耦合热解-气化过程的两段气流床工艺模拟研究

提出了一种新型的两段循环气流床工艺,其一段炉内煤焦充分气化生产的高温合成气,为二段炉内煤的热解供热,二段炉内产生的煤焦循环再回一段炉。使用Aspen Plus模拟软件开发了两段气流床气化模型,考察了一段给氧量和二段炉膛停留时间对两段循环气流床工艺和焦油质量分数的影响。提高一段给氧量,可以降低合成气中焦油的质量分数,但是系统冷煤气效率及甲烷的产量也在减少;增加二段炉膛反应停留时间能够有效降低合成气中焦油的质量分数。调节一段炉温为1 400℃,二段炉膛停留时间为6 s,合成气中焦油的质量分数可降至93.21×10^(-3) kg/kg(以单位煤基计),系统的冷煤气效率可达86.21%,甲烷的产率可达76.80×10^(-3) m^3/kg(以单位煤基计)。

载气对两段式干煤粉加压气化炉气化特性的影响

相比于N_2,CO_2作为气化炉煤粉载气会降低合成气中N_2的含量而有利于后续CO_2捕集,但O_2在CO_2中较小的扩散系数会影响焦炭的反应特性,进而影响气化炉运行结果。为此,考虑到气化炉中较高的CO含量及其对煤气化反应的抑制作用,将Langmuir-Hinshelwood动力学模型与缩核模型相结合,提出一个改进的焦炭反应模型,并对两段式干煤粉气化炉内的流场、温度场和组分浓度场进行了模拟分析,结果与实炉实测数据一致。在此基础上,模拟分析了气化炉在不同煤粉载气(N_2、CO_2)、两种二段给煤量下的气化特性。结果表明,煤粉载气由N_2改为CO_2后,由于O_2在CO_2中较低的扩散速率,一段气化室喷嘴区域气体温度和碳转化率降低,该区域CO_2增多对焦炭-CO_2反应的促进作用对提高碳转化率的影响较小;在一段气化室喷嘴区域之上,O_2浓度较低导致O_2扩散性影响减弱,同时CO_2增多促进焦炭-CO_2反应进而提高碳转化率。研究结果还证实,煤粉载气由N_2改为CO_2会促进CO的生成,抑制H_2的生成。

神木烟煤气化型煤的制备及成型机理研究

本文采用正交试验方法,确定了神木烟煤气化型煤的最佳制备工艺,利用扫描电镜(SEM)研究了该型煤的成型机理。结果表明,该气化型煤的最佳制备工艺是神木烟煤、禹州煤、粘结剂P、粘结剂L、粘结剂F以55～60∶25～30∶8∶5∶2的质量比混合成型,生球依次在60℃、90℃、120℃烘干20min,最终升温到180℃烘干30min,冷却即得型煤产品。粘结剂的固化物在型煤内部起到"桥梁"作用,把煤粒粘结成整体而成型,复合粘结剂的有机、无机组分分别与煤中的有机物和矿物质有较强的物理化学作用。

适应山西及我国高灰熔点劣质煤煤气化技术的开发

为解决高灰熔点劣质煤占的化工利用,开发了多喷嘴分级给氧气化技术(JE炉),给出了技术原理、关键技术及设计技术指标,并对技术开发情况进行了详尽介绍。

两段式水煤浆气化炉气化参数对IGCC系统性能的影响

采用Thermo Flex软件建立了基于两段式水煤浆气化技术的200MW级IGCC系统模型,研究了气化温度、水煤浆浓度、气化压力、氧气纯度等气化参数对系统性能的影响.结果表明:提高反应温度和气化压力,系统的供电效率和发电效率降低;氧气纯度增加,供电效率上升;在相同气化温度(或气化压力、氧气纯度)的情况下,提高二段给煤比γsc,系统性能可以得到有效改善;当水煤浆浓度变化时,氧煤质量比随γsc改变进行调整才能达到设计值碳转化率的要求.

型煤气化的试验研究

阐述了气化用型煤的配料、制造工艺和气化试验的研究成果，分析了影响气化型煤强度的各种因素及其成型的最佳参数。对配制的无烟煤型煤在模拟煤气发生炉试验台上进行试验的结果表明：用型煤制造煤气与同质量块煤相比具有气化强度和气化效率高、成本低、资源广等特点。

两段炉气化用型煤的研究及应用

根据烟煤型煤的气化特性和两段炉气化工艺和气化理论，在实验研究的基础上，确定工业化的成型工艺流程，阐述了两段炉气化工艺参数的确定原则。

干煤粉分级气流床的气化特性

针对根据无焰氧化技术设计的分级气流床气化炉,运用试验和数值模拟计算的方法对干煤粉在炉内的气化过程进行研究,分析不同进料方式及氧碳摩尔比对合成气中CO,H2和CO2体积分数、合成气热及碳转化率的影响。研究结果表明:实验结果与模拟结果基本吻合;相同进料方式下随着氧碳摩尔比的增大,合成气中CO和H2体积分数、合成气热先增大后减小,而CO2体积分数和碳转化率一直上升;相对于另外2种进料方式,三层喷嘴进料方式能使炉内温度场更均匀,平均温度提高,气化强度增加,由此表明气化炉结构和进料方式使炉内实现了基于无焰氧化技术煤粉空间气化反应的基本特征;同时,氧碳摩尔比最佳范围为1.0～1.1。

粉状烟煤制取气化型煤

采用粉状烟煤制取气化型煤,用于固定床气化。在目前广泛使用的型煤粘结剂基础上,又探索了新型A、B、C复合粘结剂。这种粘结剂制成的型煤,各种性能指标均符合气化型煤的质量要求,且来源容易,价格便宜。

SE-东方炉粉煤气化原料煤气化反应活性研究

以中石化扬子石化SE-东方炉粉煤气化装置原料煤为研究对象,分析测试了神华、朱集西的烟煤和贵州、晋城、高平的无烟煤以及3种混配入炉煤粉的气化反应活性。研究表明,上述煤焦气化反应活性依次是:神华煤>朱集西煤>晋城煤>高平煤>贵州煤;温度增加对煤焦气化反应活性有良好促进作用;在应用混配煤时,应尽量以气化反应活性较弱煤的气化活性作为设计依据,从而提高气化反应的碳转化率。

两段式干煤粉加压气化技术在煤制天然气中的应用

介绍了国内天然气供求现状以及煤制天然气用途。对煤制天然气中煤气化、CO变换、合成气净化、甲烷化、压缩和干燥等关键工艺流程进行了阐述。详细介绍了两段式干煤粉加压气化技术和激冷、废锅流程设备特点,以及这些技术和设备在煤制天然气方面的应用。模拟计算了采用该技术的年产10亿m3煤制天然气项目的主要装置和相关工艺参数和结果,同时对项目技术经济效益进行了简要分析。最后总结出煤制天然气中气化技术的选择原则,并对煤制天然气的发展提出建议。

基于旋风渣膜气化炉的潞安烟煤煤气化特性实验研究

气流床气化技术是当前主流的煤气化技术,而已有的气流床气化炉一般采用悬浮气化,气化强度难以继续提高。通过在自主设计的旋风渣膜气化炉实验系统上,对潞安烟煤的旋风渣膜气化特性进行了实验研究,主要研究了运行负荷、蒸汽煤比对气化炉的气化温度、冷煤气效率、碳转化率等气化特性参数的影响规律。实验结果表明:潞安烟煤在旋风渣膜气化炉中具有良好的煤气化效果。

两段炉的干馏段设计、适用条件和性能评价

阐述了两段炉气化原理和干馏段设计的特点,通过计算分析得出单纯内热式与内外并热式两段炉的差别。两段炉的适用条件取决于原料煤种、用户对煤气的质量要求以及环境保护的要求等因素。对于两段炉的性能评价,一是性能参数,二是干馏段下方提取出的半焦的工业分析数据,三是两段气化工艺整体系统的综合性能,应该达到设备配套合理、酚水浓缩无排放、能源利用率高的效果。

干粉加压气化水激冷与气激冷工艺比较

分别介绍了壳牌煤气化工艺技术和西安热工研究所两段式粉煤加压气化工艺技术;对比了2种工艺的技术特点;分析了影响壳牌气化炉气激冷和两段式气化炉水激冷效果的因素。结果表明:1壳牌气化炉产出蒸汽是两段炉副产蒸汽的2倍,但两段炉造价低于壳牌气化炉;2壳牌气化炉工艺比较成熟,两段炉工艺还需进一步优化。

废锅流程煤气化技术综述

论述了Shell、德士古、晋华炉、两段式干煤粉加压气化等废锅流程气化技术的发展、应用、技术特点及关键设备结构等,并对不同气化技术应用中面临的问题进行了总结。

两段炉激冷水装置积灰原因分析及改进

西安热工院研发的两段炉是国内首套采用水和蒸汽激冷的煤气化技术。介绍了两段炉煤气化装置工艺流程,针对近两年激冷水装置处易积灰的问题,分析了导致气化炉积灰的各工艺参数,提出减缓积灰的改进意见。

恩德炉与两段炉煤气化技术的选择与应用

通过对恩德炉与两段炉煤气化技术进行的分析和比较,论述了两种炉的不同气化方式。由于两项技术的气化方法和气化原理不同,因此在气化条件、气化过程、气化产品及煤气应用等方面都有所不同。恩德炉粉煤气化技术用煤范围广,单炉生产能力大,煤气生产成本低,是未来煤气化技术的发展趋势。

新疆长焰煤制备鲁奇气化型煤技术研究

鲁奇炉用气化型煤技术是解决部分化工企业块煤需求紧缺、粉煤积压问题的有效途径之一。以伊犁四矿长焰煤为原料,结合黏结剂筛选、扫描电镜分析及蒸汽侵蚀试验,对鲁奇炉用气化型煤进行技术开发及应用研究。研究开发出适用于长焰煤的复合黏结剂配方技术,黏结剂总添加量为8%,型煤的冷压强度、热强度和浸水强度均较理想;高温蒸汽侵蚀对型煤强度造成影响,但型煤未发生破损,仍具有一定的冷压强度和热强度;建议在进行鲁奇炉用气化型煤的工业性试烧试验时采用型煤与块煤掺烧的方式。

UGI炉利用高硫低灰型煤生产半水煤气的可行性分析

简述型煤制气的现状,分析了高硫低灰型煤对制气生产系统的影响,并针对具体案例进行了采用高硫低灰末煤(制型煤)在间歇固定床气化炉(UGI炉)制气的可行性分析,建议在保证较高的系统负荷及有足够的造气炉备炉前提下考虑半脱装置处理能力,并合理安排高硫型煤制气炉的台数。