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.     

水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气工艺实验

由下行床热解和提升管（或输送床）气化组合形成的流化床两段气化将煤气化反应过程解耦为煤热解和半焦气化两个反应阶段,热解产物完全进入气化反应器,利用其中的高温环境和输送的半焦催化作用分别实现焦油的热裂解与催化裂解,完成低焦油气化。利用该流化床两段气化的10 kg/h级实验室工艺实验装置,以榆林烟煤为原料、水蒸气/氧气作为气化剂,变化过量氧气系数ER、蒸汽炭比S/C、热解及气化温度等参数,研究水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气的特性。结果表明,流化床两段气化系统可实现稳定运行（实验3 h以上）,在ER=0.36和S/C=0.15时,热解和气化的代表温度分别稳定在735℃和877℃,合成气的CO、CO₂、H₂、CH₄、C _n H _m 和N₂含量分别为14.33%、10.07%、18.39%、9.89%、1.82%和45.50%,相应的合成气产量达到1.8 m³/kg,低位热值8.99 MJ/m³,焦油含量0.437 g/m³,展示了制备低焦油合成气的技术特征。对于实际的长时间连续运行,更高的气化温度将使流化床两段气化具有更好的低焦油特性。     

水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气工艺实验

由下行床热解和提升管（或输送床）气化组合形成的流化床两段气化将煤气化反应过程解耦为煤热解和半焦气化两个反应阶段,热解产物完全进入气化反应器,利用其中的高温环境和输送的半焦催化作用分别实现焦油的热裂解与催化裂解,完成低焦油气化。利用该流化床两段气化的10 kg/h级实验室工艺实验装置,以榆林烟煤为原料、水蒸气/氧气作为气化剂,变化过量氧气系数ER、蒸汽炭比S/C、热解及气化温度等参数,研究水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气的特性。结果表明,流化床两段气化系统可实现稳定运行（实验3 h以上）,在ER=0.36和S/C=0.15时,热解和气化的代表温度分别稳定在735℃和877℃,合成气的CO、CO₂、H₂、CH₄、C _n H _m 和N₂含量分别为14.33%、10.07%、18.39%、9.89%、1.82%和45.50%,相应的合成气产量达到1.8 m³/kg,低位热值8.99 MJ/m³,焦油含量0.437 g/m³,展示了制备低焦油合成气的技术特征。对于实际的长时间连续运行,更高的气化温度将使流化床两段气化具有更好的低焦油特性。     

粉煤加压热解-气化一体化技术(CCSI)探讨

陕西延长石油(集团)有限责任公司自主研发的粉煤加压热解-气化一体化技术(CCSI),首创的一体化反应器一步法,将原煤转化为粗合成气和煤焦油,过程中产生的半焦在反应器内一次性全部转化,焦油收率可达到煤格金产率的150%以上。介绍了CCSI技术的工艺原理、流程,总结了氧煤比、蒸汽煤比对循环流化床技术的影响,对比了不同气化技术操作参数。分析表明,CCSI技术气化段以半焦为原料,主要表现为异相反应,较传统的流化床技术,CCSI氧煤比和蒸汽煤比均较低;CCSI技术操作压力灵活,氧气气化的H2/CO为0.8～1.25,在化工产品领域具有一定的优势;CCSI技术兼具湍流床和输运床的特点,能量利用效率较传统的气化技术高,真正意义上实现了煤炭的分级转化、分质利用。     

煤气化技术的进展与选择分析

简述了移动床(固定床)气化、流化床气化、气流床气化3种煤气化技术的进展,主要从定性评价和定量评价两方面提出了对煤气化技术选择的建议,认为大型化是煤气化技术发展的方向;选择煤气化技术应坚持的原则是结合原料煤特点、项目规模、产品方案等实际情况,选择技术成熟、可靠且总成本最低的方案。     

几种流化床煤气化工艺技术性能的分析

煤气化技术在煤的清洁利用领域具有重要的地位,流化床气化技术在煤气化技术方面具有原料适应性广、气化强度高、效率高、反应温度低等优点。随着科技进步与实践应用的推广,高压低温流化床气化工艺将可能是未来煤气化新技术发展研究的主攻方向。     

生物质的流化床转化

综述了生物质的流态化特性及生物质的流化床利用,内容包括：生物质在流化床中燃烧,气化以及在流经床中的热解,并介绍了煤与生物质共气化燃烧的最新进展。     

煤热解多联产技术述评

集燃烧和热解工艺于一体的煤热解多联产技术是我国煤资源的有效利用方式之一。介绍了煤热解多联产技术的工作原理;论述并对比了以流化床、移动床、焦热载体为热解基础的煤热解多联产典型工艺技术特点;指出:煤热解多联产工艺技术更适合于挥发性高的低阶煤种,该技术已建有小型工业化生产示范装置,具备商业化生产应用的技术基础。     

基于神府煤种不同气化技术比较研究

对粉煤气化技术和气流床气化技术等三种气化技术在以神府煤和煤+半焦为原料的六种方案进行了分析研究。结果表明,由于气流床气化技术气化温度较低,导致粉煤气化技术在多种煤气化指标方面表现优于气流床气化技术。另外,由于原料煤+半焦中氢元素和氧元素的含量低于煤,这使得以煤为原料的粉煤气化技术优于煤+半焦,但气流床气化技术的表现则相反,原因在于其反应温度低以及水蒸气输入量较高。     

浅析流化床生物质与煤共气化技术方案

针对生物质能源难以单独气化的问题,探讨了生物质与煤共气化的互补性技术方案;介绍了生物质的物理性质和气化特性;论述了灰融聚流化床粉煤气化技术的特点和工艺流程;提出了在灰融聚流化床粉煤气化的基础上进行生物质与煤共气化技术方案,对存在的问题提出了相关解决措施。     

Fundamentals of coal topping gasification: Characterization of pyrolysis topping in a fluidized bed reactor

Coal topping gasification refers to a process that extracts the volatiles contained in coal into gas and tar rich in chemical structures in advance of gasification. The technology can be implemented in a reactor system coupling a fluidized bed pyrolyzer and a transport bed gasifier in which coal is first pyrolyzed in the fluidized bed before being forwarded into the transport bed for gasification. The present article is devoted to investigating the pyrolysis of lignite and bituminite in a fluidized bed reactor. The results showed that the highest tar yield appeared at 823 to 923 K for both coals. When coal ash from CFB boiler was used as the bed material, obvious decreases in the yields of tar and pyrolysis gas were observed. Pyrolysis in a reaction atmosphere simulating the pyrolysis gas composition of coal resulted in a higher production of tar. Under the conditions of using CFB boiler ash as the bed material and the simulated pyrolysis gas as the reaction atmosphere, the tar yields for pyrolytic topping in a fluidized bed reactor was about 11.4 wt.% for bituminite and 6.5 wt.% for lignite in dry ash-free coal base.     

串行流化床煤气化试验

针对串行流化床煤气化技术特点,以水蒸气为气化剂,在串行流化床试验装置上进行煤气化特性的试验研究,考察了气化反应器温度、蒸汽煤比对煤气组成、热值、冷煤气效率和碳转化率的影响。结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该煤气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N₂的高品质合成气。随着气化反应器温度的升高、蒸汽煤比的增加,煤气热值和冷煤气效率均会提高,但对碳转化率影响有所不同。在试验阶段获得的最高煤气热值为6.9 MJ•m^-3,冷煤气效率为68％,碳转化率为92％。     

低阶煤热解-气化-燃烧TBCFB系统模拟及优化

三塔式循环流化床（TBCFB）是基于低阶煤分质转化利用理念开发的新型工艺系统,包含热解、气化及燃烧三个主反应器。提出了采用半焦颗粒代替石英砂作为循环热载体的新工艺,并使用Aspen Plus建立了基于半焦颗粒的TBCFB系统模拟流程,寻求系统内物料转化和能量利用的适宜操作条件。结果表明,只需燃烧40%的热解半焦,即可满足低阶煤在600℃热解和60%的热解半焦在800.9℃进行水蒸气气化所需热量;与石英砂或高温灰相比,利用热容较高的半焦颗粒作为循环介质可以显著降低热载体循环量,与原煤质量比仅为5.5。综合气化产物组成、低热值和冷煤气效率等指标,适宜的水蒸气与反应半焦质量比为1.5。上述模拟结果对半焦循环TBCFB新技术的工业应用具有一定指导意义。     

热分解气氛对流化床煤热解制油的影响

在循环流化床锅炉上耦合流化床热解反应器既可提供电力又副产热解油,明显提高煤的利用价值。在这个过程中,热解反应器通常利用自身产生的热解气作为流化介质。本文考察了模拟热解气反应气氛对流化床煤热解拔头制取热解油产率的影响,并利用TG-FTIR分析了焦油官能团组成及随TG温度的变化。针对锅炉用烟煤的实验结果表明：采用热解气作为反应气氛时焦油产率最大,相对无水无灰基煤达13%。反应气氛中H₂和CO₂的存在不利于焦油生成,但CO 和CH₄的加入提高了焦油产率;H₂的加入有利于焦油中酚羟基、羧基类化合物生成,同时也促进了脂肪族化合物的裂解;CH₄的存在可以提高焦油中单环芳烃、脂肪族及酚羟基类化合物的含量。     

煤热解过程分析与工艺调控方法

通过煤热解技术获取紧缺的油气资源是低阶煤清洁利用的有效途径之一。针对煤热解工艺存在焦油产率与品质难以控制以及焦油中粉尘含量高等关键技术问题,从煤的热解反应机理出发,详细探讨了热解挥发分二次反应的种类和发生条件以及影响热解过程的主要因素,结合煤热解技术应用,总结了逆向传热与传质所导致的挥发分气相二次反应是焦油产率下降的主要原因;同时,分析了热解过程中煤颗粒破碎机理以及煤热解过程中粉尘的主要来源。在前人研究结果的基础上,提出控制热解挥发分的流动方向从高温区向低温区流动、热解耦合气化以及耦合原位的焦油提质与除尘等方法可以调控煤热解过程,抑制重质焦油生成、提高焦油中轻质组分含量以及减少焦油中的含尘量,从而实现煤的定向热解。     

Coal pyrolysis and gasification in a fluidized bed thermogravimetric analyzer

The kinetics and modelling of coal gasification were studied in the newly developed fluidized bed thermogravimetric analyzer. The total weight loss obtained from the fluidized bed reactor and the total gas product are in general agreement. The presented model for the micro‐fluidized bed reactor encompasses the kinetics of coal pyrolysis as well as the gasification reactions. For coal pyrolysis, the resulting activation energies for the individual gases were 34.7 to 59.8 kcal/mol. These values are 19 to 21 % lower than those found in the literature for similar coals. This decrease of the activation energies of the endothermic pyrolysis reactions is attributed to a gradient of temperature of 185 to 209 °C. The obtained activation energy for the CO shift reaction is 46.6 kcal/mol, increasing by 20 % from the one used in the literature. This increase of the activation energy of such a mildly exothermic reaction represents an equivalent of 170 °C gradient of temperature. The effects of temperature on the yield and the composition of the gas product are studied. Experimental results and equilibrium data are also compared. The model shows reasonably good agreement with the experimental results, except for the water gas shift reaction.