超声空化-流体剪切协同强化油团聚分选煤气化细渣

煤气化细渣(CGFS)具有较高的利用价值,但残炭回收率低极大地制约了其资源化利用。油团聚分选法在CGFS分选过程中具有明显优势,但炭灰共生结构严重限制了油团聚分选效率。为突破油团聚法分离富集残炭技术的瓶颈问题,考察了超声时间、超声功率、流体剪切时间及其交互作用对油团聚分选效果的影响,并结合BET、粒度分布、FT-IR、XPS以及SEM-EDS等分析手段,揭示了超声空化-流体剪切(UC-FS)协同预处理对油团聚分选效果的强化机理。结果表明:当超声功率为270 W、超声处理时间29 min、流体剪切时间23 min时,能分选得到灰分为9.55%的精矿、灰分为91.51%的尾矿,可燃体回收率可提高至90.54%。超声空化作用使原本致密的炭灰结构逐渐松散,与流体剪切的冲刷作用协同促进CGFS的孔隙结构的发展,使炭灰颗粒解离度增加,从而降低了精矿灰分。UC-FS协同预处理能够有效增加残炭表面C—C、C=C以及C—H等疏水基团的比例,使其接触角由110.34°增加到121.16°,扩大了炭和灰颗粒表面疏水性差异,提高了油团聚分选的效果。UC-FS协同预处理使炭灰颗粒高效分离的强化作用主要归因于超声空化气泡与细粒微球耦合产生的微磨料效应。可为实现CGFS分质资源化利用提供理论基础和技术指导。

循环流化床飞灰制备猫砂研究

本试验以膨润土和循环流化床飞灰为主要原料,添加黏结剂和改性剂,采用圆盘造粒法制备了循环流化床飞灰猫砂。结果表明,当飞灰质量分数为50%时,猫砂吸水率为225.98%,团聚质量为23.4 g,团聚长度为33.54 cm。循环流化床飞灰猫砂的吸水率和粉碎率均低于商品猫砂,且成团质量较差,但是仍满足企业标准,且降低了膨润土猫砂的生产成本,避免了飞灰的二次污染。为改善循环流化床飞灰猫砂的色泽,降低其含尘量,在循环床飞灰猫砂中添加增白剂和涂层剂,以提高消费者的接受度和市场竞争力。

煤灰掺杂对气化条件下生物质中不同无机形态钾迁移转化的影响

钾(K)是生物质中一种主要无机元素,在生物质气化过程中它的迁移转化会造成结渣、积灰和灰团聚等问题,掺杂富含硅(Si)和铝(Al)的煤灰是解决这些问题的有效途径之一。大部分生物质中K主要以K_(2)CO_(3)、K_(2)SO_(4)和KCl等水溶性无机盐形式存在,但不同种类生物质中这几种无机K盐组成差异较大,导致气化过程中灰团聚、结渣行为有较大差异。因此,该研究利用了负载K_(2)CO_(3)、K_(2)SO_(4)和KCl的松木模拟含不同无机形态K的生物质,在水蒸气和CO_(2)气氛下,系统研究了气化过程中煤灰对不同无机形态K迁移转化和在流化床条件下(石英砂为床料)灰团聚行为的影响。研究发现,尽管2种煤灰的晶体矿物组成不同,在气化过程中它们均与负载K_(2)CO_(3)和K_(2)SO_(4)的松木反应形成了钾霞石(KAlSiO_(4))。然而,对于负载KCl的松木,相比于水蒸气气氛,由于煤灰在CO_(2)气氛下生成钾霞石的能力较弱,因此大部分KCl主要通过物理吸附保留,导致K保留比较低。另外,负载KCl的松木气化残渣中K的保留比显著低于负载K_(2)CO_(3)或K_(2)SO_(4)的松木,说明生物质中KCl易挥发且与煤灰的反应较弱,更易造成灰沉积和腐蚀等问题。然而,热力学平衡计算表明3种K盐和煤灰反应主要生成白榴石或长石,与实验结果差别较大。最后,尽管煤灰的加入不能阻止团聚物形成,但抑制了负载K盐的松木和石英砂生成低温熔融硅酸钾的过程,使形成的团聚物更易破碎,可以有效缓解流化床中的灰团聚等问题。

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。

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。

加压灰熔聚流化床粉煤气化技术的研究与开发

建立了一套直径０．２ ｍ ，压力１．５ ＭＰａ， 日处理量３ ｔ～４ ｔ煤的加压灰熔聚流化床粉煤气化试验装置， 在该装置上进行了府谷煤的气化试验． 考察了压力、温度对煤处理量、碳转化率、排灰碳含量、煤气组成等工艺指标的影响， 确定了加压下开工、运行、停车程序． 试验运行验证了工艺的可行性、安全可靠性和设备设计的合理性．

灰熔聚流化床粉煤气化技术0.6MPa工业炉运行概况

介绍了中科院山西煤炭化学研究所开发的灰熔聚流化床粉煤气化技术及其适用范围、工业应用情况。灰熔聚流化床粉煤气化技术具有气化温度适中、氧耗量较低、煤种适应性宽、产品气不含焦油、气化炉耐火材料要求低等优点。同时,对0.6 MPa工业装置的运行情况进行了介绍,总结了0.6 MPa工业装置运行结果,并指出当前需要改进和完善之处。

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。

灰熔聚流化床粉煤气化技术加压大型化研发新进展

灰熔聚流化床粉煤气化技术历经20余年的研发和工程化放大,低压气化技术已日趋成熟,并用于氮肥企业原料气改造和新建甲醇合成厂。该气化技术可使用不同灰含量和灰熔融性温度的煤,过程效率也较高,符合我国资源特点。为此在山西省发展和改革委员会的支持下,中科院山西煤化所和山西晋煤集团合作成立的“山西省粉煤气化工程研究中心”正在建设3.0MPa加压灰熔聚流化床粉煤气化中试平台,2006年年底已建成,预计于2007年3月进行加压气化试验,2007年完成加压灰熔聚流化床煤气化工业装置设计软件包的编制,形成具有我国自主知识产权、适应中国煤炭特点的大规模加压灰熔聚流化床粉煤气化技术。本文介绍了灰熔聚流化床粉煤气化过程,指出它的优点、缺点、适用范围、技术现状和发展方向,并对加压灰熔聚气化中试技术进行了简介。

灰熔聚流化床气化炉分布分离结构的模拟研究

通过CFD双欧拉模型模拟了灰熔聚流化床气化炉内气体、固体颗粒于不同气体分布器、灰分离器结构下的流动行为,阐明了不同中心射流气速下的气体、固体流动循环状况;环管内气流分布与扩管张角的关系以及对颗粒运动的影响。研究结果为认识和改善气化炉煤灰的结渣、团聚、分离等过程提供了一定的理论基础。

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。

低灰熔融性神华煤干煤粉气化

神华煤具有灰分低、硫含量低、挥发分高、发热量高、水含量高的特点,但灰熔融性低于1200℃。采用Shell气化炉加工低灰熔融性神华煤时,出现了气化炉膜式水冷壁不挂渣,合成气冷却器结垢严重,干合成气飞灰过滤器滤芯频繁断裂,碳转化率低,CO变换催化剂失活等问题。通过在气化原料煤中掺混10%左右的高灰分、高灰熔融性的神华乌海高硫煤,使混合原料煤的灰熔融性高于1250℃。配煤后彻底解决了上述问题,装置运行良好。

中国高灰、高硫、高灰熔融性温度煤的灰熔聚流化床气化

煤气化将会在未来中国可持续发展中占有相当重要的位置。对目前的煤气化技术和中国的煤种特性进行了描述和分析,介绍了中国科学院山西煤炭化学研究所灰熔聚流化床的研究与开发现状以及一些煤种的实验结果。结果表明:灰熔聚流化床煤气化技术适合中国高灰、高硫、高灰熔融性温度煤的气化。

气流床粉煤气化熔渣与其原煤灰特性比较

对气流床粉煤气化熔渣及其原煤灰特性进行了对比研究。采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)分析了熔渣及煤灰的化学成分和矿物组成。测试了熔渣及煤灰的熔融及黏温特性,并利用热力学软件Fact Sage模拟计算了二者对应的四元平衡相图和特殊温度下熔体中的矿物质组成及其含量。结果表明,由于熔渣经历了高温气化、激冷过程,原煤灰与熔渣的化学成分和矿物质组成并不存在明显的对应关系;两样品熔融温度差别较小,真液相时黏温特性曲线几乎重合,在临界黏度温度(Tcv)时出现差异,随着温度的降低,熔渣的Tcv出现较早,黏度急剧增大至固相的温度较高。热力学模拟计算结果与实验结果相吻合。对原煤煤灰熔融性及黏温特性的分析,可以为工业气化炉的开车运行提供指导。

锥形布风板喷动流化床煤气化技术及其应用

介绍了锥形布风板喷动流化床煤气化炉的系统装置和气化工艺流程 ,对喷动流化床气化及灰熔聚排渣原理作了简要介绍。在气化炉运行阶段 ,测量了煤气发生炉内炉膛温度沿高度的分布 ,研究了床层温度随流化风量和中心喷动风量的变化规律以及煤气成分和碳转化率随床温的变化规律。实验证明 ,以空气和水蒸气为气化剂的煤气发生炉 ,其适宜的气化床温在 960

2016’中国煤化工产业大会（2016年6月21日—23日中国·宁波）会议征文

由全国煤化工信息站、《煤化工》编辑部、中国化工学会煤化工专业委员会联合举办的＂2016’中国煤化工产业大会＂将于2016年6月21日—23日在宁波市举行。现就如下会议交流内容,向全行业广泛征文：一、国际油价由2014年7月的100美元/桶以上跌至目前的30美元/桶左右,国内诸多煤化工产品的价格也大幅下跌。在此背景下,中国的煤化工产业究竟何去何从？突破之路在哪里？

中国煤气化工艺(技术)的现状与发展

在总结我国40多年来研究开发煤气化工艺技术的基础上,提出了我国煤气化工艺的发展方向,即大型气化炉(1000t/d)采用干法进料的Shell炉,而小型炉(100t/d)则采用灰熔聚流化床气化炉。

煤气化技术的发展——煤气化过程的分析和选择

煤气化在现在和未来能源化工的可持续发展中都占有相当重要的位置。根据现代煤基能源化工需求、煤气化过程特点及我国煤炭资源特点的分析,对如何认识、选择和优化已有技术,自主研发的方向是什么等问题进行了探讨,指出:气流床气化中干法进料工艺炭转化率更高,但从效率特别是液态排渣的运转可靠性看,低灰含量、低灰熔点煤更有利,灰熔聚流化床气化对煤的灰含量、灰熔点不敏感,可以适用更多种煤,过程效率也较高,符合我国资源特点,应加快研发．

流化床煤气化灰团聚行为实验研究

煤中无机物的熔融、粘附、团聚行为是影响流化床煤气化工艺的关键因素之一。以某流化床气化炉排出的团聚灰球为研究对象,采用电子显微镜、SEM-EDX对其形貌、选区元素组成进行了分析,结果表明团聚灰球是由连续相矿物质和非连续相残碳组成,熔融的小灰粒聚集、长大过程中粘附、包裹细小碳粒,形成团聚体,呈现"灰裹碳"形态。

华能煤气化技术激冷气系统改造研究

我国首套商业运营的IGCC电站配套的华能全热回收干煤粉气化系统中,存在激冷气量大、管线腐蚀严重、煤气冷却器入口积灰风险较大等问题,为此对气化系统进行了技术改造,并对改造前后的激冷煤气流量、湿洗单元煤气流量及铵盐结晶情况进行了对比。结果表明,激冷气全部改用水洗后的合成气,降低了煤气冷却器入口温度,节省了激冷气量,减少了铵盐结晶的风险,对维护系统稳定运行具有指导意义。