榆林煤干馏技术的研究

通过对原煤性质的分析,说明榆林煤是一种低水分、低灰分、高挥发分、低硫分、中高发热量的优质煤,较适于低温干馏。对榆林原煤进行破碎处理,分析了加热温度、加热方式、分段方式和原煤粒度等对榆林煤干馏工艺的影响,并最终确定了适于榆林煤干馏的最佳工艺条件。试验表明:榆林原煤强度较好,有利于提高煤炭利用率;干馏温度为600℃时,焦油产率最高,达到9.0%以上;内热式加热方式具有加热效率高、加热均匀等优点,其焦油产率比外热式约高0.7%;在保证干馏产品产率及品质的条件下,三段炉的分段工艺较适宜榆林煤干馏;干馏原煤最佳粒度为5～50 mm。最后分析了煤焦油和半焦性质,说明榆林煤干馏技术更应将煤焦油作为主要产品。     

热解条件对白音华褐煤半焦孔隙结构的影响

以内蒙古白音华褐煤为研究对象,在管式炉中进行了低温热解实验,考察了低温干馏后原煤和固体产物半焦的结构组成变化,分析了干馏条件对固体产物半焦孔隙结构的影响规律.对原煤和不同干馏条件下半焦的吸附/脱附等温曲线的分析结果表明,半焦具有较宽的孔隙分布,而且中孔和微孔占据了很大的比例;对半焦的孔隙特性参数的测定结果表明,干馏终温和保温时间对半焦的比表面积、孔容积和平均孔径都具有较大的影响.     

小粒煤内热式直立炭化炉技术改造探讨

在现有加工30 mm~80 mm块煤的内热式直立炭化炉的基础上,介绍了一种小粒煤内热式直立炭化炉改造方案,对现有炭化炉炉膛内部结构进行改造,主要包括:将炭化室宽度进行改进,改为顶部变窄,自上而下呈倒阶梯型,火道由原来2层改为1层,火道宽度变窄,并在炉内部增加集气罩,增设耐高温耐磨测温设备等。改造基本保留原直立炉外形,内部隔墙部分保留原设计尺寸,以满足原结构设计及部分工艺要求。采用该方案的改造正在实施中,改造后有望将现有直立炉的煤炭加工粒度降低到10 mm~30 mm,提高原料的适用性,降低原料成本。     

榆林兰炭内热式直立炉工艺现状及发展趋势

阐述了榆林兰炭内热式直立炉具有代表性的三种典型炉型—SJ型炉、RNZL型炉、SH2007型炉的结构特点、存在问题;介绍了近几年来取得新突破的小粒煤干馏、水雾熄焦和兰炭余热利用等三项技术;提出了榆林兰炭内热式直立炉工艺技术的发展原则;结合当前研究热点,介绍了一种榆林混煤内热式直立炉—YLS型炉。     

干馏温度对高炉喷吹用半焦可磨性能的影响研究

为了研究干馏温度对高炉喷吹用低温干馏半焦可磨性能的影响,采用哈氏可磨性指数测定仪研究了3种原煤在不同干馏温度下制得半焦的可磨性,并采用激光粒度分析仪考查了半焦的破碎特征。研究表明,半焦的可磨性指数随着干馏温度的提高,呈现先升高后降低的趋势,低温干馏半焦的最大可磨性指数对应的最佳干馏温度为540℃;煤的可磨性预测方程不能预测半焦的可磨性;半焦的破碎过程以体积破碎为主,也进行表面破碎,干馏温度对半焦的破碎特征影响较大,半焦破碎后的粒度大小与可磨性存在对应关系。在煤低温干馏的规模化生产过程中,可以通过适当降低现有干馏操作条件优化半焦的可磨性能,以利于低温干馏半焦在高炉喷吹中的应用。     

SH2010型内热式干馏炉在褐煤干馏中的应用

为了综合高效利用褐煤,陕西冶金设计研究院有限公司开发了褐煤干燥-干馏联产工艺。介绍了该工艺的核心设备立式干燥炉和SH2010型内热式干馏炉的工艺流程、工作原理以及褐煤干馏煤气净化与煤焦油回收工艺。结果表明:为了降低褐煤与高温含氧烟气在立式干燥炉中爆炸的可能,需要在干燥炉顶部设防爆板且进料粒度不能大于150 mm。SH2010型内热式干馏炉使褐煤基本干馏完全,提高了褐煤发热量,后续的配套净化工段回收了大部分的煤焦油与煤气。     

以干馏煤气为介质的半焦干熄焦技术研究

针对陕北半焦产品水分含量高,生产过程中水资源消耗大的问题,提出利用低温干馏煤气作为熄焦介质实现半焦干熄焦的技术方案.对应用干熄焦技术的内热式直立低温干馏炉生产半焦的过程进行了模拟物料平衡、热量平衡计算和低温干馏过程能耗分析.结果表明,干熄焦技术应用于低温干馏生产半焦过程可以节约水约203 kg/t半焦,有效回收半焦显热,节能643.30 MJ/t半焦,产品水分可大幅度减少;同时,由于水煤气反应减少,半焦收率提高;理论分析证明了该技术良好的应用前景.     

改性花生壳基型煤工业分析

以不同粒级的神木低变质粉煤为原料,配入一定量NaOH改性花生壳黏结剂,通过冷压成型制备出一系列型煤,研究了粉煤粒度对型煤工业分析的影响。结果表明,型煤表面密实平滑,由于改性花生壳中纤维素本身的弹性使型煤出模后轻微膨胀,在表面产生细小裂纹。型煤中M_(ad)=2.5%～3%,比原煤(M_(ad)=5.45%)低,V_(daf)≈70%,远远大于原煤(V_(daf)=36.16%),而灰分产率较原煤略高,说明型煤运输成本较原煤低,燃烧性能较好。随着粉煤粒度减小,型煤的灰分与挥发分含量增加,而固定碳含量与发热量均降低。粉煤制备过程中的偏析现象造成细粒煤中矿物质含量高,所得型煤灰分含量高,热值低。细粒煤所得型煤燃烧过程中挥发分析出孔隙和通道小,阻力大,滞留挥发分多。     

高温干燥对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

利用卧式固定床实验炉制得不同温度下干燥处理的煤样,采用低温氮吸附法测试煤样的比表面积、孔体积和孔径分布等孔隙特征参数,使用复吸实验装置测定不同干燥程度褐煤煤样的平衡含水量,探索了高温干燥处理后褐煤孔隙结构的演变与其复吸特性之间的关联规律。结果表明：褐煤原煤及不同干燥温度(600~800℃)下半焦的等温吸附曲线均属于第Ⅱ类吸附等温线,褐煤原煤、600℃和700℃干燥半焦的吸附回线均属于L1型,800℃干燥半焦的吸附回线有从L1型转变为L2型的趋势;随着干燥温度的增加,干燥半焦的比表面积先增大后减小,介孔峰值的孔径微分同样先增大后减小,而大孔孔径微分基本保持不变;分形维数D₁和D₂呈相反的变化趋势,且D₂>D₁;不同干燥程度半焦的复吸曲线变化趋势相同,且平衡含水量随着干燥温度的升高而减小;半焦复吸特性与孔隙结构有关,平衡含水率与其孔容积之间呈较好的线性关系。     

陕西彬县地区油页岩半焦基本特性研究

油页岩半焦是油页岩干馏后的主要固体废弃物,研究油页岩半焦的基本特性是油页岩半焦综合利用的基本前提。选用陕西彬县油页岩试样,利用低温干馏炉制备了2个半焦试样。采用化学及物理分析方法对油页岩半焦进行了工业分析、元素分析、发热量测定及灰分成分分析,对2个油页岩及其半焦进行了灰熔融特性分析、灰黏度测定、有害元素分析,计算了有害元素的富集因子。研究结果表明:该地区油页岩半焦具有高灰分、较高硫值、低热值及中等结渣倾向的特点;半焦灰在1 300~1 450℃时有较好的黏温特性,与油页岩具有类似的灰熔融特性和黏温特性;半焦中有害元素氟和砷含量较高,砷表现出较强的富集特性。     

低阶煤热解条件对高炉喷吹半焦燃烧性能及动力学特性的影响

采用热重分析法研究了不同热解条件下半焦的燃烧性能和动力学特征,利用Ozawa法求取动力学参数。结果表明,热解温度越低、保温时间越短时,半焦的燃烧性能越好;热解升温速率对半焦燃烧过程的反应程度影响不大;粒度越大,燃烧性能差异性越明显。热解温度对半焦燃烧性能影响较大,550℃是本研究中制备高燃烧反应性半焦的适宜热解温度。两种不同粒度原煤制得的半焦均随转化率增大,活化能减小。1~3 mm原煤在热解温度为550℃时所得半焦在燃烧过程中符合反应级数模型,化学反应为限制性环节,反应最概然机理函数为f(α)=(1–α)2。     

Study on the washability of the Kaitai coal, Guizhou Province China

Tonnage of coal samples were collected from Kaitai Coal field, Puan County, Guizhou Province and sieved into different particle size catalogs. The analysis of the overall coal suggested that the coal has low ash but high sulfur content of 3.17 wt.% with medium to high volatile content. The heating value of the coal is 31.668 mJ/kg.The coal sample with different particle size ranges were tested for float-sink using gravity separation method, in which ZnCl₂ solutions with different density are used. It is showed that decreasing sulfur to 2.12 wt.% can give coal yield of 94.55%, suggesting that the coal's floatability is good with sulfur. The coal yield is only 85.4% when reducing sulfur to 1.5 wt.%, and 76.7% when sulfur is decreased to 1.2% through the ZnCl₂ float-sink process. The δ ± 0.1 is 20.55, which is in the 20.1-30 range, suggest that Kaitai coal is difficult to float-sink for depyritisation.Characterization of the floated coal at different sizes showed that the organic sulfur may mainly be present in the small size, the pyrite sulfur is mainly present in the coal with bigger particle size, which can be easily removed through float-sink process. The ash in the small particle sized coal is mainly from kaolinite and quartz, while the pyrite is the main ash contributor to the coal with big size.     

浮选对煤热解过程中NH_3生成的影响

介绍了采用固定床反应器对神东、新疆和小龙潭原煤及其浮选后所得精煤和尾煤在873K～1 173K温度、420mL/min Ar气氛下热解NH_3生成的实验研究。结果表明,浮选得到的精煤和尾煤在热解过程中释放的NH_3量与原煤释放的NH_3量相比不同,且随煤的变质程度的变化而变化;浮选改变了NH_3的生成率,但没有改变其随温度的变化趋势。精煤、尾煤与原煤一样,在快速热解过程中,NH_3的生成由进样阶段决定。煤氮生成NH_3的转化率均随着温度的升高而增大,但高于1 173K时,NH_3的生成率变化不大;精煤在程序升温热解和快速升温热解过程中,生成的NH_3均比原煤少,尾煤在两种热解条件下表现不同。实验证明,浮选改变了NH_3的生成率,而且NH_3的生成率和煤中所含的S及矿物质有关。     

基于正交实验的低阶粉煤与玉米芯微波共热解研究

生物质协助低阶粉煤微波热解可改善热解产物的分布和特性,尤其是油气收率和品质。采用四因素四水平正交实验法研究了微波功率(420 W,280 W,700 W,560 W)、热解时间(30min,20min,10min,40min)、玉米芯粒径(0.250mm~0.420mm,0.177mm~0.250mm,0.841mm~1.680mm,0.420mm~0.841mm)和玉米芯添加量(10%,40%,30%,20%,质量分数)对低阶粉煤与玉米芯微波共热解中焦油收率的影响,对比分析了低阶粉煤、玉米芯单独微波热解和微波共热解的升温特性和产物特性。结果表明:影响焦油收率由主到次的因素分别为玉米芯添加量、微波功率、玉米芯粒径、热解时间。在本实验参数范围内,正交实验得到的最佳工艺条件为:微波功率700W、热解时间40min、玉米芯粒径0.841mm~1.68mm、玉米芯添加量40%,此时的半焦和气体产物收率分别为51.22%和32.17%,焦油收率达到最大,为8.85%。与低阶粉煤单独微波热解相比,微波共热解生成的焦油中轻油含量提高了11.89%,而杂原子化合物含量降低了7.09%,实现了热解焦油的轻质化和高品质化。     

Pilot Development of Polygeneration Process of Circulating Fluidized Bed Combustion combined with Coal Pyrolysis

A pilot polygeneration process of a 75 t h^–1 circulating fluidized bed (CFB) boiler combined with a moving bed coal pyrolyzer was developed based on laboratory‐scale experimental results. The process operation showed good consistency and integration between boiler and pyrolyzer. Some critical operating parameters such as hot ash split flow from the CFB boiler to the pyrolyzer, mixing of hot ash and coal particles, control of pyrolysis temperature and solid inventory in the pyrolyzer, and pyrolysis gas clean‐up were investigated. Yields of 6.0 wt‐% tar and 8.0 wt‐% gas with a heating value of about 26 MJ m^–3 at 600 °C were obtained. Particulate content in tar was restrained less than 4.0 wt‐% by using a granular filter of the moving bed. Operation results showed that this pilot polygeneration process was successfully scaled up.     

低阶煤热解提质多联产技术的研究

阐述了新疆哈密地区低阶煤具有高水分、高挥发分、低灰、低硫等特点。通过煤炭热解、半焦成浆、半焦活化、半焦燃烧和焦油馏分试验,对热解提质与其他工艺优化组合的多联产应用的技术和经济可行性进行论证。结果表明：热解半焦具有低硫和灰熔融性较高的特性,完全符合喷吹煤标准;半焦可替代混合煤制浆,成浆浓度可达62．00％以上,黏度适中,流动性、析水情况均较好;半焦活化后对高浓度焦化废水污染物具有很好的吸附效果,挥发酚脱除率达99．65％,处理后废水含酚2．23mg／L;半焦在减少细粒物排放,降低锅炉积灰方面具有明显优势;焦油馏出温度〈360℃的馏分体积分数为48．96％,且酚油体积分数达15．68％。最后对热解提质多联产技术的经济性进行分析,采用LCC技术干燥热解处理低阶煤利润可达52264万元／a。     

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.     

平朔煤的热解试验研究

对平朔煤在不同温度下进行了热解研究,考察了热解温度对煤热解产物产率和热解气性质的影响规律。研究表明,对上述煤样,随煤的热解温度升高,半焦产率下降,干馏气产率增加;液体率在一定温度范围内先增后降,在600℃左右达到最高。热解温度升高,热解气中H2的含量就越高,热解气中CH4的含量在热解温度550～650℃左右达到最高。随热解温度的升高,CO2的含量显著降低,烃类组分随温度升高是先升后降,峰值出现在600℃左右。     

乌拉盖褐煤热解特性及反应动力学参数研究

为获得较好的褐煤半焦制备工艺参数,研究了不同制备条件(热解终温、升温速率、原煤粒径、热解气氛)下制得的乌拉盖褐煤半焦的燃烧性能和燃烧动力学参数。结果表明,热解终温对半焦品质的影响最大,热解升温速率、原煤粒径和热解气氛对半焦燃烧特性的影响不显著。热解终温由350℃升至600℃时,反应指数RI由235℃升至292℃,半焦着火性能变差;燃尽指数Cb由4.68升至6.15,半焦燃尽性能变差;爆炸指数Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸倾向性变低;反应活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃烧动力学特性变差。热解终温为520℃时制得的半焦反应指数、燃尽指数、爆炸指数和反应活化能分别为265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,属于易着火、易燃尽、中等爆炸燃料,燃烧特性良好。