煤间接液化工艺中气化炉渣综合利用研究进展

随着煤间接液化技术的日益成熟,副产物气化炉渣的产生亦逐渐增多。气化炉渣作为固体废弃物的一种,其处理处置问题已是当前煤间接液化行业的热点问题,然而对气化炉渣的综合利用研究更是急需考虑的发展方向。介绍了我国煤间接液化技术的背景,发展现状及未来趋势,论述了煤间接液化的工艺流程、气化炉渣的产生、危害及组成。同时概括了国内外气化炉渣在污水处理和建筑行业上的研究现状,论述了气化炉渣在铺路、制备免烧砖、生产混凝土和制备矿渣硅酸盐水泥等方面的应用。最后,提出了气化炉渣在利用局限性、产品缺陷性方面存在的问题,同时为其在污水处理中的应用提出了新思路。     

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。     

SHELL气化炉渣口改进可行性分析

从气化炉渣口结构方面,对煤气化工艺中经常面临的堵渣问题,提出两种解决方案,并对提出的方案进行优缺点比较,以及对方案的可操作性进行工艺、制造设计上的分析。经过理论上的计算,取消渣口设计,能够在很大程度上缓解渣口堵渣情况的发生。     

航天炉粉煤气化系统氯元素迁移规律的研究

氯元素的迁移规律对粉煤气化系统及环境有着重要影响。以航天粉煤加压气化工艺系统为基础,实际生产运行数据为依据,采用分析化验的方法,研究了航天炉气化过程中氯元素的迁移特性。研究结果表明:气化系统中氯元素主要进入废水中,约为72.90%,存在于粗渣和细渣中的氯元素共计12.64%,随粗合成气进入下游系统的氯元素约为10%,排放至大气中的氯元素约为4%,氯元素的平衡率为99.73%。研究结果可为煤气化装置设备、管道、仪表材料的选型提供理论支撑,并通过对系统氯元素浓度的控制,保障气化装置的长周期稳定运行。     

壳牌气化炉渣池积渣问题分析及改进措施

对壳牌气化炉积渣情况进行了分析,简述了改造过程及改造后的运行效果。     

水冷壁气流床气化炉渣层热应力数值模拟方法的改进

固态渣层能够保护气流床气化炉的水冷壁,防止其受到高温合成气直接辐射以及液态熔渣的侵蚀。本文提出一种数值模拟渣层热应力的改进方法,并应用该改进方法对降温阶段渣层热应力的变化进行模拟研究。在渣层热应力的数值模拟研究中,经常假定水冷壁渣层的热应力变化基于一个固定的参考温度（比如环境温度25℃）。然而对于降温阶段的水冷壁气流床气化炉,一个固定的参考温度值并不能表征渣层"无应力"的初始状态,在此基础上计算将会得到一个不合理的渣层应力分布结果。针对该问题,提出了一种改进方法：将水冷壁渣层分割为多个子计算域,每个子计算域内单独设置参考温度,以此实现在整个水冷壁渣层上施加一个近似为降温初始时刻的参考温度分布,从而使渣层在降温初始时刻处于"无应力"状态。同时,对前人文献中的三维水冷壁渣层结构在降温过程中的热应力变化情况进行计算,以此测试改进方法的准确性,改进方法得到的模拟结果与其他参考文献得到的渣层热应力变化趋势一致。     

Shell气化炉渣池堵渣机理分析

Shell粉煤加压气流床气化技术是先进大型煤气化技术之一。文中结合中石化安庆Shell粉煤气化装置煤质和操作条件,分析了Shell气化炉渣池堵渣机理,提出了优化操作建议。研究表明:Shell气化装置采用的恒源煤灰流动温度约1 500℃,镇雄煤灰流动温度约1 400℃,通过将恒源煤与镇雄煤混配并添加适量石灰石能将配煤灰流动温度降低至1 350℃,同时改善煤灰黏温特性。Shell气化炉渣池结构决定了在一定条件下液态熔渣将沉积在渣屏表面,液态熔渣受渣屏水冷壁冷却形成一固态渣层,当沉积在渣屏表面的大尺度固态渣层脱落后将有可能造成Shell气化炉渣池堵渣问题;通过改善入炉煤质、控制适宜的操作温度和操作负荷等手段可降低Shell气化炉渣池堵渣风险。     

气化渣对硅酸盐水泥强度和微观结构的影响研究

气化渣是近年来兴起的煤化工工业产生的主要固体废弃物.研究了不同掺量的气化渣粉对普通硅酸盐水泥的凝结时间和抗压强度的影响规律,并采用XRD、FT-IR和SEM微观测试手段分析了气化渣在水泥浆体中的作用机理.结果 表明,未反应气化渣在水泥浆体中主要以团聚状态存在,低掺量气化渣(10％)在水泥浆体中能起到成核作用,有利于水泥发生水化反应,提高水泥浆体中水化产物数量,缩短凝结时间,提高水泥浆体抗压强度.气化渣掺量大于30％时,水泥浆体水化产物数量减少,水泥浆体结构松散,凝结时间随气化渣掺量增大显著延长,抗压强度明显降低.     

Texaco气化炉渣制备硅酸盐水泥的研究

以Texaco气化炉渣、石灰石、粘土和铁粉为原料制备硅酸盐水泥熟料,分别采用X射线衍射仪、金相显微镜对该熟料的物相以及岩相结构进行分析,掺加适量石膏后,依据国标检测水泥的标准稠度用水量、安定性、凝结时间以及龄期强度,推断出制备水泥的标号.结果表明:(1)制备的水泥熟料主要矿相为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁酸钙.(2)当粘土加入量为5%,烧成温度为1450℃时,烧制的水泥28 d抗折强度、抗压强度分别为8.0 MPa、50.9 MPa,可推断其标号为42.5水泥.     

航天炉粉煤加压技术气化粗渣的研究

利用X-射线荧光分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜-能谱仪、显微共焦激光拉曼光谱仪等手段,研究了航天炉粉煤加压气化粗渣的化学组成、物相组成和微观结构;并通过物理解离和筛分来分离气化粗渣中的碳,了解粗渣中碳的分布情况、微观结构和存在形式.结果表明:(1)航天炉(HL-T)气化粗渣中含有大量的玻璃相和残碳,经过1000℃加热、自然冷却后析出钠长石和钙长石等晶体;(2)航天炉(HL-T)气化粗渣经过物理解离和筛分后,粗渣中的碳富集在粒径小的物料中.通过分析,此渣可用于制备泡沫玻璃.     

电渣感应熔炼过程中铁水气化脱硫研究

本文研究了电渣感应熔炼过程中铁液的气化脱硫待证研究表明：在一定的试验条件下，5min内铁液中的硫含量从0.076％降至0、008％，气化脱硫率可达70％：随渣中CaO含量及CaO／SiO2的增加，气比脱硫率降低．而Fe2O3增加使气化脱硫率增加     

壳牌气化炉渣池水循环泵运行改造分析

通过对渣池水循环泵叶轮直径及出口管线孔板尺寸的改造,有效地解决了渣池水循环泵磨损冲刷严重及原动机电流偏高、电能浪费等问题,显著降低了设备运行能耗,以较低的改造费用取得了较好的改造效果。     

壳牌气化炉渣灰系统常见问题分析与总结

对壳牌气化炉渣和灰系统出现的问题及其原因进行了分析,在此基础上进一步讨论煤种与氧煤比控制的关系,研究在煤种变化情况下的氧煤比变化规律,以减少出现问题而造成经济损失。     

典型生物质的水蒸气气化特性研究

设计了生物质气化工艺流程,探究生物质气化的最佳工艺条件。以贵州核桃壳、玉米秸秆、稻壳为原料,N2为保护气,水蒸气为气化剂,探究气化时间、水蒸气流量、反应物质量和气化温度对气化率的影响,得出玉米秸秆、核桃壳、稻壳的最佳质量分别为5 g、4 g、2 g;最佳气化温度分别为700℃、650℃、600℃;最佳反应时间分别为240 s、420 s、240 s;最佳水蒸气流量分别为132.8 mL/h、177.15 mL/h、88.5 mL/h。玉米秸秆、核桃壳、稻壳都是气化时间越长,气化率越高。核桃壳、玉米秸秆、稻壳的CO含量最高分别为28.82%、39%、16.8%;核桃壳、稻壳、玉米秸秆的H2含量最高分别为42.71%、30.8%、7.81%,核桃壳中含有大量的CO和H₂。     

Texaco气化炉炉渣基本特性与应用研究

利用X-射线荧光分析仪、X-射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了Texaco气化炉炉渣的化学组成、物相组成、岩相结构和显微结构;并利用气化炉渣为主要原料制备了墙体材料,采用碳热还原氮化法合成了sialon粉体,结果表明:1)Texaco煤气化炉炉渣主要化学成分为SiO2,Al2O2,CaO和残余碳,其中含有很高的玻璃相和不定形物质;2)气化炉渣为多孔结构,残余碳多为海绵状多孔结构,不定形玻璃相较为致密;3)当气化炉渣磨细粉添加量达到70%时经烧成可制得MU7.5以上墙体材料,烧成试样体积密度较低,可望保温隔热;4)利用气化炉渣为主要原料,通过碳热还原氮化可合成主要成分为Ca-α-sialon和β-sialon的粉体.     

气化排渣系统管道振动原因分析及改造

本文通过对气化排渣系统管线振动原因进行分析,结合实际运行经验提出改进优化措施,并对改造措施优缺点进行分析。     

利用气化炉渣制备轻质隔热墙体材料的研究

以气化炉渣为原料,采用挤出成型法,通过力学性能测试、物相组成和显微结构分析,研究了烧成温度和结合剂添加量等工艺条件对制备的轻质隔热墙体材料性能的影响。结果表明:烧成试样的矿物相为钙长石、石英、赤铁矿和莫来石;1000℃烧成时,添加20%(质量分数,下同)粘土可制备出体积密度为1.00 g/cm3、导热系数为0.19W/(m·k)和耐压强度为5.3 MPa的轻质烧结自保温墙体材料;添加30%粘土可制备出体积密度为1.20 g/cm3、导热系数为0.23 W/(m·k)和耐压强度达20.1 MPa的烧结自保温可承重墙体材料;添加40%粘土可制备出体积密度为1.18 g/cm3、导热系数为0.26 W/(m·k)和耐压强度达16.6 MPa的烧结自保温可承重墙体材料。