高灰熔点煤加压气流床气化特性.pdf

第1 5 卷第2 期燃烧科学与技术 V 0 1 1 5N o 2 2 0 0 9 年4 月 J o u m a Io fC o m b 吣6 0 ns c i e n c ea n dT h n o l o 科A p r 2 0 0 9 高灰熔点煤加压气流床气化特性 乌晓江1 一 张忠孝1 朴桂林2 小林信介2 森滋腾2 板谷羲纪2 1 上海理工大学动力工程学院 上海嬲3 2 名古屋大学化学工学科 日本名古屋市4 6 4 8 6 0 3 摘要 在2 5k g h 规模的沉降式加压气流床气化实验装置上 研究了高灰熔点煤种在固态排渣温度范围内的气 化特性及灰渣熔融特性 结果表明 气化温度 碳转化率均随0 c 物质的量比的增加而增加 冷煤气效率则随O C 物质的量比的增加旱现先增大后减小的变换规律 本实验条件下 最佳o c 物质的量比在1 O 一1 2 之间 此时冷 煤气效率达最大值 4 2 左右 相应碳转化率为9 0 对最佳工况下气化炉底部 旋风分离器和布袋除尘器内的 灰渣进行s E M 分析表明 该工况下气化炉底部 旋风分离器内的灰渣在整体上仍以固态形式存在 只是有部分低 熔融成分发生熔融 其熔融部分的粒径在数微米左右 而布袋除尘器内的灰渣没有发生熔融现象 关键词 高灰熔点煤 气流床 气化特性 固态排渣 中图分类号 T l 2 2 9 1文献标志码 A文章编号 1 0 0 6 8 7 4 0 2 0 0 9 0 2 扣1 8 2 J D 5 G a s i f i c a t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fC o a lw i t hH i g hA s hF u s i o n T e m p e r a t u r ei nL a b S c a l eD o w n F l o wG a s i f i e r W UX i a o j i a n 9 1 Z H A N GZ h o n g x i a 0 1 P I A OG u i l i n 2 K O B A Y A S H IN o b u s u k e 2 M O R IS h i g e k a t s u 2 I T A T Y AY o s h i n o r i 2 1 D e p a n m e n t0 fP 0 w e rE n 舀n e e r i n g U n i v e r s i t yo fS h a n g h a if o rS c i e n c ea n dT e c h n o l o g s h a n g h a i2 x X 9 3 C h i n a 2 D e p a r t m e mo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n g N a g o y au n i V e r s i t r N a g o y a4 6 4 8 6 0 3 J 印a n A b s t r a c t C a s m c a t i o nc h a m c t e r i B t i c s 卸ds l a g g i n gb e h a v i o r0 fh i g h 鹊hf u s i o nt e m p e r a t u r ec o a lw e r es t u d i e di na 2 5k g h l a b s c a l ed o w n n o wg 船i f i e rw i t ha t e m p e r a t u r er a n g ef r o ml3 0 0 t ob e o w i n ga s hf u s i o nt e m p e r a t u r ew h i c hi ss u i t a b l ef o r d r y 鹤he x t r a c t i o n T h eI e 8 u l t s h o w 出a tk t hg 幽i f i c a t i 明t e m p e r a t u r e 柚dc 盯b t o g 鹊c o n V e r s i o ni n c r e a s e 诅t l lt I I ei n c r e 鹊eo f0 Cm o l a rm t i o C o l dg a se m c i e n c yg r a d u a U yi n c r e 舾e s 聃0 Cm o l 盯r a t i o 而8 e su n t i l i tr e a c h e sa r o u l l d1 0 1 2 a n dt h e nc o l dg 幽e 侬c i e n c y 诵l Jd e c r e 鸹ea th i g l l e r0 Cm o l a rr a t i o s U n d e rt l l i se x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n t l l eo p t i m a l 0 Cm o l a r 甩t i or a n g e sf 南m1 Ot o1 2 a n dt h ec o r r e s p o n d i n gc o l dg 船e m c i e n c ya I l dc 幽n t o g 鸽c o n V e 瑁i o na r e4 2 a n d9 0 r e s p e c t i v e l y S E Mp h o t o so fs l a g0 nt h eb o t t o m0 ft h eg a s i n e r a n di nt h ec y c l o n ea n dt h eb a gf i l t e rw e r ea l s o s t u d i e d 1 1 l es l a go nt h eb o t t o mo ft h eg 嬲i f i e ra n di nt h ec y c l o n ee x i s t o nt h ew h o l e 聃s o l i de x c e p tt h a t8 0 m e8 m a up a I t s o h es i z eo fs e v e r a l 斗mm e l t w h i l et h es l a gi nt h eb a g6 l t e rr e m a i nu 砌e l t e d K e y w o r d s h 油a s hf u s i o nt e m p e r a t u r ec o a l e n t r a i n e dn o w g 髂m c a t i o nc h 岫c t e s c s d r y 部he x 岫c t j 伽 煤气化技术作为我国洁净煤技术的重要组成部分 之一 在满足我囤能源持续增长需要的同时 呵减少燃 煤产生的s O N O c O 烟尘等对大气的污染 气流 床气化由于具有易大规模化等优点 受到我国煤化工 和发电行业的普遍关注m 引 由于目前气流床煤气化 技术普遍采用液态排渣方式 因此 该技术在高灰熔点 收稿日期 2 0 0 7 1 0 1 6 基金项目 国家高技术发展计划 8 6 3 资助项日 2 0 0 7 A A 0 5 2 3 4 0 日奉学术振兴会 J s P s 基金资助项日 作者简介 乌晓江 1 9 7 7 一 男 博f 工程师 w x j 9 6 3 1 1 6 3 c o m 通讯作者 张忠孝 z l l z h x 2 2 2 1 6 3 c o m 万方数据 2 0 0 9 年4 月乌晓江等 高灰熔点煤加压气流床气化特性 1 8 3 煤的选择上受到一定的限制 J 一般要求入炉煤的灰 熔融温度砟 14 0 0 的 高灰熔点煤 常采用添加助熔剂或提高气化温度的方 法来满足液态排渣工艺的需要 4 刮 我国煤种在灰特 性方面与国外不同 平均灰含量较高 一般在2 7 一 2 8 左右 且灰熔点普遍偏高 砟 l4 0 0 的煤分 别占我国煤炭年产量 保有储量的5 5 和5 7 左 右哺引 如此多的高灰熔点煤 若采用添加助熔剂 势 必在一定程度上增加了氧耗量 排渣量以及排渣热损 失 1 而采用提高气化温度 要求气化温度在l7 0 0 二 l8 0 0 以上 的方法 则相应增加了氧耗量 煤气中 C 0 含量 并且降低了冷煤气效率和气化炉的使用寿 命 采用现有液态排渣型气流床气化技术燃用我国高 灰熔点煤种将面l 临排渣困难等一系列问题 因此 有必 要开发适合我国高灰熔点煤种的固态排渣型气流床煤 气化技术 为探索固态排渣方式的高灰熔点煤气流床气化技 术 以及为今后该技术的大规模化提供依据 笔者在一 2 5k g h 规模的沉降式加压气流床气化实验装置上 对 我国高灰熔点煤种在固态排渣气化温度领域内 13 0 0 煤灰熔融温度 的气化特性及其灰渣表面的熔融 特性进行了实验研究 1 实验装置及燃料特性 1 1 实验装置及实验方法 加压气流床煤气化实验系统如图1 所示 系统主 要由加压给料系统 沉降式加压气化炉 合成气冷却装 置 旋风除尘器 布袋除尘器 合成气净化 分析装置以 及合成气燃烧炉组成 气化炉炉高20 0 0m m 外径8 0 0 m m 内径2 5 0m m 设计温度 压力分别为15 0 0 和 1 9 5k P a 表压 实际运行温度 压力分别为14 0 0 和5 0k P a 表压 原料最大处理量约为2 5k g h 具体 结构见图2 由于气化炉采用自热方式 因此 实验过 程中首先在升温燃烧器中投入c H 和O C H 燃烧用 于炉内升温 当温度达到l1 0 0 时 开始切换燃料并 逐步减少c H 的投入量 同时逐步增加煤粉的投入量 至实验设计值 并保持给料稳定 煤粉输送方式采用氮 气气力输送方式 即煤粉在N 输送下 由炉顶的加压 粉仓 通过星型给料器定量送入原料喷嘴 与来自原料 喷嘴的O 混合 一并进入气化炉进行部分燃烧与气化 反应 气化反应最终生成的合成气由气化炉底部合成 气出口排出 经冷却器冷却后 先后进入旋风除尘器和 布袋除尘器进行除尘 灰渣及未反应残碳在除尘器底 部收集装置进行收集 除尘后的合成气经2 次冷却后 冷却到5 0 左右 送入气体分析仪进行成分分析 最后尾气送入燃烧炉进行燃烧处理 合成气组成采用 日本东荣产业株式会社生产的A u t o m a t i cG C A C l 型 自动气相色谱分析仪进行分析 每隔6m i n 对合成气 中的H 2 c o c 0 2 N 2 C H 及c H 等1 0 种气体成分 进行监测 并将结果送入计算机 另外 为了能够实时 监控整个气化过程 对合成气中主要气化产物 C O 0 2 c H 采用日本岛津c G T 7 0 0 0 型红外气体分析仪 进行在线连续监测 并将结果显示在系统控制盘上 以 便监控整个气化过程 图1 煤粉加压气流床气化实验系统装置示意 圈2 沉降式加压气化炉示意 单位 衄 1 2 燃料特性及气化操作条件 实验所用燃料特性分析数据及气化操作条件分别 见表l 和表2 万方数据 1 8 4 燃烧科学与技术第1 5 卷第2 期 表l 煤主要特性分析数据 工业分析 元素分析 高位发热量 k J k g nR d d加C d加H d加N d叫0 d埘S d加C 1 d 2 93 0 0 5 6 0 3 9 5 6 5 0 5 09 9 56 9 6 05 3 01 1 2 6 l0 5 5O 0 5 厌成分分析 熔融温度 粒径 岬 S i 0 2灿2 0 3F e 2 0 3 C a O M g oN a 2 0K 2 0 孔珥 7 2 4 8 3 52 9 8 56 2 91 9 31 0 1O 8 40 5 2 13 2 0 1 5 0 0 1 5 0 0 表2 煤粉加压气化操作条件 I 给料量 k g h t R 0 c m o l m o l 一1 操作压力 表压 M P a l o1 2 一1 5O 0 5 实验运行参数所选用的O C 物质的量比 尺 采用式 1 进行计算 其中氧物质的鼍按投入气化炉 的氧气量与煤中所含氧量之和进行计算 碳物质的量 按煤中所含碳量进行计算 型等等竽 1 式中 为氧气投入量 m 3 h M M 分别为煤中氧 和碳的百分含量 为煤粉投入量 k g h 在煤气化反应过程中 煤中的C 主要以C O C O C H 的形式存在于合成气中 因此碳转化率 一堕端嚣炉 叼c 2 瓦 瓦砸 一刖w L 二 式中 妒c o 妒c 啦和9 c H 4 分别为合成气中c O C 0 2 和C H 的体积分数 Q 为合成气体积流量 m 3 h 冷煤气效率田 按冷煤气效率的定义进行计算 即 煤气化制得煤气热值与燃料 碳 的热值之比计算公 式为 7 卜堕止挈型塑 1 0 0 3 7 d 了 一xl u u L j n f c o 丑I 式中 H o o o 和 c o 分别为合成气中H C O 和 C H 4 的热值 k J h f c o I l 为煤热值 k J h 2 结果与讨论 2 1 不同o C 物质的量比条件下炉内的温度分布 图3 为在1 0k g h 给料量 不同o C 物质的量比 R 0 下气化炉内的温度分布情况 由图可知 由炉顶至 日点这一区域 煤粉主要经历了升温 水分蒸发 挥发 分释放 挥发分燃烧以及煤焦的部分燃烧 炉内温度迅 速由室温升高至最高温度 B 点区域附近 13 0 0 l4 5 0 这一区域为一次反应区 即氧化燃烧区 由 B 点到F 点区域 炉内温度迅速下降 这主要是因为在 这一区域主要发生煤焦的气化反应 吸热反应 同时 伴随着气化炉对外界的散热损失 这一区域为气化反 应区 当氧化区域温度高于13 0 0 时 气化反应区内 的温度下降速率基本相同 而当氧化区域温度低于 13 0 0 时 其在气化反应区内的温度下降速率明显 低于其在氧化区域温度高于l3 0 0 时的情况 这主 要是因为 当氧化区温度小于13 0 0 时 煤焦气化反 应特性主要表现为化学反应动力学控制 温度对化学 反应速率影响较大 煤焦气化反应速率低于高温时 l3 0 0 的气化反应速率 从而温度下降速率明显 低于高温时的下降速率 当氧化区温度大于13 0 0 时 煤焦气化反应特性主要表现为扩散控制阶段 9 10 温 度对化学反应速率的影响不如低温时明显 所以气化 反应区内的温度下降速率基本相同 只是随着O c 物 质的量比的不同略有不同 从 点到G 点这一区间 温 度下降趋势开始变缓 这说明经历了气化反应区内的 气化反应后 主要气化反应基本达到或接近平衡 气化 反应进行缓慢 其温度的下降主要是由炉内对外界的 散热引起的 从G 点到 点这一区域 接近炉膛出 口 由于炉内对外的散热损失增大 导致炉内温度进 一步快速下降 图3 不同R 条件下的气化炉炉内温度分布 2 2 不同o C 物质的量比对合成气特性的影响 图4 图5 分别为不同O C 物质的量比尺 对出口 合成气组成以及对碳转化率 冷煤气效率的影响 由图 牛tIH f圭 炉 拧n n f c霹岳11兰岳 万方数据 2 0 0 9 年4 月乌晓江等 高灰熔点煤加压气流床气化特性 1 8 5 4 可知 随着O c 物质的量比的增加 气化温度升高 高温有利于气化反应向吸热反应方向进行 碳转化率 升高 但过多氧的存在 使得合成气中c O H O 的含 量升高 c O H 含量降低 从而导致冷煤气效率下降 见图5 因此 存在一个最佳o c 物质的量比 本实 验条件下 最佳0 C 物质的量比在1 O 一1 2 之间 相 应的最佳气化温度为l3 0 0 13 5 0 冷煤气效率达 到最高 在4 2 左右 相应碳转化率为9 0 左右 见 图5 因此对于实际气化过程 应根据不同需要 综合 考虑碳转化率和冷煤气效率 R 图4不同R w c 对合成气组成的影响 图5 不同R o 对碳转化率及冷煤气效率的影响 其结果如图6 所示 实验采用 点处的温度作为反应 平衡温度 得到水煤气平衡常数 实验值与理沦计算值 比较接近 从而进一步说明了在气化炉 点附近气化 反应基本达到平衡 随着O C 物质的量比的升高 其 平衡常数的实验值越接近理论值 说明随着气化温度 的升高 气化反应越容易达到平衡 图6水煤气反应平衡常数 2 4 煤灰表面的熔融特性分析 为进一步考察高灰熔点煤在固态排渣气化温度范 围内 小于煤灰流动温度1 0 0 一2 0 0 气化时的灰渣 表面熔融特性 在给料鼍为l Ok g h 尺 1 0 0 7 的操 作条件下 气化温度为13 5 0 连续运行约1 5h 并 将运行后气化炉底部 旋风分离器和布袋除尘器内的 灰渣进行电子扫描电镜 S E M 分析 系统各部收集的 灰渣s E M 图片如图7 所示 由图可知 气化炉底部 旋 风分离器内的灰渣在整体上仍以固态形式存在 灰中 只有部分低熔融成分发生熔融 其熔融部分一般在几 2 3 不同o C 物质的量比与水煤气反应平衡常数的 关系 在煤气化反应过程中 一般认为均相水煤气反应 可以率先达到平衡 该反应对合成气的组成有重要的 影响 水煤气反应及其平衡常数的定义如下 C O H 2 0 呻H 2 C 0 2 日 一4 2k J m o l 4 疋 塑迅 o 0 2 65 e 3 魄5 叶 5 妒c o 妒H 2 D 式中 妒H 妒 0 2 妒c o 妒H o 分别为平衡时各气体组分的 物质的量浓度 m o L m 3 咒为反应平衡温度 K 为进一 步考察气化过程中水煤气反应是否达到平衡以及确定 气化反应平衡温度 本文将按出口合成气组成确定的 水煤气反应平衡常数实验值与理论值进行分析比较 图7 气化过程中系统各部灰渣s E M 图片 万方数据 1 8 6 燃烧 科学与技术第1 5 卷第2 期 微米到十几微米之间 而布袋除尘器中的灰渣并没有 发生熔融现象 由于灰中熔融部分占整个灰渣的比例 很小 因此可以认为高灰熔点煤在13 5 0 气化时的 结渣倾向较弱 不易发生结渣 排渣口堵塞等问题 3 结论 1 对于气流床气化方式 整个气化过程大致可 分为两个阶段 以氧气消耗完毕为分界点 第一阶段主 要以剧烈的燃烧反应为主 反应速度快 第二阶段主要 以较缓慢的气化反应为主 高温有利于气化反应向吸 热方向进行 但当温度高于l3 0 0 时 其温度对煤焦 气化反应速率的影响不如低温时明显 这主要是冈为 煤焦气化反应的控制反应速率在l2 0 0 一l3 0 0 温度 范围内发生转变 由低温的化学反应动力学控制阶段 转变成高温时的扩散控制阶段 2 随着0 C 物质的量比的增加 气化温度升 高 高温有利于气化反应向吸热反应进行 碳转化率升 高 但过多氧的存在 使得合成气中C O 和H O 的含 量升高 c O H 含量降低 从而导致冷煤气效率下降 本实验条件下 最佳o C 物质的量比在1 0 1 2 之 间 相应的最佳气化温度为13 0 0 l3 5 0 3 在气化温度为13 5 0 时 可获得较高的碳 转化率和冷煤气效率 分别为9 0 和4 2 该操作条 件下 高灰熔点煤在气化炉底部和旋风分离器内的灰 渣整体上仍以固态形式存在 灰中只有部分低熔点成 分发生熔融 其熔融部分一般在几微米到十几微米之 间 而布袋除尘器中的灰渣并没有发生熔融现象 由于 灰中熔融部分占整个灰渣的比例很小 因此 可以认为 高灰熔点煤在13 5 0 气化时的结渣倾向较弱 不易 发生结渣 排渣口堵塞等问题 参考文献 1 黄戒介 房倚天 王洋 现代煤气化技术的开发与进 展 J 燃料化学学报 2 0 0 2 3 0 5 3 8 5 3 9 1 H u a n gJ i e j i e F 肌gY i t i 锄 W a n gY 衄g D e V e l o p m e n ta n d p m g r e s so fm o d e mc o a lg 鹊i f i c a t i o nt e c I l r I o l o g y J 如u 蒯 几z 现e m 括竹口 l d 乃c 肿魄 2 0 0 2 3 0 5 3 8 5 3 9 l i nC h i n e s e 2 许世森 I c c c 与未来煤电 J 中国电力 2 0 0 5 3 8 2 1 3 1 7 x us l l i s e n I G c Ca n df 1 1 t u r ec o a l 6 r e de I e c 访cP o w e r J 既 打记尸锄盯 2 0 0 5 3 8 2 1 3 1 7 i nC h i n e s e 3 c o 儿o tA n n eG a e u e M a t c h i n gg a s i 6 c a t i o nt e c h n o l o g i e s t o c o a lp r o p e n 涵 J 加删如阳z 如 肋z c 沈 蛔 2 0 0 6 6 5 3 4 1 9 1 2 1 2 4 李寒旭 陈方林 配煤降低高灰熔融性淮南煤灰熔点的 研究 J 煤炭学报 2 0 0 2 2 7 5 5 2 9 5 3 3 L iH a n x u C h e nF a n d i n c o a lb l e n d i n gt or e d u c et h ea s h f u s i o nt e m p e r a t u r eo fh i g l lf u s a b m t yH u a i 咖c o a l J 如岍 M f 矿饥i 加 f 跏拓钞 2 0 0 2 2 7 5 5 2 9 5 3 3 i nC h i n e s e 5 乌晓江 张忠孝 朴桂林 等 配煤对降低高灰熔融性 煤的三元相图分析 J 洁净煤技术 2 0 0 7 3 6 4 6 7 W uX i a o j i a n g Z h a n gZ h o n g i a o P i a oG u i l i n e ta 1 A n a l y g i s0 fc o a l 舾hf u s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fh i g hf u s i b i l i t yc o a l b l e n d i n gw i t hl o w sw i t l lt e m a r yp h a s ed i a g r a m J 池 n i 愕c D 甜 加蜥 2 0 0 7 3 6 4 6 7 i nC h i n e s e 6 扁晓江 小林信介 朴桂林 等 中国力石炭资源量匕高 融点灰石炭疗灭化7 0 口七灭力梭封 c 第4 3 回石炭 会装谕文集 高知 日本 2 0 0 6 5 3 5 4 W uX i a o j i a n g K o b a y a s h iN o b u s u k e P i a oG u i l i n e ta 1 D i s c u s s i o no fC h i n e s ec o a lr e s o L l r c e sa n dc o a Jg a s i 6 c a t i o n p r o c e s sw i t hh i g l 嬲hf u s i o nt e m p e r a t u r ec o a l c 7 k4 3 C fc D 咖陀胱讥却饥l a o c h i J a p a n 2 0 0 6 5 3 5 4 i n j a p 趴e s e 7 陈鹏 中国煤炭性质 分类和利用 M 北京 化学工 业出版社 2 0 0 1 C h e nP e n g Z C 托删t e 瓜 妇m 螂批越函凡口利阶以汤昭矿 劬i 删ec o 以 M B e i j i n g c h e m i c a lI n d u 8 t r yP r e s 8 2 0 0 1 i nC h i n e s e 8 王洋 吴晋沪 中国高灰 高硫 高灰熔融惟温度煤的 灰熔聚流化床气化 J 煤化工 2 0 0 5 1 7 7 2 3 5 W a n gY 卸g w uJ i n h u A B ha g g l o m e m t i n gn u i d i z e db e d g 鹊i f i c a t i o no nC h i n e s ec o a lw i t hh i g ha s h h i g hs u l f u ra n d h i 曲a s hf u B i o nt e m p e r a t u r e J c o a fC k m 证口f 饥d 竹 2 0 0 5 1 7 7 2 3 5 i nC h i n e s e 9 周静 周志杰 龚欣 等 煤焦二氧化碳气化动力 学研究 I 等温热重法 J 煤炭转化 2 0 0 2 2 5 4 6 6 6 9 z h o uJ i n g z h o uz 嫡i e G 0 n gx i n e ta 1 s t u d y0 fc h a r c 0 2 g a s 击c a t i o n I b yi s o t h e 丌I l a lt h e 玎I l o 目r a v i m e t r y J c o 口f c o m 聊s 如n 2 0 0 2 2 5 4 6 6 6 9 i nC h i n e 1 0 乌晓江 张忠孝 朴桂林 等 高灰熔点煤高温下煤焦 c 0 水蒸气气化反应特性的实验研究 J 中国电机工 程学报 2 0 0 7 2 7 3 2 2 4 2 8 W uX i a o j i 册g Z h a n gZ h o n 髓i 肋 P i G u i l i n e ta 1 E x p e r i m e n t a ls t u d yo ng 鹞i f i c a t i o nr e a c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fC h i n e s eh i g l 衄hf u 8 i o nt e m p e r a t u r ec o 丑l 诵t hC 0 2a n ds t e a ma t e l e V a t e dt e m p e m n 玳 J P 优卯d i 栌矿琥ec S E E 2 0 0 7 2 7 3 2 2 4 2 8 i nC h i n e s e 1 1 w a t k i n s o nAP L u c 衄JP mcJ Ap r e d i c t i o no fp e 卜 f o 丌I l a I l c e0 fc o r 啪e r c i a le o a lg a s i f i e r s J 胁f 1 9 9 1 7 0 5 1 9 5 2 7 万方数据 高灰熔点煤加压气流床气化特性高灰熔点煤加压气流床气化特性 作者 乌晓江 张忠孝 朴桂林 小林信介 森滋勝 板谷義紀 WU Xiao jiang ZHANG Zhong xiao PIAO Gui lin KOBAYASHI Nobusuke MORI Shigekatsu ITATYA Yoshinori 作者单位 乌晓江 WU Xiao jiang 上海理工大学动力工程学院 上海 200093 名古屋大学化学工学科 日本名古屋市 464 8603 张忠孝 ZHANG Zhong xiao 上海理工大学动力工程学院 上海 200093 朴桂林 小林信介 森滋勝 板谷義紀 PIAO Gui lin KOBAYASHI Nobusuke MORI Shigekatsu ITATYA Yoshinori 名古屋大学化学工学科 日本名古屋市 464 8603 刊名 燃烧科学与技术 英文刊名 JOURNAL OF COMBUSTION SCIENCE AND TECHNOLOGY 年 卷 期 2009 15 2 引用次数 0次 参考文献 11条 参考文献 11条 1 黄戒介 房倚天 王洋 现代煤气化技术的开发与进展 期刊论文 燃料化学学报 2002 5 2 许世森 IGCC与未来煤电 期刊论文 中国电力 2005 2 3 Collot Anne GaeUe Matching gasification technologies to coal properties 2006 3 4 4 李寒旭 陈方林 配煤降低高灰熔融性淮南煤灰熔点的研究 期刊论文 煤炭学报 2002 5 5 乌晓江 张忠孝 朴桂林 森 滋勝 板谷 羲纪 陈龙 配煤对降低高灰熔融性煤的三元相图分析 期刊论文 洁净煤 技术 2007 3 6 烏暁江 小林信介 朴桂林 中国 石炭資源量 高融点灰石炭 化 検討 2006 7 陈鹏 中国煤炭性质 分类和利用 2001 8 王洋 吴晋沪 中国高灰 高硫 高灰熔融性温度煤的灰熔聚流化床气化 期刊论文 煤化工 2005 2 9 周静 周志杰 龚欣 于遵宏 煤焦二氧化碳气化动力学研究 等温热重法 期刊论文 煤炭转化 2002 4 10 乌晓江 张忠孝 朴桂林 小林信介 森滋勝 板谷羲紀 高灰熔点煤高温下煤焦CO2 水蒸气气化反应特性的实验研 究 期刊论文 中国电机工程学报 2007 32 11 Watkinson A P Lueas J P Lira C J A prediction of performance of commercial coal gasifiers 1991 相似文献 8条 相似文献 8条 1 会议论文 陈国艳 张忠孝 代百乾 王婧 何翔 黄凤豹 陆成 富氧气流床气化特性实验研究 2008 煤气化技术由于具有高煤炭利用率和低污染排放 近年来得到快速发展 我国煤种灰熔点普遍偏高 约占保有储量的57 无法满足现有液态排渣 气流床气化技术的需要 为扩大该技术对我国高灰熔点煤种的适应性 在1kg h规模的常压富氧气流床气化实验系统上 对我国高 低灰熔点煤在固态排 渣温度范围内 1400 进行了煤粉富氧气化特性实验研究 研究结果表明 随着温度的升高 有效气浓度增大 碳转化率增大 冷煤气效率增大 随 着氧碳比的升高 有效气浓度降低 碳转化率升高 随着停留时间的增大 有效气浓度 碳转化率和冷煤气效率都升高 2 学位论文 焦发存 配煤对煤灰熔融特性和灰渣粘度影响的实验研究 2006 煤炭是我国国民经济发展的重要支柱 在我国一次能源的生产与消费结构中一直占主导地位 煤炭气化是发展煤炭洁净转化的主要技术之一 近年 来 以德士古和谢尔为代表的高温高压液态排渣气流床炉型已广泛应用于煤化工领域 这对原料煤灰的流动温度和灰渣粘度提出了新的要求 我 国煤炭资源丰富 但其中三分之一以上的煤种为高灰熔点煤 淮南煤就是我国典型的高灰熔点煤的代表 大多数煤灰的流动温度大于1500 从而无法 直接应用于液态排渣气化炉 进而影响淮南煤化工发展 如何降低淮南煤的煤灰熔融温度和灰渣粘度以满足气化工艺的要求是首要课题 配煤是 降低煤灰熔融温度和灰渣粘度的有效手段之一 本论文中选用的煤样为四种淮南煤 淮南煤 淮南煤 淮南煤 淮南煤 和三种低灰熔点煤 A B C 淮南煤按一定比例 质量比 分别与低熔点煤相配 对配煤后的煤灰熔融特性和灰渣粘度进行了实验研究 由于目前大部分气流床操作温度控制在 1400 1500 而在实际操作过程中要求原料煤的流动温度 FT 低于气化温度50 左右 所以本实验以配煤流动温度降到1380 为目标来确定低熔点煤 的添加量 通过智能灰熔点仪和高温灰渣粘度计分别测定配煤煤灰熔融特征温度和灰渣粘度 确定了满足气流床操作工艺要求的低熔点煤添加比例 同 时对三种低灰熔点煤与淮南煤相配的降熔效果进行了对比 借助X 射线衍射 XRD 考察了配煤煤灰中矿物形态的变化及其对煤灰熔融特性和灰渣粘度的影 响 得出以下主要结论 1 A煤在淮南煤 淮南煤 淮南煤 淮南煤 中分别添加15 40 70 80 时可以使得配煤流动温度降到 1380 B煤在淮南煤 淮南煤 淮南煤 淮南煤 中分别添加5 20 20 30 时可以使得配煤流动温度降到1380 C煤在淮南煤 淮 南煤 淮南煤 淮南煤 中分别添加5 40 65 70 时可以使得配煤流动温度降到1380 通过比较可以看出 为了使配煤流动温度降到 1380 B煤与淮南煤相配时的添加量与A煤 C煤与淮南煤相配时的添加量相比最少 所以B煤与淮南煤配煤的效果最好 2 煤灰化学成分 温度 和配煤比对配煤煤灰矿物质行为产生重要的影响 随着温度升高 石英 赤铁矿和铁尖晶石等结晶矿物含量逐渐减少 这是由于高温下各矿物之间相互 反应 生成新的矿物质或非晶质的玻璃体物质所致 在弱还原性气氛下 铁易以FeO的形态存在 形成的FeO与偏高岭石发生反应形成铁尖晶石 钙长石 是偏高岭石与氧化钙发生反应的结果 莫来石起增高灰熔点的作用 配煤煤灰熔融温度的变化趋势与通过CaO SiO2 Al2O3三元相图预测的结果一致 三 元相图上温度的非线性分布 可以用来解释配煤灰熔点与单煤灰熔点之间是非线性关系 3 60 淮南煤 与40 B煤相配 50 淮南煤 与 50 B煤相配的配煤煤灰在1380 下的灰渣粘度小于25Pa s 灰渣能顺利从液态排渣气化炉中排出 从煤灰化学组成的角度来看 弱还原性气氛下 煤 灰中Fe2 和Ca2 的含量较高 使得其灰渣粘度相对较低 通过XRD分析结果也可以得出 钙长石和赤铁矿等助熔矿物能降低灰渣粘度 矽线石和莫来石等 耐熔矿物能增加灰渣粘度 3 会议论文 乌晓江 张忠孝 朴桂林 小林信介 森滋勝 板谷義紀 谢浩 陈国艳 煤粉加压气流床气化特性实验研究 2007 为扩大气流床气化对高灰熔点煤的适应性 在25kg h规模的沉降式加压气流床气化装置上 对我国高灰熔点煤进行了气化特性及其灰渣表面熔融特性 实验研究 研究表明 随O C摩尔比的增加气化温度升高 高温有利于气化反应向吸热反应进行 碳转化率升高 但过多氧的存在 导致合成气中CO2含量升 高 冷煤气效率下降 本实验条件下 最佳0 C摩尔比在1 0 1 2之间 对应的最佳气化温度为1300 1350 1350 气化条件下 气化炉底部和旋风分离器 内的灰渣 整体上仍以固态形式存在 只有部分低熔点成分发生熔融 其熔融部分在数 m左右 4 会议论文 李小红 姚润生 李凡 适宜 三高 煤利用的煤气化技术探讨 2009 我国煤炭资源中高灰 高硫 高灰熔点煤 简称 三高 煤 所占比例较高 开发高效 洁净的 三高 煤加工技术对我国煤炭资源的可持续发展和 利用有重要意义 本文通过对 三高 煤煤质特点进行分析 结合国内外发展较快的粉煤气化技术 综述了 三高 粉煤气流床气化的可行性 为促进 三高 煤高效 洁净利用提出了积极的建议 5 期刊论文 乌晓江 张忠孝 朴桂林 小林信介 森滋勝 板谷羲紀 WU Xiao jiang ZHANG Zhong xiao PIAO Gui lin KOBAYASHI Nobusuke MORI Shigekatsu ITATYA Yoshinori 高灰熔点煤高温下煤焦CO2 水蒸气气化反应特性的实 验研究 中国电机工程学报2007 27 32 我国煤炭年产量中 1 400 以上的高灰熔点煤约占50 以上 为探索固态排渣方式的高灰熔点煤气流床气化 文中选出具有代表性的3种高灰熔点煤种 和1种低灰熔点煤种 在TGA 51H型高温热天平上进行了煤焦 CO2和煤焦 水蒸气气化反应特性的实验研究 并利用SEM考察了气化条件下煤焦及灰的微观结 构 实验结果表明 在煤焦 CO2 H2O反应过程中 反应速度明显表现出高温区域的扩散反应和低温区域的化学反应 无论在1 273 1 573 K的低温区域 还是 在高于1 573 K的高温区域 反应速率随燃料比的增加而减小 低灰熔点煤在高温条件下 气化反应速率随温度的升高变化不大 有时甚至略有下降 对于高 灰熔点煤种其气化反应速率随温度的升高仍继续升高 6 学位论文 顾菁 煤焦和其它高碳物料高温气化反应特性的研究 2008 大规模高效气流床煤气化技术目前已成为现代煤气化技术的主流 本文在接近气流床气化条件下 研究了不同煤种 不同相态炭化焦和飞灰炭的气 化反应特性 主要内容如下 在热解温度为800 1400 慢速和快速热解条件下 采用高温马弗炉 小型快速落下床试验装置制备了淮南煤 贵