基于等离子气化煤的化工动力系统优化

化工工程通常具有较大的原料与动力消耗,而等离子气化煤耗水、耗电,亚临界火电机组又存在低负荷运行时热效率低的问题。利用Aspen Plus对化工系统与亚临界火电系统进行建模,然后对化工系统开展[火用]分析,据此建立了一种以等离子气化煤为核心的甲醇电联产系统,并以能量的梯级利用为指导对联产系统的参数与流程做了优化。结果表明:相比于单产工艺,联产后节水3.924 t/h,节煤3.19 t/h,汽轮机抽气量降低15.624 t/h,合成子系统的目的[火用]效率提高了近40%,等离子发生器的效率提高了1.69%,内部[火用]损失每小时减少1793 MJ。

两种碎煤加压气化煤制天然气工艺的对比分析

本文主要在MK4气化技术与MK+气化技术项目现状的基础上,对两种碎煤加压气化(MK4气化技术、MK+气化技术)煤制天然气的工艺进行对比。从煤制天然气的流程配置内容主要包括的甲烷化配置、净化装置、气化装置、硫回收配置、空分装置以及环保设施等多方面进行分析,从两种碎煤加压气化煤制天然气工艺的效果性、工艺方案以及工艺的煤、燃及原料与公共工程进行对比,进而选择更优越的煤制天然气工艺技术。同时,从我国的天然气市场的实际情况出发,全方位多角度的分析煤制天然气采用两种碎煤加压气化煤制天然气时的操作注意事项,及积极提出的有效建议。本文最后部分,就经以上各项装置进行对比结果进行总结,结果表明:MK气化技术应用于煤制天然气在我国具更有优越性,并且在很大程度上不仅提升了我国煤制天然气项目的经济效益及社会效益,也促进了我国天然气市场的有效发展,对我国有限资源的无限利用有着良好的促进和推动作用。于此,笔者建议我国煤制天然气应多采用MK+气化技术。

新型高效节能气化煤炉

本文介绍了一种新型高效节能气化煤炉,由于采用二次进风、聚热板等结构,因而具有升温快、热效率高、节煤、无污染等特点,不仅能够用于做饭,还可利用余热提供热水。文中研讨了气化机理和炉子结构设计等。

生物质灰对煤焦气化反应的影响

生物质灰富含碱金属及碱土金属(AAEM),可作为天然催化剂应用于煤催化气化。生物质灰对煤焦气化反应促进作用也是生物质与煤共气化协同作用的本质原因。然而,生物质灰中AAEM在煤气化过程中会失活,失去部分催化作用。通过固定床热解及气化试验,结合XRD、Raman、XRF及BET等手段,分析了生物质灰种类、添加量、气化温度等因素对煤焦气化反应的影响。结果表明,生物质灰对煤焦气化反应催化作用与AAEM含量及存在形态相关。煤焦气化反应速率随小麦秸秆灰添加量增大而增大,小麦秸秆灰添加量达40%时,煤焦气化反应速率变化趋于平缓。气化反应前期,小麦秸秆灰对煤焦气化反应存在抑制作用;随转化率升高,在相同转化率下,温度越高,小麦秸秆灰催化作用越弱。为抑制小麦秸秆灰中K的失活,以蛋壳作为添加剂,探究了小麦秸秆灰与蛋壳的混灰对煤焦气化反应的影响。结果表明,25%小麦秸秆灰与5%蛋壳的混灰,可进一步增强小麦秸秆灰对煤焦气化反应催化作用。添加小麦秸秆灰使煤焦在气化过程中比表面积增大,孔隙结构丰富,石墨化程度减弱,无定形碳含量增加,气化反应活化能降低,气化反应速率增大。煤焦及添加小麦秸秆灰煤焦气化反应采用随机孔模型模拟效果最好。研究结果为生物质灰在煤催化气化中的应用提供参考。

干煤粉气化炉烧嘴偏置角度变化下的烧嘴罩性能优化研究

介绍了华能公司IGCC机组干煤粉气化工艺,针对干煤粉气化炉一段烧嘴水平偏置改造后,产渣量大幅提升,导致烧嘴罩发生漫渣、泄漏的问题,通过采取提高烧嘴罩探入深度、优化配煤方式控制气化炉产渣量、改造粉煤给料罐底锥稳定煤线波动等措施,进一步提升了烧嘴罩运行的稳定性,基本避免了烧嘴罩发生漫渣、泄漏现象。

干煤粉气化激冷流程工艺运行分析及优化措施

介绍了国能集团宁夏煤业有限责任公司400万t/a煤间接液化项目干煤粉气化激冷流程的工艺流程。针对气化炉激冷流程工艺系统运行时存在的合成气带水、带渣、带灰等问题,经分析认为主要原因是激冷室液位控制不当、合成气洗涤塔塔盘冲洗水水质差且塔盘结构设计不合理;为此,进行了相应的结构、材料、管线等方面的技改优化。运行效果表明:改造后合成气带水、带渣、带灰等问题得到了有效解决,合成气洗涤塔塔盘压差趋于平稳。

GSP干煤粉气化炉气化灰渣特性研究及其掺烧利用分析

为实现煤气化灰渣资源化、减量化、无害化利用,对某GSP干煤粉气化炉气化细渣和气化粗渣进行分析,研究气化灰渣的化学组成、粒径分布、显微结构、灰熔融特性和燃烧特性,并对其综合利用方向提出建议。结果表明:气化粗渣和气化细渣的烧失量分别为1.14%、35.15%,发热量分别为0.38 MJ/kg、10.83 MJ/kg;气化细渣和粗渣的主要化学组成是SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、CaO,粗渣中SiO_(2)、Fe_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)质量分数总和为79.40%,粗渣可做建材、建工类原料使用;气化细渣的比表面积为203.01 m^(2)/g,平均孔径为5.61 nm,具备制备吸附剂和活性炭的潜质;气化细渣的燃烧失重率为34.74%,接近其烧失量,说明气化细渣具有一定燃烧反应活性;氧气浓度的增加可以明显改善气化细渣的燃烧特性。气化细渣掺烧再利用经济性分析结果表明:气化细渣掺烧不仅能够替代部分燃料煤,节约燃料成本,还可实现气化细渣资源化利用。

原料煤灰分含量对气流床煤气化的影响分析

分析原料煤灰分变化对气流床煤气化的影响对气化炉的设计选型、生产运行有重要意义。通过建立干煤粉气化炉和水煤浆气化炉的气化过程模型,研究了原料煤灰分发生变化时对有效气含量、产气量、氧耗等的影响。研究结果表明:在相同负荷及操作温度下,随着原料煤灰分含量的增大,两种气化炉的有效气产量降低,有效气含量未发生明显变化;干煤粉气化炉较水煤浆气化炉氧耗低,相较而言,干煤粉气化炉更能够适应高灰分煤种。

干粉煤气化装置激冷水系统的优化

介绍了干粉煤气化装置及其激冷水系统的工艺流程。通过对激冷水系统各支路阻力降的计算分析,发现原激冷水系统工艺流程存在激冷水偏流的可能和风险。通过阻力降计算结果优化了激冷水系统的工艺流程配置,再合理设置调节阀、增设喷淋水管线和冲洗水管线,从根本上解决了激冷水偏流问题。

煤直接化学链气化合成尿素过程建模与性能分析

本文针对传统煤制尿素过程碳利用率低及二氧化碳捕集能耗高的问题,提出了煤直接化学链气化合成尿素的新工艺。本文对新工艺关键单元进行建模、模拟和性能分析。新工艺中CO_(2)、H2和N2分别来自于化学链技术的燃烧反应器,水蒸气反应器和空气反应器,避免了高能耗的空分单元和气体分离单元,H2和N2用于合成氨,氨进一步与CO_(2)合成尿素。采用碳利用率和二氧化碳捕集能耗分析新艺的技术性能,生产成本和投资回收期分析其经济性能。结果表明煤直接化学链气化合成尿素工艺碳利用率为30.11%,相比于传统煤制尿素提高约7%,二氧化碳捕集能耗下降了97.04%。新工艺单位尿素成本相比传统工艺下降了12.18%,投资回收期缩短了4年。

典型气流床煤气化技术对煤质的要求探讨

气化反应过程与煤的性质和组成有着密切的关系,具体到某一种气化技术,往往对煤质有某些特定的要求。结合宁夏某煤化工基地典型的耐火砖水煤浆及水冷壁干煤粉气化装置用煤实际情况,并在查阅相关文献的基础上,分析了两种典型的气流床气化技术对煤质水分、灰分、灰熔融性温度、黏温特性的指标要求;根据分析结果,探讨了陕西子长地区几种典型煤样的单独用煤建议和配煤方案,为潜在的煤气化项目提供用煤指导。

干煤粉气化制氢典型变换流程模拟计算与方案对比

干煤粉气化技术(如神宁炉、航天炉等)所产粗煤气CO浓度(体积分数)高、水含量(体积分数)高,直接进行变换反应,会造成催化剂床层超温。为解决该问题,工业上一般可采用高水气比变换、动力学控制变换和等温变换。利用Aspen Plus软件,对3种变换流程进行了建模、关键操作参数分析及模拟计算;对比了流程的可操作性和可靠性、催化剂和公用工程消耗、技术经济性以及投资和占地等。结果表明,等温变换在可操作性、运行成本、投资及占地方面具有明显优势。

新型主烧嘴在干煤粉气化装置中的研究应用

概述了某干煤粉气化装置主要工艺流程。针对干煤粉气化装置煤粉管线输送不稳定、频繁发生停止供煤情况导致的气化炉被迫停车,通过进行煤粉管线后缩、外扩钝体结构、设置出口导流块等优化改造,开发出新型主烧嘴。生产运行试验表明:在煤质不变条件下,与旧主烧嘴相比,新型主烧嘴有效气组分更高,比煤耗、比氧耗、黑水沉淀物残碳含量更低,表明其燃烧效率佳。此外,新型主烧嘴在一根煤粉管线断煤情况下,仍可继续高效率运行,减少了停车次数,提高了气化炉的运行周期。

神东矿区气化用煤的煤灰黏温特性及调控试验研究

煤灰黏温特性是影响气流床气化炉稳定运行的关键指标之一,即研究气化用煤的煤灰黏温特性对气化炉的稳定运行至关重要,而煤中矿物质种类和组成直接影响煤灰特性,因而选用典型矿区的气化用煤进行相应的煤灰黏温特性调控试验研究很有必要。选用神东矿区煤A和煤B为研究对象,利用扫描电镜、煤灰高温黏度测定仪等设备,研究分析煤灰特性和配煤对煤灰黏温特性调控的可行性。结果表明:煤A和煤B的煤灰熔融性温度均较低,5~25 Pa·s对应的温度区间均超过120℃,符合液态排渣气化工艺对煤灰黏度的要求;神东矿区典型气化用煤的主要矿物包括黏土矿、方解石、黄铁矿、菱铁矿和石英等,其中黏土矿物以伊利石为主。煤灰黏温特性主要受煤中矿物质类型、含量以及赋存形态影响。为了保障气流床气化炉顺利排渣及工况稳定,对神东矿区典型气化用原料煤的煤灰特性以及矿物组成采取配入不同矿物组成的煤,可达到调控煤灰特性及提高气化炉转化效率的目的。

气化配煤成浆性的优化研究

选取鄂尔多斯地区3种代表性煤样进行了以煤气化为目的的配煤制浆试验研究,考察了不同配煤比例、粒度级配和药剂复配对煤浆特性参数的影响.结果表明:韩家村单种煤成浆浓度较低,采用配煤技术可明显提高其成浆性.当配煤比例(纳林河煤∶韩家村煤∶满来梁煤)为2∶5∶3,粒度级配(0.154~0.3 mm)∶(-0.074 mm)为1∶1,药剂配比(聚羧酸系∶通用专用分散剂)为2∶3时,成浆浓度可达60.96%,表观黏度为851 MPa·s,流动性等级为A,24 h不出现硬沉淀,完全满足Ⅱ级气化水煤浆的浓度和黏度要求.

煤质分析仪器在气化用煤技术中的应用

煤炭资源是我国现代工业发展进程中的关键性工业原材料,现阶段我国极其重视煤炭资源的使用,其中煤化工技术领域是指向煤炭资源开展清洁高效利用过程的关键性环节,具体涉及煤制油技术、煤制甲醇技术以及煤制烯烃技术等。由于针对气化用煤的需求数量相对较大,且在气化炉技术设备结构差异情况下其针对煤质提出的要求也存在差异,客观上导致煤质状态变化能够直接影响气化炉设备的稳定运行。文章将会围绕煤质分析仪器在气化用煤技术中的应用,展开简要的阐释分析。

煤质分析仪器在气化用煤技术中的应用

煤炭资源属于我国最重要的能源,同时也是企业在开展化工生产活动过程中使用的关键原材料。在运用煤炭开展气化生产活动过程中,不同的气化炉对煤质的要求不同,煤质质量好坏,将一定程度影响气化炉是否稳定运行。文章将围绕煤质分析仪器在气化用煤技术中的应用,展开简要阐释。

高钠煤在气流床干煤粉气化中的应用研究

高钠煤由于Na2O含量较高,导致其灰熔点较低而影响其直接作为气流床干煤粉气化的原料用煤。本文采用配煤技术对高钠煤灰熔融特性进行调控,利用煤样组成的差异,研究高钠煤作为气流床干煤粉气化工艺原料用煤可行性。实验结果表明:将Mxj和Mnxm煤样按照1∶1进行复配,复配后煤样灰分含量15%,复配煤灰属于典型的玻璃体渣,黏度15~50 Pa·S时对应温度为1460~1370℃,处于气流床干煤粉气化炉操作温度范围内,且复配煤样的流动温度和软化温度之间差值为41℃,在工业应用中十分有利于进行气化操控,完全可以满足气流床干煤粉气化原料用煤要求。

干煤粉气化工艺水系统新型分散剂研究与工业试用

介绍了有机膦酸类、聚羧酸类和多元共聚物类水处理分散剂研究现状和发展趋势。以某公司干粉煤气化装置为例,测试对比了常用分散剂在常温和高温下的阻垢率;以G3#、G4#气化炉作为试验区,对新开发的分散剂进行了工业试用,并与G1#、G2#气化炉对比;在试验区和对比区不同水样位置进行挂片试验,通过腐蚀速率分析、垢样XRF分析、XRD分析,初步判断新型分散剂基本满足工业运行需求;通过系统水质对比,试验区结垢风险略低于对比区,新型分散剂性能可靠。