气流床水煤浆气化技术的应用现状及开发进展

气流床水煤浆气化是煤高效、洁净利用的一项关键技术。简述了具有代表性的气流床水煤浆气化技术的应用现状及开发进展,并分析了影响水煤浆气化的主要因素,如烧嘴、耐火砖、进料系统、激冷环等,提出了一些改进措施。     

水煤浆气流床气化过程中氮的迁移

在四喷嘴对置式气流床气化炉中,考察了水煤浆在不同氧碳比气化条件下HCN、NH₃、NO和N₂的轴径向浓度。结果表明：氮污染物(HCN、NH₃、NO)在喷嘴平面处即产生并浓度最高,其主要来源于煤粒快速热解时析出的挥发分,远离喷嘴平面时三者浓度大幅降低并大多转化为N₂,且氧碳比增高有利于N₂的生成,气化室出口处浓度N₂>HCN>NH₃>NO;流场分布使气化室出口附近径向浓度基本一致,而其上部各平面位置靠近炉壁处浓度较低;煤浆中的适量水分有利于HCN和NH₃生成,但过量水分不利于挥发氮析出,使HCN、NH₃和NO生成量降低。     

气流床水煤浆气化系统中氯元素的分布

以神府煤为原料的气流床水煤浆气化装置作为对象,对其原煤、粗渣、细渣、制浆水和废水等样品进行取样并进行实验分析,得出了气化系统中氯元素的分布情况;用化工流程模拟软件Aspen Plus构建了系统的电解质模型,模拟计算了气化系统中氯元素的分布状况以及氯元素浓度在气化系统中的变化趋势。实验结果表明:计算得到气化炉内氯元素的转化率为93.86%;气化系统中大部分的氯元素以废水形式排出系统,粗细渣及其夹带溶液中占有一小部分,合成气中含氯很少;氯元素在煤中的赋存形态会影响它的释放过程,该煤中大部分以有机态存在,占有94.27%,易释放出去。模拟出的氯元素分布结果与实验分析结果基本保持一致,氯离子浓度最高的为出真空闪蒸的黑水中的450 mg/L。     

固定床气化与气流床水煤浆气化集成的能量与经济分析

针对煤制天然气工艺中固定床气化产生大量含有焦油、酚等难处理物质的废水,提出了将固定床气化和气流床水煤浆气化相结合的气化方式解决废水问题。考察了未分离焦油煤气水直接制浆和分离焦油后酚水再制浆的两种气化集成方式,以煤制天然气项目为基础对其进行能量与经济分析。结果表明:与单一气流床相比,固定床气化和气流床水煤浆气化耦合提高了系统冷煤气效率;当固定床与气流床水煤浆气化干基煤处理量比为2,未分离焦油煤气水直接制浆和分离焦油后酚水再制浆两种气化集成方式的气化系统煤耗分别为563 kg·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄)和599 kg·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄),氧耗分别为212 m³ O₂·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄)和206 m³ O₂·km^-3(CO+H₂+3.12×CH₄),冷煤气效率分别为84.44%和86.74%,总热效率分别为72.53%和74.87%,且副产焦油的气化集成方案与单一固定床气化方案相比,其天然气生产成本增加不明显,经济上可行。     

煤的气流床气化模型

研究出一种数学模型,用以模拟德士古(Texaco)下喷式气流床气化炉试验装置,用煤的液化残渣以及煤水浆作为原料。气流床气化炉在概念上或理论上、设计上基本分为三个区域:热分解和挥发物的燃烧区、气化和燃烧区以及气化区。通过求出物料与能量平衡,探讨了气化动力学、输送速度以及气化炉的流体力学,得到沿反应器的温度和浓度的分布曲线。根据模型计算得到的结果与实验数据进行比较。为了更好地了解在各种操作条件下使     

气流床气化方法的选择

介绍了Shell和GSP粉煤气化的优缺点,重点讲述国内多喷嘴对置式水煤浆气化装置的工业运行情况及与德士古相比的技术优势.     

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。     

气流床粉煤气化熔渣与其原煤灰特性比较

对气流床粉煤气化熔渣及其原煤灰特性进行了对比研究。采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)分析了熔渣及煤灰的化学成分和矿物组成。测试了熔渣及煤灰的熔融及黏温特性,并利用热力学软件Fact Sage模拟计算了二者对应的四元平衡相图和特殊温度下熔体中的矿物质组成及其含量。结果表明,由于熔渣经历了高温气化、激冷过程,原煤灰与熔渣的化学成分和矿物质组成并不存在明显的对应关系;两样品熔融温度差别较小,真液相时黏温特性曲线几乎重合,在临界黏度温度(Tcv)时出现差异,随着温度的降低,熔渣的Tcv出现较早,黏度急剧增大至固相的温度较高。热力学模拟计算结果与实验结果相吻合。对原煤煤灰熔融性及黏温特性的分析,可以为工业气化炉的开车运行提供指导。     

生物质气流床气化前的处理工艺

针对生物质气化过程面临的问题,利用慢速热解方法作为生物质气流床气化的前处理工艺并考察其可行性. 分析讨论了热解后半焦的化学组成和输送特性,并使用ASPEN PLUS模拟软件计算比较了原料与半焦的气化结果. 结果表明,半焦的能量密度随热解温度的升高而升高;热解温度在300~400℃之间,半焦的质量产率和能量产率对于气化工艺比较有利;热解后半焦的内摩擦角、休止角明显降低,堆积密度明显提高. 使用ASPEN PLUS模拟软件进行计算比较,热解温度为400℃时的气化效果最理想.     

生物质气流床气化技术的研究进展

阐述了发展生物质气流床气化技术的背景和意义,分析了生物质气流床气化技术的特征,重点介绍了国内外生物质气流床气化技术的研究进展,指出了目前该技术研究的重点及难点问题。     

煤炭气化气流床气化炉的数学模拟

简要介绍了煤炭气流床气化的原理,总结了到目前为止煤炭气化气流床气化炉数学模拟情况,包括简单平衡模型和动力学模型（一维或多维）,给出了这些数学模型模拟的主要内容（对气化过程流化力学、热力学、化学反应和质量、能量及动量平衡考虑情况）和模型的主要结论,以及典型气流床气化炉的模拟煤气组成和煤炭转化率数值与实验值或实际操作值的比较情况,结果显示主要组分模拟误差较小。     

分级气流床气化装置的应用

公司100kt／a甲醇项目以国产化技术为依托，设备的国产化率达到98．5％以上。煤气化装置采用清华大学新开发的分级气流床气化技术，于2006年1月23日一次化工投料成功。截止2008年1月，累计运行超过700d，生产粗甲醇超过200kt，仅停车36d，平均负荷率为88．68％，开工运转率为94．66％，达到了国内外以水煤浆为原料的同类装置运行的较高水平。     

气流床气化技术的现状及对比

介绍了目前具有代表性的几种气流床气化技术及应用现状。重点对Texaco水煤浆加压气化和Shell粉煤加压气化工艺及设备进行了对比。     

褐煤气流床气化相关问题探讨

国内现有的煤气化技术有十几种,不同的技术适用于不同的场合;随着褐煤的开发和利用,当前褐煤气化颇受关注;规模为50 000m~3/h以上的单台褐煤气化炉,干煤粉气流床技术是选择之一,其中GSP、CH0REN公司的CCG、HT-L等下喷式气化技术受到青睐;在化工应用的情况下,干煤粉气流床的激冷流程有其合理的一面。     

干法粉煤加压气流床气化工艺

简单介绍了几种典型的干法粉煤加压气流床气化工艺，并对其工艺特点进行了评述，指出开发应用该工艺的重要意义。     

新型气流床粉煤加压气化技术

气流床煤气化具有煤种适应性广，操作压力和温度高，碳转化率高，生产强度和规模大等特点，是当今先进的煤气化技术。按照原料煤的形态不同划分为水煤浆气化和粉煤气化，其中粉煤气化与水煤浆气化相比，又具有原料消耗低，碳转化率高，热效率高，煤种适应性强等优势，故近年来倍受用户青睐。据介绍，在最近几年里，我国已有十多家企业与Shell公司签订了技术转让合同，可见其市场需求和应用前景广阔。     

气流床气化现状和开发趋向

气流床气化的特点是:煤和气化剂并流加入。粉煤的粒度小于0.1毫米,而氧与蒸汽的比例可高达20/1。气化温度总是高于灰渣熔点,所有煤种(包括焦炭和木炭)均可适用。目前,工业规模装置的气流床只有Koppers—Totzek法,它是在常压下操作。Shell—Koppers法,Texaco法和Saarberg—Otto法目前尚处于开发阶段,这些方法的特点是:气流床加压气化。     

新型气流床粉煤加压气化技术

气流床粉煤加压气化技术具有原料消耗低,碳转化率高,热效率高,煤种适应性强等优势。我国具有自主知识产权的气流床粉煤加压气化技术中试装置在兖矿鲁南化肥厂运行成功,各项技术指标分别为:有效气体积分数89%～93%,碳转化率98%～99%,比氧耗0.30～0.32m3/m3,比煤耗0.53～0.54kg/m3,冷煤气效率≥84%。     

气流床粉煤气化性能模拟分析

基于Aspen Plus工作平台,运用Gibbs自由能最小化原理,对气流床粉煤气化过程进行了数值模拟,并对流程算法进行了改进。研究了氧煤比、蒸气煤比、压力及粉煤粒径对气化炉出口气体组成、温度、冷煤气效率、碳转化率及有效气产率的影响。结果表明：模拟值和实验值有良好的相似性;氧煤比对气化进程的影响较蒸汽煤比及其它操作条件更为显著;并确定了模拟煤种的最佳氧煤比是0．70～0．80kg／kg,气化炉出口CO＋H2的最大干基体积分数为96．48％,冷煤气效率最高为83．56％,最大有效气产率为1．74m^3／kg;氧煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度升高约40℃,而蒸汽煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度降低约8℃。