煤气化细渣浮选脱碳试验研究

煤气化细渣是煤炭气化过程中产生的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,但由于其含碳量较高,仍具有一定的利用价值,碳灰分离是实现其减量化、资源化利用的关键。以榆林地区煤气化细渣为研究对象,采用浮选方法进行脱碳试验,在基本特性分析的基础上,研究不同浮选条件及工艺对分选效果的影响,当柴油用量14 kg/t、仲辛醇用量14 kg/t时,经一次分选,精矿产品灰分为37.88%,尾矿产品灰分为51.65%,可燃体回收率51.99%;采用一粗一精一扫浮选工艺流程,粗选柴油用量14 kg/t、扫选柴油用量7 kg/t时,可得精矿灰分18.87%、产率20.30%的产品,最终计算精矿产率为41.76%,灰分27.92%,可燃体回收率55.08%。通过一粗一精一扫浮选工艺流程,该煤气化细渣中的碳灰得到较好的分选分离,但整体浮选药剂消耗过高,且粗选过程细粒物料更易上浮成为精矿产品,扫选过程继续添加药剂后才能使粗颗粒物料有效上浮,导致出现扫选精矿比精选精矿灰分更低的现象。对该煤气化细渣样品进行表面形貌、孔隙结构、表面官能团分析以及小浮沉试验,表明样品比表面积大、孔隙结构发达,易吸附大量药剂,导致浮选药剂消耗过大,经济性差。     

煤气化细渣燃烧技术研究进展

简述了煤气化细渣的基础燃烧特性、燃烧动力学和燃烧应用三方面的研究现状,分析表明：煤气化细渣基础燃烧特性较差,难以单独稳定燃烧,与其他燃料掺烧可提高其燃烧性能;煤气化细渣的粒径、掺烧比和种类等因素对其燃烧性能影响较大,应着重加以研究;煤气化细渣燃烧动力学多采用Coats-Redfern积分法进行研究,求解过程简单,但存在准确性相对较低的问题,采用多重扫描速率法等进行相关研究可提高准确性,具有研究价值,但鲜有报道。掺混燃烧是煤气化细渣燃烧应用的主要方式,具有一定的经济和环境效益,但多数会引起一些副作用;单独燃烧是煤气化细渣燃烧应用的另一方式,具有燃烧效率高的优点,但需对燃烧设备进行针对性的设计、开发。最后提出了煤气化细渣燃烧技术今后的研究方向,以期为相关领域科研工作者提供参考。     

煤气化细渣浮选脱碳分析

对煤气化细渣的浮选脱碳进行了研究。因煤气化细渣含残炭量高,制约了煤气化细渣的应用;而煤气化细渣的矿物组成和润湿性能与粉煤灰的指标大体相似,粉煤灰浮选已经工业化,气化细渣也具有浮选脱碳的可行性。通过分析论证发现,浮选脱碳是煤气化细渣脱碳的合适方法;气化细渣粒度微细,分布范围广,应采用分级浮选方法脱碳;对于40μm以下的颗粒,适合采用旋流-微泡浮选柱,而对于40μm以上的颗粒,适合采用机械搅拌式浮选机进行浮选。     

西北地区气流床煤气化细灰理化特性研究

气化细灰是气流床气化炉的出口粗煤气经过洗涤后黑水沉淀得到的产物,是一种煤基固体废弃物,尚无大规模资源化处置方案。为了开发气化细灰高效脱碳技术,利用激光粒度仪、元素分析仪、扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、BET比表面积分析仪、热重分析仪等分析设备针对我国西北地区3种气流床煤气化细灰(DSG、HL、SH)的化学成分、粒径、微观形貌、孔隙结构、熔融特性和燃烧特性进行分析。结果表明:气化细灰水分较高均在40%以上,热值均低于10 MJ/kg,挥发分低,且孔隙结构差,表面存在熔融渣层。较差的孔隙结构阻碍未燃碳与氧气接触,制约了气化细灰的脱碳反应。热重分析中DSG、HL、SH的失重率分别为13%、29%和17%,相比3种气化细灰中原本的残碳16%、37%和48%,DSG气化细灰残碳消耗81%,HL气化细灰残碳消耗78%,SH气化细灰残碳消耗35%。氧气浓度由21%升至30%,一定程度上提高了气化细灰反应活性。目前常规的燃烧脱碳技术无法实现气流床煤气化细灰的高效脱碳,因此需开发新型的燃烧脱碳技术,为气化细灰的资源化利用提供支撑。     

少量KOH制备煤气化细渣基吸附材料的研究

我国富煤、贫油气的能源结构决定了我国对煤炭高效利用及转化的重视,赋予了煤化工产业发展的机会,作为煤化工产业龙头的煤气化技术在中国蓬勃发展。随着煤气化技术的大规模推广,煤气化灰渣的堆存量及产生量越来越大,造成了严重的环境污染和土地资源浪费,对煤化工企业的可持续发展造成不利影响,煤气化渣处理迫在眉睫,各高校、研究院都在积极探索解决方式;但普遍存在难以工业化或成本较高的问题。本研究在考虑到可工业化推广的工艺条件下,以煤气化灰渣为原料,少量KOH为活化剂在高温下制备了碳硅复合材料,探索了不同活化剂及活化温度、时间、活化剂添加量对吸附材料的性能影响。实验结果显示：碱活化气化灰渣工艺,影响主次因素为时间>温度>碱添加比例,最佳条件为温度700℃、120 min、10%KOH添加量;在此条件下制备产品碘吸附值达341 mg/g。     

煤气化细渣组分分析及其综合利用探讨

针对神华宁夏煤业集团有限责任公司煤化工生产的实际情况,分析了德士古、四喷嘴对置式、GSP3种煤气化炉细渣的钙、镁、铝、铁等氧化物组分含量及烧失量,结合粉煤灰综合利用国家标准及行业标准,对煤气化细渣用于水泥、混凝土等建材及道路路基掺混料等进行了可行性分析,提出了煤气化细渣掺烧利用和分选利用的建议。     

气化细渣基础燃烧特性试验研究

煤气化过程中产生大量含碳量较高的气化细渣,其填埋处理不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费,如何高效环保地对气化细渣进行资源化利用是目前研究的热点。在获得气化细渣工业分析、元素分析、粒径分布、灰成分和微观形貌等基础上,利用热重对气化细渣单独燃烧及与燃料煤混合燃烧特性进行研究,对比了气化细渣与典型煤种燃烧特性的差异,并考虑掺混比例对混燃的影响。研究结果表明:气化细渣的M_(ar)=69. 7%,A_d=54. 5%,w(C_d)=43. 4%,Q_(gr,d)=16. 14 MJ/kg,干化后的气化细渣中碳含量和发热量与对比劣质烟煤相当;干燥后的气化细渣粒径普遍小于200μm,且孔隙结构发达,电镜结果显示其微观结构由球形颗粒和不规则多孔形状颗粒组成。气化细渣与其他煤种燃烧特性对比表明:气化细渣的着火温度和燃尽温度分别为601. 6℃和680. 8℃,着火和燃尽特性比对比煤样和对应的原煤略差。气化细渣和原煤在不同掺烧比例下的热重燃烧试验结果表明,气化细渣和原煤掺烧存在显著的协同效应,与原煤掺烧能显著改进气化细渣的燃烧特性,在25%气化细渣掺烧比例下,气化细渣的燃烧特性得到显著改善,且相比于纯烧原煤,掺烧气化细渣后混煤的燃烧特性未显著下降。研究结果表明,干化后高含碳量的气化细渣极具应用价值,且与原煤掺烧对混煤的燃烧特性影响较小,还能显著改进混煤的燃烧特性,将干化后的气化细渣与原煤掺烧是一种可行的利用气化细渣热值的技术方案。     

煤气化细渣陶瓷膜真空脱水试验与数值模拟

气化细渣是煤炭气化过程的废弃物,高效脱水是其资源化利用、减量化处置的必要前提。本文采用陶瓷膜真空过滤系统开展了脱水实验并对脱水过程进行了数值模拟。气化细渣料浆浓度和液下吸附时间影响滤饼厚度且滤饼厚度增加导致水分运移路径增长,使得有效脱水时间增加;滤饼脱水过程的脱水速率值呈现非线性降低趋势且滤饼水分极限值为40%,这与气化细渣物化性质有关;真空度>0.08MPa时气化细渣滤饼中“通道水”能够在约24s有效脱除。Fluent数值模拟过程选用了欧拉模型并确定了陶瓷膜滤板和气化细渣滤饼的阻力系数,脱水过程的实验值与模拟结果误差小于5%,证实了模型可靠性。模拟过程分析了气化细渣脱水过程中压力场和水分含量分布云图的演变规律,结果表明,增加脱水系统真空度、降低滤饼厚度、提高“通道水”比例以及增大气化细渣颗粒等效当量直径能够提高气化细渣脱水效率。此外,陶瓷膜真空脱水过程所得滤液洁净度高且部分指标达到了工业用水的标准。     

煤气化细渣碳灰分离技术研究进展

基于我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,煤炭在相当长的时间内仍然是我国最重要的化石能源。煤气化是现代煤化工发展的前沿技术,是实现煤炭清洁高效利用的有效途径,对实现国家高质量发展具有重要战略意义。煤气化过程中会产生煤气化细渣,煤气化细渣主要通过填埋的方式进行处理,不仅占用土地,污染环境,而且不利于煤化工企业的长远发展,气化细渣的高效处理再利用迫在眉睫。首先对气化细渣的理化特性进行了分析总结,气化细渣残碳含量与煤种、气化工艺条件、运行工况等因素均相关,但气化细渣的物理化学性质差别不大,主要由SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃和C组成。气化细渣残碳含量一般在20%左右,因煤种和气化操作条件等的差异,部分地区气化细渣残碳含量高达50%,具有一定潜在的利用价值。目前,气化细渣的处理方式主要有筛分分级、重力分选和泡沫分选。系统总结了气化细渣的筛分分级、重力分选和浮选技术,通过筛分分级和重力分选技术,均可以无污染、绿色环保实现气化细渣低成本、高效率再利用。通过浮选强化,可以提高捕收剂在...     

不同粒径气化细渣的残炭形态及燃烧特性

为深入了解气化细渣的燃烧特性,将气化细渣(BL)筛分,得到BL1,BL2,BL3,借助XRD和SEM-EDS等手段探究了其残炭的形态,利用热重分析法分析了其燃烧特性、混煤燃烧特性及反应动力学.结果 表明:BL中的残炭多分布在大粒径颗粒中,BL1,BL2,BL3中的残炭形态对应着其在气化炉内经历的不同气化历程;热重对比分...     

煤气化细渣资源化利用途径及发展趋势

介绍了煤气化细渣资源化利用的研究进展,主要有用于建筑领域、掺烧利用、制备新型改性材料、改良土壤、分选利用。从煤气化细渣的性质出发,概括了煤气化细渣利用途径和发展趋势,重点关注煤气化细渣的处置方式和减少煤气化细渣产生的方法,指出了煤气化细渣利用目前遇到的困境,分析煤气化细渣利用的可行性,并对煤气化细渣的利用趋势进行了展望。     

煤气化渣制备聚合氯化铝工艺研究

我国煤气化渣(CGR)年产量巨大,但综合利用率低,现有堆存与填埋方式具有较大的环境风险与经济压力,规模化消纳与资源化利用需求迫切。以煤气化渣酸浸液制备聚合氯化铝絮凝剂为目标,考察了铝酸钙粉用量、聚合温度、聚合时间和酸洗液循环次数对聚合氯化铝产品指标的影响。结果表明,煤气化渣酸洗液循环次数达到4次时,液相中铝离子浓度为28 g/L,氧化铝含量可达5. 28%;以该富铝酸液为反应原料,反应温度80℃、反应时间120 min、铝酸钙粉用量12. 50 g/50 m L时,得到的聚合氯化铝产品中氧化铝质量分数为10%～11%,盐基度为44%～50%,且产品中铅、铬、砷等重金属元素含量极低,各项性能指标均符合GB/T 22627—2014中水处理剂聚合氯化铝的制备标准。     

离心机在煤气化灰水细渣干燥处理中的应用实践

榆能化一期煤气化装置细渣干燥处理采用传统的真空带式过滤机工艺,二期采用卧式离心机工艺,介绍了两种工艺的流程,重点分析了离心机工艺系统的主要结构和运行情况,详细对比了两种工艺的主要技术参数和运行情况。结果表明,两种工艺都能够满足装置运行要求,离心机工艺较传统真空带式过滤机工艺占地小、操作维护容易、配套设备少、环境友好。     

湿含量对气流床煤气化细灰粘附特性的影响研究

选取水煤浆和粉煤气流床气化工业装置生成的典型细灰,定量考察湿含量变化对其粘附特性的影响规律。结果表明,内聚力可有效表征细灰粘附能力;对于较小粒度细灰,在约40%湿含量时内聚力出现极大值,而对于较大粒度细灰,受粒度分布、颗粒孔隙及形状等影响,在试验范围内内聚力随湿含量增加而始终上升。研究结果对于认识和控制煤气化生成细灰的团聚、粘附具有良好参考价值。     

煤气化粗渣脱水工艺设计及实施

传统的煤气化粗渣脱水工艺具有脱水效率低、环境危害大、资源浪费等缺点。为改善以上缺点,首先分析了煤气化粗渣的产生过程及其性质,然后以中小型企业的资本现状为参照,提出了具体的工艺设计要求,并针对具体要求进行了煤气化粗渣脱水工艺设计及实施,分析新的工艺设计可以带来的经济效益及社会效益。     

煤粉掺烧气化细渣的燃烧特性研究

为有效地对气流床煤气化细渣进行资源化利用,研究了高活性神华煤和低活性宁夏煤掺混气化细渣的燃烧特性,探究了煤粉掺烧气化细渣燃烧反应的协同机理.结果表明:煤粉中气化细渣添加量的增加会导致燃烧过程灰渣出现不同程度的熔融现象,表明气化细渣内Ca和Mg等碱金属降低混合样品的灰熔融温度.在非等温及空气气氛的燃烧条件下,宁夏煤粉/气...     

湿含量对气流床煤气化细灰黏附特性的影响

首先对气流床煤气化细灰的形成过程和黏附机理进行简要分析,并从物理性质、化学组成两方面分析气流床煤气化细灰黏附特性常见影响因素,然后从物料选择、细灰黏附力测量方法两方面设计湿含量对气流床煤气化细灰黏附特性的影响试验,最后根据试验结果讨论湿含量与气流床煤气化细灰黏附特性的关系。     

处理煤气化堵渣事故

通过对壳牌煤气化技术渣系统的理解和深入研究,总结出一套完整处理气化堵渣的方法,从而保证气化装置安全稳定长周期运行。     

气流床气化细灰燃烧特性及再利用探讨

针对气流床气化细灰的理化特性及常规锅炉掺烧方式无法有效利用气化细灰中的残炭的技术现状,中国科学院工程热物理研究所研发的气化残炭燃烧技术可作为气化细灰燃烧再利用的技术,该技术中试试验可将气化细粉灰含碳量从约40%降至0.88%,燃烧效率达到98.6%,工业规模燃烧效率达到99.18%;使用该技术处理气化细灰制取的蒸汽成本为55.08元/t,经济效益可达1 575.6万元/a。