵煤灰熔融特性的作用,讨论了水煤浆中石灰石添加量、灰成分酸性度、煤中灰分对灰熔融性温度的影响。结果表明,石灰石可有效改善黄陵煤的高灰熔融特性,石灰石添加量与煤灰中CaO含量及酸性度相关,确定工况下适宜的石灰石添加量为1.8%～2.5%。     

高硫石油焦掺配LY煤气化实验研究

文章选择了RZ石油焦和LY煤为实验原料,将RZ高硫石油焦与LY煤进行配煤并添加KZ1#助熔剂,借助哈氏可磨性测定仪、智能灰熔融性测定仪、高温旋转粘度计以及热分析仪,进行灰熔融性、煤灰粘温特性、哈氏可磨性、热重分析等方面进行研究,结果表明:RZ石油焦和LY煤按照一定的配比混配后,可磨性指数减小;添加KZ1#助熔剂后,灰熔融温度可以降至1350~1400℃;在气化炉正常操作温度1400℃以上能够达到顺利排渣;且添加助熔剂后反应性指数明显升高等特性,均验证了高硫石油焦作为气化原料的可行性。     

干煤粉气化炉原料煤掺配高硫石油焦气化适应性研究

针对目前高硫石油焦利用率低的问题,选取两种典型高硫石油焦（JL、US）分别与AQ006煤掺配,考查了掺配两种焦的可磨性、灰熔融特性、黏温特性、CO2反应性,并进行了气化模拟计算。结果表明：两种石油焦具有低灰、低挥发分、高硫、高发热量等特点,且两种焦在不同掺配比例下,配煤的可磨性指数均高于80,是优质的粉煤气化配煤原料。AQ006煤分别掺配两种焦的灰熔融温度均高于1500℃,添加石灰石可有效降低掺配质量分数25%JL焦和US焦（焦∶煤=1∶3）的配煤灰熔融温度至1 400℃以下,且在石灰石质量添加量为6%时,两种掺配焦的高温灰渣黏度在2～25Pa.s的温度区间都高于200℃,满足Shell气化炉操作要求。与单独JL焦、US焦相比,配煤的CO2反应性显著提高。模拟计算结果表明掺配石油焦加助熔剂方案与中国石化安庆分公司Shell气化炉现用配煤方案相比,有效气产量增大,比氧耗和比煤耗有所下降。     

煤的成分对Shell煤气化工艺操作的影响分析

河南龙宇煤化工有限公司的气化装置使用的是先进的粉煤加压Shell气化炉,其采用以煤粉为原料、液态形式排渣、气流床加压气化的工艺技术。虽然Shell气化炉对煤种适应性较广,对高灰分与高灰熔点(1 500℃)的煤种都能很好地气化,但长期运行实践表明,煤种的变化对Shell气化炉的稳定、经济运行存在不同程度的制约,特别是煤的灰分含量、灰熔融性、灰渣黏温特性、水分、灰分、元素含量、发热量等,其指标的高低对Shell气化炉的运行影响较大,只有通过配煤,找出适合气化炉的煤种,才能保证长周期、稳定运行。     

浅谈原料煤灰分及灰熔点对水煤浆气化炉的影响

本文根据神华包头煤化工分公司德士古水煤浆气化炉在运行中由于原料煤质出现偏差,对气化炉运行造成的较大影响,简要介绍了气化原料煤质中灰分、灰熔点对气化炉安全运行的影响,并提出了相应的处理办法。     

神华石炭-侏罗纪煤掺烧的结渣性能

神华侏罗纪煤具有易燃、低硫、低灰等优点,但存在易结渣等不足之处;神华石炭纪煤结渣特性则明显优于前者;侏罗纪煤与石炭煤掺烧,可充分利用石炭煤灰的高熔融温度特性以降低混煤的结渣倾向,并保持侏罗纪煤的易燃特性以提高混煤的火焰稳定性,具有低硫、低灰、较高热值、较低钙含量、低结渣、易燃烧等优点,保证了神华配煤在以非神华煤设计的锅炉中不会带来运行上的困难。笔者通过试验提出的神华两类煤掺烧结渣趋势变化图可为神华配煤方案的设计提供依据。     

配煤和添加助熔剂降低淮南煤灰熔点的实验研究

淮南矿区煤炭资源虽然富足,但按照GB/T219-2008《煤灰熔融性的测定方法》对淮南煤的煤灰熔融性测定,淮南矿区高灰分煤较多,灰熔融性温度基本都高于1500℃,无法直接用于液态排渣的气化炉。为了让淮南的高灰分煤能够应用于Texaco气化技术,本文研究了配煤和添加助熔剂对高灰熔点淮南煤煤灰熔融特性的影响。实验结果表明,配煤和添加助熔剂均能降低淮南煤灰熔点。SH煤的配煤效果要好于YM煤。添加60%的SH煤可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。FHD#和KZ5#助熔剂的助熔效果要好于KZ1#和KZ19#。5%FHD#和KZ5#的添加量可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。     

配煤、助熔剂对毕节煤灰熔融特性温度的影响研究

为提高毕节地区煤炭气化和燃烧的性能,研究了配煤和助熔剂对毕节煤灰熔融性温度的影响。在毕节地区织金煤、修文煤和金沙煤中,分别按一定比例添加CaO、Fe_2O_3两种助熔剂,并在织金煤中选用高灰熔融性温度的煤与低灰熔融性温度的煤相配,来测定添加助熔剂和配煤对煤灰熔融特性温度的影响。研究结果表明:CaO添加比例从3%到12%,煤样的灰熔融性温度先降低后增大;Fe_2O_3添加比例从5%到20%,煤样的灰熔融性温度始终呈下降趋势,Fe_2O_3助熔效果较好;低灰熔融性温度的煤与高灰熔融性温度的煤相配,能有效降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度。     

广东某炼化厂E-Gas气化炉结焦原因分析与处理

介绍了煤制氢技术应用基本状况和E-Gas气化炉的技术特点;重点分析了广东某炼化厂E-Gas气化炉运行中出现的结焦问题;该炼化厂通过将特低灰煤与石炭煤按7∶3掺配,提高了原料煤的灰熔点,使得二段喷嘴结焦状况得以改善;针对煤质特点,将气化炉煤浆进料方案进一步优化为一段喷入特低灰煤浆和氧气,二段喷入7∶3配煤料浆,稳定了气化炉运行工况。     

干馏式发生炉与其它煤气发生炉对比分析

从煤气发生炉的结构及造气过程着手,对干馏式发生炉与一段式和两段式发生炉进行了较为系统的对比分析。就煤气质量和产量、焦油回收、资源的节约利用、设备的操作维护等方面,干馏式发生炉都优于一段式发生炉和两段式发生炉,干馏式发生炉特别适合于气化含水分、挥发分和灰分较高的烟煤。     

配煤对煤灰熔点的影响及灰熔点预测模型研究

针对皖北刘桥二矿煤（A）属于高灰熔点煤,无法满足Shell气化炉液态排渣的需要。考察了采用配煤技术降低煤A的灰熔点的效果,结果表明,配煤可以显著的降低煤A的高灰熔融性。使其能够满足Shell气化炉液态排渣工艺的要求。并采用最小二乘法对灰熔点与煤灰灰成分之间建立并回归了预测模型,预测模型方程表明,若能增加配煤煤灰中MgO的含量可显著降低煤灰熔点,增加配煤煤灰中CaO的含量可使煤灰熔点降低,在煤灰中SiO2和Al2O3总含量一定的条件下,高硅低铝的配煤煤灰可进一步降低煤灰熔点。同时该模型能较好地预测三种原煤配煤的灰熔点。     

Performance of a pilot-scale gasifier for Indonesian Baiduri coal

An entrained-bed slagging gasifier of 3 ton/day-class was constructed in 1995 and has operated in Korea ever since. A total of nine imported coals were tested to distinguish the gasification performance with coal characteristics under high pressure conditions. Through the tests, Indonesian Baiduri coal was selected as one of the most suitable coals for the gasifier due to its high reactivity, suitable ash fusion temperature, and low ash content. For the Baiduri coal, the gasifier yields more than 98% carbon conversion efficiency and above 80% cold gas efficiency while producing about 60% CO and 30% H₂ in the nitrogen-free basis. Results show that none of the heavy metal constituents in the produced slags by the gasification is leached out by water, which is a major advantage over any combustionbased processes where ash normally contains many leachable heavy components that may contaminate the under-ground water eventually. Presented at the Int’l Symp. on Chem. Eng. (Cheju, Feb. 8–10, 2001), dedicated to Prof. H. S. Chun on the occasion of his retirement from Korea University.     

神华煤与水煤浆产业化的发展

神华煤制取高浓度水煤浆研发及工业性试验的成功,标志着中国水煤浆技术上的飞跃。为节省特别适合制浆的宝贵炼焦煤资源,低灰、低硫、高反应活性的神华煤水煤浆显示出极大的推广应用潜力。为神华煤又开辟了一条新的工业用途。     

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•m^-3,冷煤气效率为68％,碳转化率为92％。     

A new integrated approach of coal gasification: the concept and preliminary experimental results

The total carbon conversion of conventional fluidized bed gasifier is relatively low (<90%) mainly because of carbon loss in fly-ash. In this paper, a new concept of integrated coal gasification—fluidized bed+entrained flow is introduced. Within this process, large partition of coal with higher reactivity is converted in an ash agglomerating fluidized bed reactor under moderate temperature (~1000 °C). The remaining small partition of coal (fly-ash) with lower reactivity is converted in a small integrated entrained flow gasifier under higher temperature (1200–1400 °C). Low carbon content ash is withdrawn in dry mode by ash agglomerating, with no need to be melted. Preliminary experimental results show that the whole system can be operated steadily, total carbon conversion reaches >95%, efficient gas (CO+H₂) concentration is 78–82%. Heat exchange between two reactors has been realized, the high temperature gas from entrained flow gasifier can be cooled, and in the mean time the temperature of fluidized bed nearly keeps constant. The high-temperature ash from entrained flow gasifier can be cooled by the char in dense phase of the fluidized bed and then withdrawn in agglomerating mode. All these results prove the concept correct and feasible.     

流化床-气流床耦合反应器中煤气化特性

利用化工动力学软件CHEMKIN建立了流化床-气流床耦合反应器等效网络模型,在φ300 mm反应器中的煤气化实验结果基础上,充分考虑耦合反应器不同区域物料间两相流动、传质传热,对耦合反应器各部分流体力学特征以及耦合反应器中不同区域的化学反应进行了分析。利用模型对飞灰的碳转化率、耦合反应器的碳转化率、耦合反应器内温分布及物料停留时间进行计算,结果表明,流化床耦合气流床反应器后,气流床可将出口飞灰碳转化64.1%,实现了耦合反应器对飞灰的再气化;耦合反应器煤气化系统的碳转化率由单独流化床的84.9%提高到92.2%。     

气流床煤气化炉壁面反应模型

建立了气流床煤气化炉煤灰渣颗粒沉积和壁面反应模型,相应完善了渣层流动、传热传质和相变模型,发展了数值模拟方法,并以国内某型两段式干煤粉加压气流床煤气化中试炉为对象进行了模拟。利用建立的模型可以得到壁面反应速率、渣层含碳量、固态渣层厚度、液态渣层厚度、渣层平均温度和液态渣层平均速度等。结果表明:氧煤比升高,渣层平均温度升高,固态渣层厚度、液态渣层厚度和气化炉出口灰渣含碳量降低。计算得到的灰渣含碳量在14%左右,整体碳转化率为95.2%左右,与实际值相近。通过模拟发现壁面反应对于所分析气化炉的碳转化率、排渣含碳量、壁面渣层流动和温度状态具有重要影响,进而影响气化炉的安全稳定运行。     

煤质对Texaco气化装置运行的影响及其选择(上)

介绍了水煤浆加压气化适宜的煤种，对煤质的要求和煤质对Texaco气化装置运行的影响及其选择适应性。论述了Texaco煤气化工要求的最关键因素是煤灰的熔融性，腐蚀性，粘温特征和煤的成浆性，反应性等。提出了煤质评价及优化开发原料煤的方法。介绍了配煤，配焦在Texaco煤气化工艺中应用的新技术。分析了陕西渭化，山东鲁化的Texaco煤气化装置原料煤的开发及试验过程，总结了开发经验，为Texaco煤气化装置工业化应用原料的开发提供理论依据和选择方法。