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...     

煤气化细渣及其分离后富碳组分的气化反应性

随着气流床煤气化技术在我国煤化工产业的广泛应用,煤气化后生成的气化细渣排放量逐年增加,目前气化细渣的资源化利用已成为煤化工固废治理的难题之一。选取不同碳含量的气化细渣及其分离后富碳组分为研究对象,解析了其组成、孔隙结构和微观形貌等结构参数,基于热重分析仪探究了其在CO₂气氛下的气化反应性,并采用等转化率法分析了气化反应动力学,揭示了煤气化细渣及其富碳组分结构特性与其气化反应性的内在关联。结果表明：孔隙结构是影响气化细渣及其富碳组分气化反应性的关键因素,孔结构发达的样品具有更高的气化反应性。随气化过程升温速率升高,气化细渣及其富碳组分的气化反应区间均向高温偏移。此外,具有相对较高固定碳含量的气化细渣、富碳组分气化反应活化能随转化率升高而降低,而样品本身高灰分气化细渣、富碳组分的气化反应活化能随转化率的增大而升高。研究结果为气化细渣及其分离后富碳组分的资源化利用提供理论指导。     

基于粒度分级的煤气化细渣特性分析及利用研究

煤气化过程中产生大量含碳量较高的气化细渣,目前主要以填埋方式处理,不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费,对气化细渣进行高效环保的资源化利用是目前的研究热点。气化细渣中的残碳与灰组分分离是实现其高值化、减量化、无害化利用的关键,煤气化细渣粒度特性分析表明,各粒级产品灰分基本随粒级减小呈增大趋势,通过分级工艺可实现碳灰的分离与富集。榆林煤气化细渣固定碳含量随粒级减小均呈下降趋势,各粒级产品中均含有较多的SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO,微观形貌主要由多孔基体、不规则颗粒、黏附小颗粒及圆球颗粒组成。煤气化细渣孔隙结构发达,比表面积丰富,75μm粒级产品可直接作为优质的吸附材料;与气化燃料煤相比,气化细渣各粒级产品燃烧的特征温度均显著提高,从着火温度看,除45 um颗粒外,着火特征温度都高于作为参照的无烟煤;由于气化细渣中丰富孔隙率的存在,增大了颗粒与氧气的接触面积,使燃烧中后阶段燃烧峰值温度低于无烟煤,且燃尽温度明显低于无烟煤。     

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。     

煤气化化学与技术进展

阐述了煤气化化学及气化过程,说明煤气化过程主要包括煤的热裂解、部分氧化燃烧、炭的气化、炉渣的生成和排出4个转化步骤。论述了固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术3种煤气化技术的工艺、设备、优缺点和适用范围。从煤灰液渣对耐火衬里的腐蚀机理、煤灰化学组成、灰熔融性和灰熔融温度、液渣黏度四方面分析了气流床灰/渣特性。最后阐述了美国煤气化技术进展及发展方向,提出应重点开展IGCC煤气化、低阶煤(褐煤和次烟煤)气化技术研究,开展以提高气化炉可靠性、气化效率和煤种适应性为目标的气化炉优化研究,控制多种污染物排放至极低水平的合成气净化技术研究,低成本高效率的O2分离技术及H2和CO2的分离技术研究等。     

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。     

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。     

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。     

德士古煤气化法——开发历史及现状

德士古煤气化法是已得到工业上应用的第二代煤气化法,由美国德士古开发公司研究开发成功。它是一种气流夹带床加压气化法,采用水煤浆供料,加入氧气使煤部分燃烧而得以气化。气化温度在煤的灰熔点以上,通常为1300～1500℃。气化炉是不冷却的、耐火材料材里的压力容器,水煤浆和氧气自顶部加入。它能气化任何煤种而不需要预处理,所有粉煤都能利用;生产的煤气不含焦油和酚类等副产     

煤气化细灰及其原煤的热解特性与官能团特征

对气流床水煤浆气化细灰和粉煤气化细灰及其原煤的热解特性与官能团特征进行研究,结合工业分析、元素分析、红外光谱(FTIR)方法以及热重-质谱联用(TG-MS)技术,分析了两种气化工艺所得细灰的特性,以及细灰与原煤官能团结构特征的差异。结果表明,气化细灰在经历煤气化过程后仍有部分挥发分未完全分解,细灰中的挥发分含量与其气化工艺有关;煤气化过程中,部分官能团未分解,并可能有部分官能团重排生成了较稳定的含氧化合物等新官能团。     

灰粘聚流化床粉煤气化技术及其在工业生产中的应用

煤气化就是将固体煤转变为煤气。煤气化技术大致可分为：移动床（固定床）气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术、熔融床气化技术4大类。     

煤气化技术应用现状及发展趋势

分析了固定床、流化床、气流床等主流煤气化工艺在实际应用和发展过程中的优势和不足。从提升煤气化技术和煤种匹配性、开发气化黑水和灰水余热利用和处理技术新路径、优化气化废渣处置技术及资源化利用等方面阐述了煤气化技术应用现状和发展趋势,以期为我国煤气化技术的可持续发展提供参考。     

煤气化飞灰流态化改性与再气化特性试验研究

随着煤化工技术的兴起,煤气化飞灰的资源化处理成为急需解决的“卡脖子”问题。利用商业流化床气化飞灰在15 kg/h改性气化试验台上进行试验,研究了流态化改性对气化飞灰形貌特性和灰熔融特性的影响以及改性飞灰的再气化特性。结果表明:利用流化态改性可实现气化飞灰在1 200℃下的再气化。气化飞灰经流态化改性后,由于热破碎和残炭的气化反应具有清理孔隙和促进孔隙生成作用,使颗粒总孔体积和比表面积升高,同时改性气化剂水蒸气和氧气浓度的增加会进一步促进改性飞灰孔隙特性的改善。另一方面气化飞灰经流态化改性后,灰分矿物质中高熔点组分陨硫钙石转化为熔点较低的硬石膏,使灰熔融温度降低,灰分黏温曲线更平缓,临界黏度温度降低。在改性飞灰的再气化过程中,与900℃流态化改性过程相比,在下行气化炉1 200℃,通过水煤气反应改性飞灰明显气化,有效气CO+H_2产率达0.29 m~3/kg,系统碳转化率达71.2%。     

晋煤集团煤气化技术应用现状及创新探索

介绍了煤气化技术在晋煤集团的应用现状,阐述了晋煤集团探索适合晋煤无烟煤气化技术的研发过程,开发的多喷嘴分级给氧气渣并流型加压气流床气化技术具有煤种适应性广、适合高灰熔点煤、气化效率高、适合大型化等特点。     

大型煤制烯烃项目之壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的原因分析及解决措施

大唐多伦48万t/a煤制烯烃项目之壳牌煤气化装置以劣质褐煤为原料(国内壳牌煤气化装置中的首例),气化炉运行期间一度出现碳转化率偏低、灰渣中残碳量过高的问题。分析和研究了气化炉灰渣中残碳率过高的原因;采取了提高反应温度和压力、确保煤粉计量准确和气化炉内气流稳定;投用氧气预热器等技改措施。结果表明,由于提高了碳转化率和气化效率,气化炉灰中的残碳量由17%降低至2%,渣中的残碳量由5%降低至1%,达到了设计指标。     

壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的原因分析与解决措施

对壳牌煤气化系统具体运行状况进行了分析,指出了壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的具体原因,通过提升反应温度值以及压力值、保证煤线计量精确性、增设氧气预热装置等措施,进一步提升了燃烧效率与气化效率,确保灰渣中残碳量有所减少。     

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。     

干煤粉加压气化技术的现状和进展

干法进料的气流床煤气化技术是当今国际上最先进的煤气化技术之一,与水煤浆气化技术相比,具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高等优势,有更强的市场竞争力。为了加强对干煤粉加压气化技术的基础研究和应用推广,研究了干煤粉气化炉、气流输送过程、合成气净化系统及其配套工艺,分析了干煤粉气化炉在应用中存在的问题,并针对这些问题提出了解决的思路。概述了国内外大型粉煤气流床气化技术发展的主要情况,分析了干法进料气流床煤气化技术中存在的问题与采取的技术途径。     

煤气化工艺的发展趋势之一：—两段气化法

如果仔细观察近年来国外开发的和正在开发的各种煤气化工艺,不难发现采用两段气化工艺的愈来愈多,这种气化方法既保持了气流床气化的碳效率高、生产能力大的特点,又吸取了逆流气化的优点,将高温煤气显热用于煤气化反应,使煤气出口温度下降,煤气夹带的熔融液渣固化,因此使气流床气化工艺更趋完善。     

气化参数对气流床粉煤气化影响实验研究

为评价和优化中国高、低灰熔点煤气化运行参数对气流床气化特性的影响,在1600℃的一维常压沉降式气流床气化实验系统上,着重研究了中国典型高、低灰熔点煤在1200～1600℃温度范围内、O／C摩尔比在0．9～1.2范围内的干煤粉气化特性。结果表明：随着温度的升高,产气中CO、H2含量逐渐增多,CO2、CH4含量逐渐减少,碳转化率有很大提高;随着O／C的增加,CO、H2含量不断减少,CO2逐渐增加;煤的灰熔融性也是影响煤气组分一个重要因素,当气化反应温度接近煤灰熔点温度时,煤气组分（CO＋H2＋CH4）达到一个最大值。