化石能源低碳循环开采技术及新疆示范工程

结合独特的煤层和油层互存的资源条件,新疆地区开展了深部化石能源低碳循环开采技术的应用及示范项目。在煤层和油层互存的地层中,上部煤层利用钻井或废油井构建地下气化炉,采用煤炭地下气化技术气化煤炭资源。煤气被分离成CO_2、CH_4、CO+H_2,其中CH_4液化后生产液化天然气,CO+H_2用于发电,CO_2则被注入下部的油层驱油,在提高油田采收率的同时CO_2被封存。该技术体系包括了煤炭地下气化单元、气体分离压缩单元、发电单元、驱油封存单元四个部分,基于此建立的示范工程可减排二氧化碳20.89万吨/年。

大雁褐煤在N_2气氛中热解时各元素的迁移规律

原煤经热解过程后C、H、O、N、S将按照一定比例迁移到热解产物中,将通过大雁褐煤在N2气氛中的固定床低温慢速热解实验来确定各元素的迁移比例,定量地研究热解过程各元素的迁移规律,并将其应用于煤炭地下气化平衡模型的热解阶段中,对预测地下气化工艺的出口煤气和污染物产量及组分有重要的意义。研究结果表明:随着热解终温的升高,热解产物中灰渣和气化纯碳的各元素迁入量均逐渐减小,而热解气体中各元素的迁移量逐渐增加。

不同孔隙压力和温度下乌盟褐煤的渗透特性研究

为了研究高压火力渗透法在煤炭地下气化气化通道贯通运用过程中,煤炭渗透率变化的经验规律,设计了煤炭地下气化高压试验系统,并对以乌兰察布褐煤制成型煤的渗透率进行了测定。研究结果表明,在常温下渗透率随着孔隙压的升高先减少再增大又减少,温度升高使煤样渗透率降低,但对温度的敏感度也随之降低,煤样渗透率随温度的变化符合指数关系:K=ae-bt。

基于Aspen Plus的褐煤地下气化模拟研究

为了研究煤炭地下气化工艺过程,采用Aspen Plus软件对褐煤地下气化过程进行模拟,选用多种单元操作模块并结合煤炭地下气化动力学方程,该模型能够很好地反映煤炭地下气化炉的完整气化过程,而且模拟结果与褐煤地下气化模型试验的实验结果比较吻合。由于在进行模拟简化时将还原区更理想化,使还原区更集中。对于还原反应不显著的还原区后半段,以煤的热解为主导代替还原反应,所以在加入的煤量略少于实际情况的条件下,模拟的结果却是H_2和CO含量略微偏高,而CH_4、CO_2和N_2的含量略微偏低。

升温速率对桦甸油页岩热解特性及动力学的影响

以桦甸大成油页岩为原料,采用TG-FTIR联用仪在终温900℃下进行热解试验,考察了油页岩在3种不同升温速率下的热解特性及CO、CO_2和脂肪烃的生成规律,并对油页岩热解动力学过程进行了分段拟合,采用一级反应模型和Doly积分法对热解各阶段动力学参数进行求解。结果表明,随着升温速率的提高,油页岩热解起始温度、峰值温度及热解终止温度均向高温区迁移,脱挥发分的温度范围变宽,油页岩失重峰峰值明显增加,升温速率的提高加速了羰基的分解,快速升温可以使CO提前释放,同时生成大量的CO_2,而脂肪烃的释放强度呈现一定的升高趋势。油页岩热解可分为三个阶段:第一阶段所需的活化能较小,但随着升温速率的提高,活化能增加;第二阶段活化能较高,升温速率为20℃/min时活化能最大;第三阶段活化能处于中等水平,升温速率为20℃/min时活化能最大。

N_2热解气氛中煤种对C元素迁移规律的影响

为提供煤炭地下气化物料平衡模型气化阶段中参与反应的碳量的计算方法,对大雁褐煤、协庄烟煤和昔阳无烟煤在N2气氛中进行慢速热解实验,研究了煤种对C元素迁移规律的影响。结果表明,热解过程中C元素迁移规律与煤的变质程度有关,对于无烟煤,原煤中的C元素向气化阶段的纯碳中的迁移比例a（C,气化纯碳）远远大于褐煤和烟煤,保持在93.19%左右,后者均为78%,而C元素向其他热解产物的迁移比例均在0%～1%之间;对于褐煤和烟煤,a（C,焦油）在600℃时均达到最大,分别为10.36%和14.53%;烟煤中a（C,CH4）和a（C,C2H4）均大于褐煤,与原煤挥发分含量有关;褐煤中a（C,CO）和a（C,CO2）均大于烟煤,与原煤含氧量有关;烟煤中N和S的赋存稳定性较高,使烟煤中a（C,COS）小于褐煤,而且烟煤中a（C,HCN）增长速率逐渐减小。