粉煤气化耦合绿氢制甲醇过程经济性和减碳研究

重点介绍了煤和绿氢耦合制甲醇替换煤制甲醇过程的经济效益和CO_(2)减排情况对比。使用光伏发电电解水生产绿氧、绿氢,绿氧用于煤气化,绿氢全部替代工艺变换产生的灰氢。在煤炭价格为500元/t、工业用电价格为0.86元/kWh时,煤制甲醇单位甲醇成本约为1 527.1元/t;当绿电成本为0.2元/kWh时,煤和绿氢耦合制甲醇生产成本约为1 669.7元/t。若煤和绿氢耦合制甲醇全部替换煤制甲醇,CO_(2)排放量将减少98.5%。大规模绿氢和绿电与煤化工的深度耦合可实现CO_(2)直接减排,助力“双碳”目标实现。

干粉煤气化废水中酚类物质的微生物毒性及其降解途径研究

针对现有废水处理技术对煤气化含酚废水的处理难以满足煤化工行业发展需要的问题,考察了厌氧和兼氧条件下酚类物质对微生物的毒性及其生物降解性。结果表明:挥发酚质量浓度在300 mg/L以上会显著抑制厌氧污泥的活性;质量浓度低于1000 mg/L的挥发酚对兼氧微生物活性不产生抑制,可以通过兼氧反应降解挥发酚和COD;挥发酚和COD的降解速度与氧化还原电位(ORP)有关,ORP越高,挥发酚和COD的降解速度越快,反应平衡时,COD去除率为60%~70%。

Shell粉煤气化水系统运行问题及优化改进

河南龙宇煤化工有限公司Shell粉煤气化装置自2008年投运以来,随着运行时间的延长和环保要求的不断提高,气化水系统管线泄漏、设备内部堵塞、现场环境卫生差等问题逐渐凸显。为此,龙宇煤化对气化水系统采取了一系列有针对性的优化改进措施,包括优化系统流程、升级酸火炬连通管线材质、将真空过滤机改为离心式卧螺机、循环水储罐补水由泵输改为重力作用溢流、各储罐液位控制改为通过机泵变频器调节、各收集罐顶部空冷器加装喷淋装置等。优化改进后,现场环境卫生状况大为改善,生产操作方便简洁,现场设备检修作业频次明显降低,为Shell粉煤气化装置的长周期稳定运行奠定了基础。

粉煤气化技术应用及相关问题研究

粉煤气化技术作为一种高效、环保的能源转化技术,在国内外得到了广泛的应用。文章概述了粉煤气化技术的技术原理、工艺流程和技术优势,如能量转化率高、污染物排放低等。然而,粉煤气化技术在实际应用中也面临一些问题,如原料适应性、系统稳定性、环保标准等。针对这些问题,本文提出了相应的解决方案和建议。期望随着环保意识的提高和能源结构的调整,粉煤气化技术的应用将更加广泛。

浅谈Shell粉煤气化特点及产品气中N2含量调整研究

新中国成立以来,中国的工业化进程势不可挡,经过近几十年的发展,逐步从贫穷、落后的农业国发展为当今世界第一大工业国本文介绍了我国煤炭资源分布,煤化工技术的基本现状,重点讲述了Shell粉煤气化装置的主要特点,重点分析气化炉产出的粗合成气中N2含量偏高的原因,探讨CO2替代部分N2输送粉煤的技术改造要点,运行过程中存在的问题及下一阶段解决思路,为气化炉稳定运行创造有利条件。

第十一届全国粉煤气化技术交流年会预告

由全国新型煤气化技术发展委员会与《氮肥与合成气》杂志主办,战略合作联合体“气化圈”联办的第十一届全国粉煤气化技术交流年会定于2024年9月11日(周三)在杭州万华国际大酒店报到,9月12—14日会议,会议期间安排参观浙江巴陵恒逸己内酰胺有限责任公司氢氨项目航天迈未科技辐射废锅气化岛装置。

HT-L粉煤气化真空闪蒸系统存在的问题及对策分析

针对HT-L粉煤气化真空闪蒸系统在实际运行过程中存在的问题,包括真空闪蒸罐内件及内壁冲刷严重、真空闪蒸冷凝器壳程易堵塞、真空闪蒸冷凝器壳程堵塞后清理难度大,分析原因后提出了针对性的技术改造方案。通过改造方案在项目中的实施,有效解决了这些问题,保障了真空闪蒸系统安全、稳定、长周期的运行。

粉煤气化与水煤浆气化能耗对比分析

以内蒙古伊泰化工有限责任公司120万t/a精细化学品项目的实际运行数据为依据,采用Aspen Plus模拟软件,对比分析了相同压力下粉煤气化技术和水煤浆气化技术的综合能耗;另外,以水煤浆气化煤制甲醇装置为研究对象,分析了不同压力下水煤浆气化技术的综合能耗。结果表明:在气化单元和变换单元中,于4.2 MPa条件下,与水煤浆气化技术相比,采用粉煤气化技术综合能耗可降低1249.99 MJ;采用水煤浆气化技术,与4.2 MPa气化压力相比,6.5 MPa的全流程综合能耗降低746 MJ,相对差值为3.8%。

Shell粉煤气化炉的分析与模拟

以受限容器内多喷嘴对置射流下的流体流动特征为基础,分析了Shell粉煤气化炉内的流场特征,发现炉内存在5个特征各异的流动区域,即射流区、撞击区、撞击扩展流区、回流区和管流区。从气化炉内主要的化学反应着手,结合流动、混合与化学反应的相互影响,分析了炉内各流动区域的化学反应过程,建立了气化炉的数学模型,对气化过程进行数学模拟,预测了工艺条件对气化结果的影响。结果表明,有效气(CO+H2)产率随氧煤比的变化有一最佳值,随蒸汽煤比不同,对应的氧煤比在0.54Nm3/kg～0.56Nm3/kg之间。有效气产率随蒸汽煤比的升高而增加。

Shell粉煤气化装置仪表阀门技改小结

Shell粉煤气化装置生产/控制自动化程度高、连续生产性较强,对仪表使用的可靠性要求较高。近年来,云南天安化工有限公司500kt/a合成氨项目Shell粉煤气化装置存在液氮洗尾气至气化装置磨煤单元开关阀填料泄漏致电动头损坏、排渣罐液位计根部取压口堵塞、煤气化仓泵平衡阀开关动作不到位及反馈指示不准等仪表阀门故障率较高的一些问题,进行原因分析与探讨,采取一系列的优化技改后,解决了近年故障频发的3个仪表阀门方面的问题。

壳牌粉煤气化炉煤烧嘴损坏及维护分析

为探究壳牌粉煤气化炉煤烧嘴的损坏原因,本次研究基于某煤化工企业所应用的壳牌粉煤气化炉的实际情况,结合相关参考资料和理论分析等,确定了造成壳牌粉煤气化炉煤烧嘴损坏的几个主要原因,而后结合这些原因,详细探讨了针对性的解决及维护措施,以期提高壳牌粉煤气化炉煤烧嘴的运行稳定性,并为后续的相关工作提供参考借鉴。

HT-L粉煤气化水系统运行问题分析和优化措施

围绕粉煤气化灰水系统稳定运行问题,结合粉煤气化装置实际运行情况,深入分析灰水系统的工艺流程以及灰水特性,掌握灰水系统经常出现结垢的部位,及时采取有效措施,以改善灰水水质,保障灰水系统稳定。

国内首套大型粉煤气化全流程显热回收装置成功投入运行

近期,国内首台全流程显热回收气化炉、辐射废锅、对流废锅于盛虹炼化项目一次开车成功,各项性能指标、经济指标优良,其应用技术达到国际领先水平。为深入推进煤化工行业节能降碳,哈电锅炉以“863”课题“整体煤气化联合循环显热回收关键设备的研制”、哈电集团头雁项目“大型煤化工显热回收关键设备研制与应用”为依托,与航天迈未科技公司独家合作,以开发绿色低碳新技术、新装备为目标,摸索出了一套适用于煤化工行业节能降耗、节水环保、减煤降碳的国际领先的技术体系。该技术体系的应用,填补了我国在大型煤气化全热回收领域的技术空白。

气流床粉煤气化的Gibbs自由能最小化模拟

用Gibbs自由能最小化方法对粉煤气化过程进行了热力学平衡分析。对一混合煤种,在3. 0MPa和气化温度限制在1 200℃~1 450℃时,研究了氧-煤比、蒸气-煤比对气化炉出口气体组成、温度和有效气产率的影响,并由此确定了可行的操作域是氧-煤比545m3 /t^605m3 /t、蒸气-煤比为152. 64kg/t^313. 92kg/t及其对应的工艺指标。从操作域中选择有代表性的工艺条件为氧-煤比578m3 /t、蒸气-煤比为187kg/t,对应的气化炉出口温度1 358℃,CO+H2 干基体积分数为91. 5%,有效气产率为2. 123(CO+H2 )m3 /kg。同时,研究了碳转化率和热损失对气化工艺指标的影响,其影响是显著的。

灰含量及助熔剂对气流床粉煤气化炉性能的影响

基于气流床粉煤气化炉的平衡模型,考察了灰含量及添加助熔剂对气化炉性能的影响,为工业气化炉变煤种操作提供指导。研究结果表明:在相同气化操作温度下,随着灰含量增加,有效气产率和冷煤气效率降低,比煤耗和比氧耗相应增加。在入炉氧煤比和蒸汽煤比一定时,煤中的灰含量波动±1%,北宿煤气化温度将产生约±27℃的波动,开阳煤气化温度将产生约±15℃的波动。对于高灰熔点开阳煤,助熔剂(CaCO3)添加量占入炉粉煤量5.4%(质量分数)时,比煤耗和比氧耗比未加入助熔剂时分别减少2.8%和6.9%。因此,工业操作中应密切注意入炉煤的灰含量波动对气化温度的影响,相应调整气化操作参数;对于高灰熔点煤,需确定适宜的助熔剂添加比例,以降低气化操作温度,减少煤耗氧耗,降低操作成本。

水冷壁式粉煤气化炉炉衬温度场数值模拟研究

为了使水冷壁式粉煤气化炉长周期、高效化运行,利用ANSYS有限元分析软件对粉煤气化工艺的水冷壁式气化炉炉衬服役过程的温度场进行了数值模拟研究。结果表明:1)水冷壁式气化炉内挂渣层由固态层、熔融层和流动层组成,提高耐火材料的热导率有利于挂渣层的形成。2)选用耐火材料的热导率为8~10 W·(m·K)^(-1),渣表面温度为1 290~1 310℃时,炉壁挂渣状态较好。3)当炉内已实现正常挂渣厚度(15 mm以上)时,水冷管和渣钉都会在安全温度下正常运行,在挂渣厚度较低的情况下(低于15 mm),渣钉和水冷管有超温的风险。

原煤可磨性对气流床粉煤气化混配煤煤粉均匀程度的影响

以气流床粉煤气化工业装置不同时期的两组进料煤粉为研究对象,在实验室按粒径对两组煤粉进行了筛分分组,对分组后子煤粉进行了煤质、煤灰特性及反应活性分析,研究了原煤可磨性差异对混配磨制后煤粉均匀程度的影响。结果表明,原煤可磨性对混煤煤粉的颗粒粒径分布及其均匀性均具有影响。混配磨制煤粉的粒径主要取决于原煤中可磨性指数较小的原煤,此原煤可磨性指数越小,煤粉颗粒粒径越大;可磨性相近的原煤混配制得的煤粉混合较均匀,可磨性差异较大的原煤混配煤粉混合不均,煤粉发生偏析,使得大颗粒煤粉中含有过多的难磨煤,导致煤粉的反应性能变差。

气流床粉煤气化技术在直接还原铁生产过程中的应用

提出了以具有自主知识产权的气流床粉煤气化技术与直接还原炼铁工艺相结合的方式进行直接还原铁(DRI)生产的工艺流程。应用AspenPlus对粉煤气化及合成气处理的工艺进行模拟,从而获得了适合于希尔萨工艺(HYL-Ⅲ)的还原气,然后利用该部分还原气进行DRI的生产。通过对系统物料与能量的衡算,获得了本流程的主要原料消耗为:煤耗约为384kg/tDRI,氧耗约为251m3/tDRI;综合能耗约为10.18GJ/tDRI。与文献报道的煤制气直接还原炼铁工艺进行对比,本流程的综合能耗与文献中的指标相当。

Shell粉煤气化灰渣环境风险评价

以3种Shell粉煤气化灰渣为研究对象,采用工业分析、元素分析、XRF和XRD研究其化学组成及特征矿物质;采用微波消解与ICP-MS联用及直接测汞仪测定灰渣中As、Pb、Cd、Cr和Hg质量分数,并测试灰渣的浸出毒性和腐蚀性。结果表明:3种粉煤气化灰渣的主要成分均为无机矿物质和残炭,Hg和As在细渣中质量分数最高,Pb元素富集于飞灰中,Cr元素在3种粉煤气化灰渣中均有一定程度富集。3种粉煤气化灰渣中Hg、Cd和Cr质量分数均低于农用地土壤污染标准管制值和筛选值,但飞灰中Pb质量分数、粗渣和细渣中As质量分数高于农用地土壤污染标准筛选值,应加强风险管控。3种粉煤气化灰渣均无浸出毒性和腐蚀性,粗渣和细渣属于Ⅰ类一般固体废物,飞灰属于Ⅱ类一般固体废物。

水冷壁式粉煤气化炉炉衬应力场数值模拟研究

针对水冷壁式粉煤气化炉在使用过程中由热应力引起的耐火材料和渣层损毁现象,建立了水冷壁的局部热应力模型,运用ANSYS有限元分析软件对水冷壁式粉煤气化炉使用过程的应力场进行了数值模拟研究。结果表明:1)水冷壁式气化炉的最大应力出现在锚固钉与耐火材料的界面以及耐火材料与渣层的界面,渣层最大应力的位置在渣层表面。2)渣层厚度的增加可显著降低锚固钉与耐火材料界面处的热应力,但是会导致渣层与耐火材料层间的热应力增大。3)当热导率为2～6 W·m^(-1)·K^(-1)时,随着热导率增加,会导致热应力迅速升高;而当热导率为6～10 W·m^(-1)·K^(-1)时,热应力基本稳定。4)降温速率越快,炉衬各点的温度和热应力下降得越快。