煤灰熔融黏温特性及对气流床气化的适应性

以21个中国典型煤样为研究对象,根据煤灰中CaO和Fe₂O₃含量,将之分为低钙低铁类、中钙中铁类、中钙高铁类、高钙低铁类、高钙高铁类等类别。利用高温黏度计测量煤灰熔渣黏温特性,并利用计算软件FactSage对煤灰熔融状态进行热力学平衡计算,研究了液相熔渣及固体矿物质结晶与熔渣黏度的关系,分析整理了煤灰最初硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)、固体结晶物以及液相熔渣组成3个因素对煤灰熔融特性和熔渣黏温特性的影响,为根据煤灰组分分析来预测不同煤的熔渣黏温特性及对气流床气化的适应性提供了一个简单而实用的判断方法。对气流床气化液态排渣的适应性从高到低依次为:中钙高铁类、高钙低铁类、中钙中铁类、低钙低铁类和高钙高铁类。     

榆林煤灰熔融特性及黏温特性

榆林煤灰分中钙、硫含量均很高,气流床气化过程中存在易于结渣的问题,实验室测量其黏温曲线波动性很大。 采用FactSage6.2软件计算三元平衡相图和煤灰高温熔融过程的物相变化规律,并结合XRD手段,分析了加入SiO₂引起的煤灰熔融特性和黏温特性改变的机理以及黏度波动的原因。结果表明,榆林煤灰熔点随着硅铝比（S/A）、酸碱比（A/B）的增大先降低后升高;钙铝黄长石与煤灰黏温曲线波动性有较强关联,通过FactSage二元相图得出,加入SiO₂至S/A=2.48可减小曲线波动性。FactSage数值计算结果与实验结果吻合良好,表明化学热力学反应平衡分析方法是研究灰渣熔融特性的一种有效手段。     

基于效率的煤制SNG系统优化

煤制天然气(SNG)系统变换单元(WGS)和甲烷化单元(METH)对系统的效率有较大的影响。为提高WGS-METH单元(包括变换单元、酸气去除单元、甲烷化单元)的效率,在通用代数建模平台(GAMS)上建立了以为目标函数的非线性模型(NLP),对WGS-METH单元的操作条件和热回收进行了同步优化,对METH循环率对WGS-METH单元效率的影响进行了敏感性分析。结果显示:WGS旁通率为0、METH循环率为0.784、METH分流率为1时,WGS-METH单元效率最高,为85.09%。WGS-METH单元的效率随METH循环率先增加后减少,最优循环率为0.784,循环率较优操作区间为0.725—0.825。     

多喷嘴对置煤气化技术的研究与工业示范

煤气化技术是发展煤基化学品(氨、甲醇、二甲醚等)、煤基液体燃料、先进的IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础,是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术.本文详细介绍了多喷嘴对置煤气化技术的特点,研究开发的方法和过程,多喷嘴对置的水煤浆和粉煤气化中试装置的运行情况,多喷嘴对置的水煤浆气化技术工业示范装置的运行情况.示范结果表明,同样采用北宿精煤的国泰化工有限公司多喷嘴对置气化炉与鲁南化肥厂Texaco气化炉相比,碳转化率提高3个百分点以上,比氧耗降低约8%,比煤耗降低2%～3%;同样采用神府煤的华鲁恒升化工有限公司多喷嘴对置气化炉与上海焦化厂Texaco气化炉相比,碳转化率提高3个百分点以上,比氧耗降低约2%,比煤耗降低约8%左右.工业运行结果表明,多喷嘴对置气化炉工艺指标先进,运行稳定可靠.     

气流式喷嘴射流火焰噪声的试验研究

研究气化燃烧反应对射流火焰噪声的影响,并对火焰噪声的特性进行分析.通过快速傅里叶变换(FFT)及声压级计算等方法,对火焰噪声信号进行频谱分析.结果表明,火焰噪声包含燃烧噪声和喷流噪声,主要是300Hz以下的低频波段噪声;火焰噪声以燃烧噪声为主,火焰根部噪声为喷流噪声;氧化剂比燃料更能影响火焰噪声,完全燃烧时,漩涡的大量产生导致更强的噪声.     

水煤浆气化技术在中国的应用及其进展

我国矿物能源以煤为主,到2010年,一次能源消费结构中煤占60%左右.大力发展洁净煤技术,高效清洁地利用我国煤炭资源,对于促进能源与环境协调发展,满足国民经济快速稳定发展需要,具有极其重要的战略意义. 煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分,具有龙头地位.它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气,既可用于生产化工产品,如合成氨、甲醇、二甲醚等,还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电(IGCc)和以煤气化为基础的多联产等领域.     

新型撞击流气流床水煤浆气化炉

在对气流床特性及炉内煤气化过程分析的基础上研究开发了具有自主知识产权的新型撞击流气流床水煤浆气化炉。通过优化炉体结构与喷嘴设置强化了热质传递，提出了气化效率，气化炉中试装置的各项技术指标均超过引进技术的技术指标。     

生物质半焦CO2气化反应动力学研究

采用热天平研究生物质半焦CO2气化反应动力学特性。考察半焦粒径、热解制焦温度以及热解制焦气氛对气化反应碳转化率的影响。采用随机孔模型、未反应芯缩核模型和混合模型对生物质半焦气化反应速率随碳转化率变化的趋势进行拟合,并求出半焦气化的动力学参数,结果表明随机孔模型的拟合效果最好。     

撞击流气液吸收特性及用于甲醇合成应用研究

在二氧化碳.水系统中,采用了压力式喷嘴对撞击流吸收特性进行了研究,结果表明压力式喷嘴压差增大和液体流量增加都能增加气液吸收速率,同时利用增强因子证明了撞击流能够有效地起到增强气液相间吸收速率的作用.对撞击流反应器用于甲醇合成反应进行分析,通过与具有液相合成工业运行实例的浆态鼓泡床进行对比,发现固含率(催化剂含率)低时(<20%),采用浆态鼓泡床或撞击流用于甲醇合成,反应速率为控制步骤;而高固含率时(40%),浆态鼓泡床其控制步骤已经逐渐转变为传质和反应共同控制,甚至为传质控制,而采用撞击流形式化学反应速率仍为其控制步骤.在撞击流反应器内进行甲醇合成反应,从热模实验的角度证实了催化剂浆料多股撞击对甲醇合成催化剂时空产率带来的增强作用.     

气流床气化炉内撞击火焰的Na~*、K~*二维辐射特性

气流床气化炉内火焰的辐射光谱包含着大量与火焰结构、火焰温度及当量比等有关特性的信息,因此对火焰进行有效的光谱诊断,是实现燃料高效利用、监控和优化气化过程的必要手段.基于实验室规模多喷嘴对置式气化实验平台,以柴油及水煤浆为原料,重点研究了气化炉内撞击火焰Na~*、K~*二维辐射分布特征,进而表征气化炉内火焰温度分布.结果表明,相比较两喷嘴火焰,四喷嘴火焰撞击区自由基辐射强度明显增大;Na~*的二维强度分布明显强于K~*的二维强度分布,且柴油中K含量高于Na,说明在相同条件下,Na比K更加容易被激发;随O/C摩尔比增大,Na~*及K~*辐射强度均增大,撞击区温度升高;在不同O/C摩尔比条件下,撞击中心辐射强度均最大且撞击中心火焰温度最高.