灰熔聚煤气化过程

气固流态化技术应用于灰熔聚煤气化过程是近20年开发的煤气化方法之一,目前尚处于中试开发阶段。灰熔聚煤气化与一般的流化床煤气化装置的差别是利用灰在高温下产生熔聚并与煤焦分离以达到碳的高转化率和降低灰渣中的含碳量。本文扼要介绍两种灰熔聚煤气化装置,即IGT法(美国芝加哥气体工艺研究院)和Westinghouse法(美国西屋公司),以及灰熔聚的机理和分离的冷态模拟实验结果等。     

中心管进氧量对灰熔聚流化床煤气化特性影响的CFD模拟

基于软件提供的用户自定义方程添加的化学反应模块建立煤气化数学模型,利用商用CFD模拟了灰熔聚流化床的气化,找出了灰熔聚流化床气化炉的特有结构(中心管)进氧量对气化炉气化特性(碳转化率、炉内温度以及煤气组成成分)的影响,从而完善灰熔聚流化床煤气化反应理论,为现场的经济运行提供参考。     

复合流化床低阶煤热解制备兰炭的工艺条件

以不同粒径范围的新疆准东煤为原料,在耦合下部流化床和上部输送床的复合流化床中热解制备兰炭,考察了热解温度、过量氧气系数、气化温度、煤颗粒停留时间等对热解产物分布和热解半焦性质的影响. 结果表明,随过量氧气系数、气化温度和颗粒平均停留时间增加,气体产率升高,半焦和焦油产率降低;半焦的比表面积随气化温度升高而增大,而随过量氧气系数增大先增大后减小. 当煤从下部流化床进料时,在过量氧气系数0.11、流化床气化温度850℃、输送床热解温度750℃、流化床内煤颗粒停留时间90 s的操作条件下,可制备出固定碳含量超过83%(w)、挥发分含量低于9%(w)的兰炭.     

粉煤气化系统的检测与控制

我公司粉煤气化装置采用的是灰熔聚循环流化床粉煤多元气化工艺。它是利用流态化原理，将原料粉煤连续加入气化炉密相区，气化剂（纯氧、蒸汽）从气化炉底部吹入，使煤粒沸腾流化，在燃烧产生的高温条件下，气固两相充分混合接触，发生煤的热解、破粘和碳的氧化还原反应，最终实现煤的气化。该气化装置由给煤、气化、除尘、废热回收、粗煤气洗涤冷却、灰和渣收集排出等单元组成。本文主要就气化炉系统工艺控制参数的的检测与控制展开讨论。     

多段分级转化流化床煤气化的方法及装置

一种多段分级转化流化床煤气化的方法及装置是由备煤、供气、气化、排渣、及细粉输送所组成,多段分级转化流化床气化装置是由熔聚灰分离单元,多段分级流化床热解气化反应器,半焦细粉循环输送单元组成。本发明具有气化炉体积利用率高、处理量大、总碳利用率高的特性,适合煤分级转化集成系统,且可单独使用生产适合于大规模煤基甲烷合成及煤化工用煤气。     

流化床气化炉带出半焦细粉复合转化技术分析

介绍了流化床气化炉带出半焦细粉复合转化技术的工艺原理、工艺流程及技术特点。分析了半焦细粉复合转化技术优势及在实施过程中存在的问题。分析结果表明:半焦细粉复合转化技术简化了传统的细粉转化工艺、提高了气化系统的碳转化率。但是,在半焦细粉旋风分离、热回收和精脱除回收过程中,对关键设备的磨损、堵塞等问题会对设备的运行稳定性产生影响。因此说明该技术在工业装置运行中仍需要进一步改进。     

气化剂预热温度对加压湍动循环流化床煤气化的影响

在实验室规模加压湍动循环流化床气化炉上,研究了气化剂预热温度对煤气化特性的影响。结果表明：气化介质温度从400℃提高到700℃后,煤气热值增加21%;煤气中可燃组分H₂和CO浓度分别从10.55%和9.57%提高到13.62%和13.12%;不可燃组分N₂和CO₂浓度分别从61.03%和16.14%降低到57.03% 和13.7%;甲烷含量变化较小;冷煤气效率由49.3%增加到56%。碳转化率和干煤气产率随气化剂预热温度的不同变化较小。实现了循环流化床提升段下部湍动流化、上部环核流动的特殊流场结构,与已有研究结果相比,煤气热值、煤气产率、冷煤气效率都略有提高,更加适合煤气化。     

循环流化床煤气化影响因素的分析

为了探究影响循环流化床煤气化反应的主要因素,首先根据我国煤气化技术的发展现状简要论述了发展循环流化床气化技术的重要意义,之后结合循环流化床气化技术的特点及循环流化床煤气化中试装置的实际实验情况,主要从循环流化床气化炉的温度,压力,气速,气化剂组成,原料煤的煤阶五个方面进行了分析,最后分别从这五个方面进行了总结,并得出了循环流化床中试装置最佳运行工况及进一步实验任务。     

多喷嘴对置式粉煤气化技术研发及应用

多喷嘴对置式粉煤气化炉是我国自主研发的一种煤气化装置,具有碳转化率高,氧耗、煤耗低,操作灵活,环保性能好等优点.对多喷嘴对置式粉煤气化中试装置和水冷壁粉煤气化中试装置进行了介绍,着重介绍了水冷壁粉煤气化中试装置烧高灰熔点煤试验及水冷壁挂渣情况,并就其应用前景做了阐述.     

循环流化床粉煤气化炉的发展及大型化措施

采用空气流态化燃烧，蒸汽流态化气化，利用温度差，间歇煤燃烧，煤气化制气技术，成功地开发ＦＭ１．６循环流化床粉煤气化炉。并介绍了气化炉大型化的措施和采用φ２５００粉煤气化炉技术改造化肥厂块煤固定床气化炉的可行性。     

多段分级转化流化床煤气化技术研发与进展

分析了可用于煤制天然气的气化技术特点,介绍了中科院山西煤炭化学研究所自主开发的新型多段分级转化流化床煤气化技术的研究与开发现状,包括工作原理,气化炉结构,备煤、进料、气化、除尘、废热回收等单元系统,并介绍了多段分级转化流化床煤气化工艺中试平台和加压中试情况。最后对该气化技术在煤制天然气项目的应用前景进行了分析。     

灰熔聚气化炉内气体与固体混合特性的研究

气化炉内的气化剂与煤粉的混合特性直接影响着气化炉内的碳转化率和灰熔聚流化床气化炉的热效率。研究气化炉内气体和固体颗粒的混合特性,掌握炉内气体和固体颗粒的轴向和径向的运动规律,对认识床内传热和传质机理具有重要的意义。基于欧拉双流体模型,结合颗粒动力学理论,应用商用FLUENT软件,对太原化学工业集团有限公司运行的灰熔聚流化床气化炉内的气体与固体的混合特性进行了数值模拟。     

壳牌煤气化工艺中的流态化技术研究

在我国的天然气储备量远远不及煤炭资源的储备量。要想加强对天然气的使用,就要利用高效环保的流态化技术,加强对煤气化的使用。本文对壳牌煤气化的概述进行分析,提出了温克勒气化床工艺、循环流化床工艺、灰熔聚流化床工艺等技术工艺。旨在为进一步提升现今壳牌煤气化工艺中的流态化技术研究的质量献力。     

COGAS法

<正> 炉型流化床热解炉和流化床气化炉,焦粉气流床融渣燃烧炉。发许可证者: COGAS Development Company; P.O.Bo×8; Princeton, NJ 08540. 历史: COGAS法流程的两个主要部分,即煤的热解和半焦的气化,已经在中试规模中分别得到了验证。在1962年,美国政府的煤碳研究局与FMC公司签订了合同,进行美国各煤种的热解研究,并最大程度地提高产品气的热值,此计划称之为半焦、焦油能源开发计划。(COED)。在新泽西州(New Jeraey)的普林西顿(Princeton)建设了过程单元     

灰熔聚流化床粉煤气化工业装置试运成功

6月19日由中国科学院山西煤炭化学研究所开发的第一台灰熔聚粉煤流化床工业气化装置在陕西汉中城化股份有限公司投入化工试运行，该装置操作平稳，控制灵活，所产煤气已并入该公司生产系统。这一成功标志着我国自主开发的先进煤气化技术在产业化方面实现了零的突破。该工业装置直径(内)2.4米，日处理烟煤100t，以氧/蒸汽鼓风生产合成气，为适应原生产系统，气化炉为常压运行，根据中试数据推算，在0.3Mpa运行时，煤处理能力为200t/日。灰熔聚流化床粉煤气化工业装置试运成功@邓蜀平$山西煤化所     

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。     

循环流化床气化细粉灰熔融特性

因为流化床气化技术的优点非常多,主要包括：床层温度均匀、传热效率大、煤种范围广等等,所以被广泛用于煤气化中。不过流化床气化炉的操作温度比较低,使得气化细粉灰的含碳量较大。因此,为了有效加强碳的使用效率,减小环境污染,就对循环流化床气化细粉灰熔融特性展开了研究,借助测定仪、X射线衍射仪以及扫描电子显微镜等设备能够良好找到温度、气氛和残炭含量等因素对循环流化床气化细粉灰熔融特性的主要影响,给循环流化床技术的应用和发展带来很大的帮助。     

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。     

基于PIV技术的七喷嘴气化炉流场研究

为研究七喷嘴气化炉的流场分布,建立了顶置七喷嘴气化冷模试验装置,采用激光粒子成像测速系统(PIV)在气化炉的上部、中部及下部视窗进行了流场测试,比较分析了颗粒流量、分散风流量对气化炉流场的影响。结果表明,在颗粒流量20~150 kg/h,分散风流量740~880 m3/h的工艺条件下,气化炉上部流场呈现自由射流特点,射流长度为40 cm,平均射流速度为25 m/s,中下部流场则以返混区为主,流速在8 m/s以下;颗粒流量增大会使得最大射流速度由40 m/s降低至15 m/s,且气化炉上部射流粒子束的径向脉动增强,造成射流弥散;分散风流量增大使得最大射流速度由25 m/s增至35 m/s,射流长度无明显变化。颗粒流量和分散风流量对流场的影响主要体现在气化炉上部,对中下部流场的影响逐渐减弱。     

煤粉粒径对HNCERI气化炉碳转化率与固/液渣层分布的影响

以中国华能集团清洁能源技术研究院（Huaneng Clean Energy Research Institute,HNCERI）两段干粉加压气化炉为研究对象,采用考虑了焦炭颗粒表面气体组分扩散效应的随机孔模型计算焦炭气化反应速率以评估碳转化率。同时,耦合熔渣子模型计算气化炉一段壁面固液渣层分布特性和热损失,研究了煤粉粒径对HNCERI气化炉碳转化率和固液渣层分布特性的影响。结果表明所构建的模型可以准确预测气化炉出口主要气体组分组成、碳转化率和气化炉一段壁面热损失;气化炉一段碳转化率受固有气化速率和停留时间控制,二段主要受颗粒停留时间控制;因此,通过减小煤粉粒径可以减小气体在颗粒表面扩散阻力,有利于提高气化炉一段碳转化率,而适量增加煤粉粒径可以增加煤粉颗粒在气化炉二段的停留时间,有利于提高二段碳转化率。模拟结果显示煤粉颗粒粒径从20μm增加到200μm,一段碳转化率从99.68%降低到了95.06%,二段碳转化率从69.03%增加到了89%。煤粉粒径对气化炉上缩口和直段壁面液态渣层分布影响很小,但显著影响固态渣层厚度的发展。