气化影响

气化影响（精选12篇）

气化影响 篇1

摘要：目前煤炭气化技术作为清洁、高效利用煤炭的先进技术之一是我国能源领域的重要发展对象,煤的气化是利用气化剂将煤及其干馏产物最大限度的转变为煤气的过程。本文是利用热重分析法对褐煤进行非等温气化,研究褐煤在CO2气氛下的气化特性,并且进行了相应的分析。实验结果表明,在非等温条件下,通过FT-IR的分析得到不同热解温度的半焦物理化学结构的特点。

关键词：褐煤,煤气化,非等温热重技术,热重分析

煤炭在我国能源生产与消费结构中一直占主导地位[1],煤炭的开发和加工利用已经成为我国环境污染物排放的主要来源。因此,发展洁净煤技术、提高煤炭利用率是我国能源发展战略的必然选择。作为洁净、高效利用煤炭的先进技术之一的煤炭气化技术是我国能源领域的重点发展对象[2]。

煤的气化是利用气化剂将煤及其干馏产物如半焦、碎焦、焦炭的有机物最大限度的转变为煤气的过程。所用的气化剂为水蒸气、空气(或氧)、氢气及其他物质的结合氧将煤中的碳转化为可燃性气体,它是一个热化学的过程,这一过程称之为煤的气化。煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可[3]。

常用的煤气化工艺一般分为3种类型:移动床(有时也被称为同定床)流化床和气流床:相比而言,气流床气化炉是最清洁,也是最高效的煤气化类型[4]。

1 实验样品

1.1 样品的制备

本实验所采用的样品为神华低阶煤,实验过程中所需要样品的制备过程如下:

(1)将样品通过密封式破碎(缩分)机粉碎。

(2)把粉碎后的样品用自动标准振筛机取粒径为100~200目。

(3)将筛好的样品装袋,密封备用。

1.2 样品的工业分析

2 实验设备与实验方法

2.1 实验设备

BGZ-140电热鼓风干燥箱,常州诺基仪器有限公司;PCI180150密封锤式破碎机,镇江市科瑞制样设备有限公司;SCH-4自动标准震筛机,上海宝蓝有限公司;Nicolet i S5傅立叶变换红外光谱仪,赛默飞世尔科技有限公司;Diamond TG/DTA6300热重分析仪,美国PE公司。

2.2 实验方法和实验内容

本实验采用非等温热重分析:

(1)首先通入N2升温速度为100℃/min分别升温至300℃,400℃,500℃,600℃。

(2)对不同热解温度得到的半焦通入CO2进行气化,升温速率为10℃/min至1000℃。

3 非等温气化TGA实验结果及分析

3.1 半焦气化TG,DTG曲线分析

对于200~600℃的半焦气化曲线因为做一个图的趋势相似不好对比,所以做两个图来对比。

图1 200~400℃半焦气化曲线

图2 400~600℃半焦气化曲线

图1和图2是根据实验数据应用origin软件做出的[5],分别代表200~400℃半焦气化曲线和400~600℃半焦气化曲线。从图1和图2可以看出两个图像的趋势一样,随着温度的增加,失重在减少。

3.2 200~600℃半焦TG/DTG曲线

图3 非等温气化200℃半焦的TG,DTG曲线

图4 非等温气化300℃半焦的TG,DTG曲线

图5 非等温气化400℃半焦的TG,DTG曲线

图6 非等温气化500℃半焦的TG,DTG曲线

图7 非等温气化600℃半焦的TG,DTG曲线

根据图3~图7是非等温气化200~600℃下半焦的TG,DTG曲线,每个图都有三个峰值,第一个峰值是脱水,第二个峰值是脱气,第三个峰值是气化。

3.3 非等温气化原煤、300℃、500℃半焦TG/DTG曲线

图8 非等温气化-原煤,300℃,500℃半焦的TG曲线

根据图8中所显示的可知原煤的失重效果比较好。

图9 原煤、300℃、500℃半焦DTG

从图9可以看出,从第三个峰值的大小来看气化速率最大的是300℃半焦。

3.4 FT-IR分析

如图10所示,在原煤气化震动伸缩峰值为3694.94 cm-1时,原煤中有游离的OH,醇类、酚类和有机酸类,而500℃半焦和1000℃焦炭在此处峰值却消失了说明这种官能团已经随气体释放没有了。在原煤,气化震动伸缩峰值为3409.53 cm-1时,原煤中有酚、醇、羧酸、过氧化物、水中的OH伸缩振动,而500℃半焦和1000℃焦炭在此处峰值却减弱了,说明这种官能团已经随气体释放了,在原煤气化震动伸缩峰值为2922.59 cm-1时,原煤中有环烷或脂肪族中的CH3反对称伸缩振动,而500℃半焦和1000℃半焦在此处峰值却消失了说明这种官能团已经随气体释放没有了。在原煤,气化震动伸缩峰值为1602.56 cm-1时,原煤中有醌中C=O的伸缩振动,而500℃半焦和1000℃焦炭在此处峰值却减弱了说明这种官能团已经随气体释放了。在原煤,气化震动伸缩峰值为1384.64 cm-1时,原煤中有CH3对称弯曲振动,而500℃半焦和1000℃焦炭伸缩峰值为788.74 cm-1时,原煤中有3个相邻H原子被取代的苯环中CH的面外变形振动,而500℃半焦和1000℃焦炭在此处峰值却消失了说明这种官能团已经随气体释放没有了。

从总体看出气化过程中所有的环烷,脂肪族,亚甲基CH2,芳香C=C,苯环类化合物基本会在CO2气氛下1000℃后随挥分析出。表现为所属波段的吸收峰的强度均不同程度有所减弱。

图1 0 红外谱图

4 结论

(1)在非等温气化实验中得出200~600℃半焦的气化曲线趋势是相同的,都是随着温度的升高失重在增大,从DTG曲线上可以看出热解分为三个阶段分别是200℃前脱气,300~600℃进行活泼热分解,700~1000℃煤样中的炭被CO2气化。

(2)根据红外谱图可看出,在N2气氛下热解后得到的半焦中以及CO2气化产物中,OH物质,酚,醇,羧酸过氧化物,环烷,脂肪族,亚甲基CH2,芳香C=C,苯环类化合物基本消失。

参考文献

[1]孙风伟.煤气化技术研究与发展[J].辽宁化工,2010,35(5):526-528.

[2]徐振刚.美国洁净煤技术项目中的IGCC[J].洁净煤技术,1995(2):52-56.

[3]向英温,杨先林.煤的综合利用基本知识问答[M].北京:冶金工业出版社,2002.

[4]沙兴中,杨南星.煤的气化与应用[M].上海:华东理工大出版,1995:237-378.

[5]徐秀军.计算机网络安全思考[J].今日科苑,2009(24):114-118.

气化影响 篇2

在天然气化工设备的管理之中，系统工程技术在其中具有十分重要的作用并且实际的应用性也是非常的广泛，这就需要在实际的管理过程中能够给予充分的认识，通过实际的认识程度的不断加深来实现其价值以及核心的实际发展趋势，最终实现实际工作的不断健全。系统工程主要是将数学、信息学以及运筹学等多门学科的内容相结合，在传统天然气化工设备管理理论的基础上来实现现代管理技术的充分应用。可以根据化学生产的实际流程来对于化学设备的实际放置的位置以及具体的次序来进行科学的设定，通过相对合理性的布局来实现占地面积的减少，同时还能够在最大程度上降低设备运行中所需要消耗的实际成本。还可以利用库存理论、排队理论等科学的理论学说来对化工设备进行更加合理的安排以及科学的调配，通过更加科学而合理的配件计划的制定来对化工设备进行充分的利用，同时也能够面对设备出现故障的时候进行及时性的补救。

1.2网络技术对于天然气化工设备管理的影响

随着信息技术的不断发展，网络技术对于天然气化工设备管理具有越来越重要的影响，通过网络技术能够使得相关的管理工作更加的精细化，进而实现管理效益上不断的提高，同时还能够实现资源的实际利用率不断的提高，实现生产以及建设成本上的不断降低，进而实现化工企业在生产效益上的不断强化，实现工作效率不断的提高。通过网络技术的充分利用能够最大程度上的为天然气化工设备管理提供便利，实现管理技术上的自动化以及信息化，实现资源上的合理优化配置，实现计划工作周期的不断缩短，进而不断的降低实际的生产成本，实现化工企业在经济效益上的不断提高。此外，网络能够实现管理中需要人员数量上的总体确定以及具体的调配，这就样就能够实现人力资源上的合理培养，通过人力的充分利用来实现损失的降低，实现人员分配的合理性以及平衡性。

1.3计算机技术对于天然气化工设备管理的影响

在天然气化工设备的实际管理中，计算机技术具有无可替代的重要作用。通过计算机技术的施工能够实现化工设备管理上的自动化以及科学化，还可以借助数学模型的方式来实现实际问题的解决，实现管理效益上的不断优化。通过设备管理水平上的不断优化能够实现总体生产效率上的更新，利用计算机技术来实现相关数据的科学处理以及分析，制作出更加直观、科学、完善的数学报表，进而为后期工作的有效开展提供重要的参考和保障。总之，利用计算机技术实现了天然气化工设备管理效率的保障，同时还为化工设备的.实际维护、故障排查以及维修管理等工作的进行提供重要的便捷性的保障，在最大程度上实现天然气化工设备管理技术上的避免，实现化工设备管理中所存在的故障实现快速的并且非常准确的查明，针对实际问题来进行维修对策的分析，使得总体的维修工作更加的具有便捷性以及效率性。

2结语

总而言之，现代化技术的发展与运用使得天然气化工设备的管理建设呈现出了一种多样性，这就需要随着经济的不断发展来不断的重视科学技术的重要作用，在实际的工业技术的生产过程中，需要更加充分的借鉴当今先进性的相关科学技术，通过管理水平与生产实际水平的不断提高来实现管理效率的保障。对于先进天然气化工设备管理的现状需要进行针对性的分析，并且结合先进实践中的各项先进的技术来实现管理水平以及生产水平的不同提高，在系统性的分析中实现核心发展方向和发展理念的把握分析，最终实现工作上的改革与创新，实现相关管理制度的不断完善与更新。

气化影响 篇3

【关键词】生物质气化混燃发电；气化炉；自动控制；系统研究

[Abstract]biomass gasification mixed combustion power generation is an effective way to use biomass energy and conventional fossil energy， but also can control the emission of SO2， NOX、N2O and CO， and even toxic pollutants. In the mixed fuel power generation system of biomass gasification， gasification furnace is the core technology of biomass gasification in the equipment， the automatic control technology is a key factor to determine the system stable and efficient operation， efficient and clean utilization of raw materials can. This article is based on the established biomass gasification equipment， combined with biomass gasification + coal coupled power generation technology requirements， starting from the principle of biomass gasification， launch control research for the influence factors of gasification and biomass gasification + coal coupled power generation applications， and gives the design of automatic control of mixed combustion of biomass gasification power generation process gasification furnace.

[Key words] biomass gasification mixed combustion power generation； gasifier； automatic control； system research

引言

如果發电企业能够利用农林废弃物发电，对促进节能减排和合理控制能源消费总量具有积极作用，而采用气化技术产生的生物质可燃气取代部分锅炉用煤，充分利用燃煤机组高发电效率，这种“生物质能气化+煤”耦合式发电方式，生物质综合发电效率在30%以上，高于现有的生物质直燃发电（20～25%），减少了化石燃料产生的污染物排放量，符合火力发电能源结构调整的要求，也能满足国家能源局印发的《可再生能源配额制指导意见》规定非水电新能源发电配额的要求。

1.生物质气化工艺流程

1.1生物质的贮存系统

加工成型的生物质物料，由外界通过运输车辆送到生物质贮存仓库，在贮存前，生物质原料须进行称重、取样。生物质原料品质的关键指标为生物质水分和热值，在生物质贮存仓库内配有装载机，抓斗旋转装置，通过这些装置，生物质被送到进料振动筛，生物质经过振动筛网，过滤掉不合格的生物质料，再通过螺旋输送机，长距离输送皮带将生物质送到加压系进料系统的常压料仓。

1.2加压进料系统

存放在常压料仓的生物质料，通过进料装置和阀门进入到生物质锁斗，锁斗装满生物质料后，通过控制系统用氮气（氮气由公用工程制氮系统供应）对锁斗充压，当生物质在锁斗内压到0.1～0.3MPa时（与气化炉压保持一致），锁斗加压完成，生物质通过下料阀和下料装置，进入到加压给料仓，在加压给料仓的底部，有两组螺旋输送机，生物质料由这两组螺旋输送机分两路进入到生物质气化炉进行持续进料。生物质锁斗在完成卸料后，锁斗将会进行卸压至常压状态，再重新进料，充压，进行下一个循环物料输送，每个小时完成约两次循环，每次进料量可维持气化炉满负荷运行30分钟。

1.3生物质气化炉及气体净化系统

气化炉是整个系统的关键设备。根据操作条件的差别，气化炉分为固定床气化炉和流化床气化炉两种类型。本文建议采用富氧加压循环流化床气化炉，相比常规循环流化床气化炉在处理规模、气化效率、燃气品质等方面具有较为显著的优势。富氧加压循环流化床的加压气化增加了反应的浓度和反应速度，大幅度增加了处理量，且反应温度高，碳转化率95%以上。工作压力在0.3MPa时，如果处理量为530吨/天，加压后发电功率提高2%（折合300KW/h）。在同等装机容量、同等工程条件下，加压气化总体投资比常压循环流化床气化低。

气化炉炉型为流化床，从加压给料仓来的生物质分成两路从气化炉的下部进入炉膛反应区；在气化炉的底部，空气，氧（水蒸气根据生物质成分按比例加入）作为气化剂进入炉膛，生物质在炉膛内和空气，氧气充分混合，形成一种沸腾流化状态（气化反应温度约为700～980℃，气化压力0.1～0.3MPa）；同时，炉内的高温床料也充分起来了传热和传质的作用，加速了气化反应的进程，气化最终生成高温可燃气。

化学方程如下：

主要气化反应：C + O2 → C O2+Q

2C + O2 → 2CO+Q

C + H2O → CO+H2-Q

2CO + O2 → 2CO2+Q

CO2 + C → 2CO-Q

C + 2H2 → CH4+Q

生物质裂解反应：生物质→CO+H2+CH4+N2+CnHm（少量焦油）

因生物质原料含有一定比例的灰分，在气化过程中产生的灰渣，一部分由气化炉底部排出，冷却后送到贮存系统；另一部分则随着可燃气进入到下游分离装置-旋风分离器，进入旋风分离器的高温合成气在离心力的作用下，进行气体和固体分离，固体灰从旋风分离器底部经过冷却后排出，送到贮存系统。可燃气则从旋风分离器的顶部出来，进入到下游的余热回收系统。

表1 气化炉出口典型可燃气组成表

可燃气组成COH2CH4N2CO2H2O焦油量粉尘量

含量%（vol）24.2174.528.613.112.6<2g/Nm3<2g/Nm3

可燃气热值6487KJ/Nm3（1552kcal/Nm3）

1.4余热回收装置系统

经过旋风除尘后的可燃气温度约为850～900℃，气体温度较高，且体积较大，在送入电厂燃煤锅炉前为减小设备體积，降低输送气体管道的设备材质等级要求，同时保证可燃气中的焦油不产生冷凝，高温可燃气通过余热回收装置热量回收的方式降温到400℃左右，余热回收装置生成的低压水蒸汽并入电厂管网系统，气化炉用除盐水由电厂公用系统供应。

1.5可燃气的输送和燃烧系统

经过除尘和余热回收后的可燃气，温度约为400℃，烟气中的焦油在300℃以上成气态，压力（0.1～0.3MPa），气体经过经过在线的气体成分、温度及流量计量计算得出输入锅炉的总热量，再送到燃煤锅炉前独立的燃气燃烧器，通过锅炉燃烧器燃气进入锅炉和煤粉一起燃烧发电。在事故情况下，可燃气可通过紧急的排放火炬及切断系统，如锅炉MFT，气化系统的安全保护动作将触发气化炉紧急停车，气化系统将与锅炉系统切断隔离，可燃气将引至安全区域火炬放空，且系统自动进行氮气置换的保护程序，煤气放散装置设有点火装置和氮气灭火设施。

2.生物质气化过程的主要影响因素

生物质气化反应复杂，气化机理研究较为困难，反应过程受到的影响因素较多。针对既定的气化装置及生物质颗粒，其影响因素主要为气化温度、时间、压力。在生物质气化过程中，气化温度是一个很重要的参数，温度的高低不但会影响产气的速率，而且对物料反应过程中的吸放热等可逆反应也一定的影响，从而最终影响到气化产物分布、产品气的组成、产气率、热解气热值。此外，反应时间是决定二次反应过程的主要因素，一般温度大于700℃时，气化过程初始产物（挥发性物质）的二次裂解受停留时间的影响很大，在8s左右，可接近完全分解，使气体产率明显增加，所以必须考虑停留时间对气化效果的影响。压力方面，采用加压气化技术可以改善流化质量，压力增大，裂解反应加强，产生的焦油量和气相浓度都减小。所以，操作压力提高，一方面能提高生产能力，另一方面能减少带出物损失。

3.过程控制系统

生物质气化混燃发电的生产装置及公用工程等辅助装置都采用现场总线、DCS、EDS和PLC进行监控和联锁。个别辅助装置也可设置常规仪表盘。由于装置中可能泄露可燃气体及有毒气体，也可考虑设有可燃气体检测器及相应的毒气检测器。

3.1气化炉安全稳定运行控制系统

设置一个中央控制台（CCS），中央控制台内设有DCS和ESD操作站、辅助操作站等人机接口，对燃料的输送、加压、进料、气化，余热回收装置和公用设施进行操作控制管理。此外，还应设有计算机系统进行先进控制（APC）和实时优化（RT-OPT）管理。中央控制台集计算机控制、计算机监督控制（SCS）和全装置的管理计算机系统（TCS）于一体。

DCS系统及仪表电源均由不中断供电装置（UPS）供给，要求在外电源断电后，整个仪表及DCS能供30分钟的备用量。仪表空气由电厂配送过来缓冲罐送往气化系统各装置，气化罐容量应满足全装置停电后30分钟用量。

气化装置的重要的安全联锁系统采用三重化冗余系统（即紧急停车系统ESD），对安全联锁系统的关键参数采用3取2表决处理。联锁系统的重要输出采用双电磁阀的结构。ESD系统具备与DCS进行高速通讯的能力，能够及时把联锁系统的工艺参数告诉操作员，又能及时接受DCS的指令。为确保气化炉运行稳定性，控制平台还将对生物质燃料流量中值选择，氧/燃料比参数以及气化炉负荷进行控制和调整。

3.1.1生物质燃料流量中值选择。

生物质燃料流量的控制是采用变频电机调节生物质燃料泵转速来实现。为了增加生物质燃料流量测量的可靠性，对生物质燃料流量设计了中值选择回路。对生物质燃料流量（三个电磁流量计）输入DCS进行计算，取中间值即中值作为生物质燃料流量的最终值。在DCS上可选择上述三个流量或中值为输入值经PID调节控制生物质燃料给料器的转速。

3.1.2氧/生物质燃料比参数。

氧/生物质燃料比的自动控制，采用标准比例功能和内部仪表的比例计算来保证氧/生物质燃料比稳定。氧/生物质燃料比手动给出，经乘法器（生物质燃料流量乘以氧/生物质燃料比）计算出氧量流量，作为氧气单参数控制回路的远程给定。如果生物质燃料流量发生变化，通过氧/生物质燃料比自动控制。根据实测的生物质燃料流量计算出氧量流量，经PID调节后的输出值来控制氧气调节阀的动作。如果氧气流量发生变化，通过氧/生物质燃料比自动控制，计算出相应的生物质燃料流量，经PID调节后的输出值来控制电机转速，使生物质燃料流量按氧/生物质燃料比变化。

3.1.3气化炉负荷的控制。

气化炉生产负荷的控制，气化炉负荷手动给出，为了防止负荷大幅度波动，设置速度限制器，将负荷每分钟的变化限制在一定范围内。为了防止氧气过量，设置高低选择器。在生物质燃料回路上设置高选器，将计算出的生物质燃料量和负荷给定的燃料量作比较，取高者作为生物质燃料回路远程给定的最终值。在氧气回路上设计低选器，将生物质燃料量和负荷给定的生物质燃料流量作比较，将其低者作为氧气回路的给定值。这样当低负荷时，生物质燃料流量大于负荷给定值，被高选器选中，先提生物质燃料流量，经氧/生物质燃料比控制，氧气流量随之变化。当降负荷时，氧气流量低于负荷给定值，被低选器选中，先降氧气流量，经氧/生物质燃料比控制，生物质燃料流量随之下降。

3.2辅助控制系统

辅助控制系统采用PLC控制，并与DCS通过通讯及硬接线连接，在DCS上完成监视及操作。辅助控制系统推荐采用同一品牌的PLC系统以利于运行维护。

3.3紧急操作台

当分散控制系统（DCS）发生通讯故障或操作员站全部故障时，可以通过紧急操作台实现安全停炉。安装在操作台上实现紧急安全停炉所必需的后台监控设备主要有：手动停炉、放空阀、火炬点火等操作按钮，对有可能发生燃气泄漏的位置均设置燃气泄漏报警设备。

总之，针对既定的生物质气化混燃发电系统采用分散控制系统（DCS）控制[包括：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉安全保护系统（FSSS）及电气控制系统（ECS）等]，个辅助系统（制氧、制氮、空压机、除灰及输料等）为随系统带来的PLC控制，在DCS上完成全厂监视及操作完全满足设计需求，为生物质气化混燃发电的推广应用从控制角度提供了一种有益的思路和方法。

参考文献：

[1]张瑞祥.生物质发电气化过程机理分析与建模研究[D].华北电力大学（河北），2008.

[2]李蓉.生物质和煤混合燃烧试验研究[D].华北电力大学（河北），2009.

浅析煤种、煤质对气化的影响 篇4

世界范围内煤炭资源储量丰富,通过气化可提高煤炭的价值,使其成为可与石油天然气竞争来生产高附加值化工产品的原料。气化是煤化工领域的龙头,是煤炭综合洁净利用的关键。新型煤化工产业的广泛发展,使煤气化技术呈现出百花齐放的态势。但没有一种气化技术是极其优秀的,各有利弊,不同气化技术总有与其最适应的煤种、煤质。了解煤种、煤质对气化工艺的影响,对气化技术的选择、生产过程和技术经济有积极的作用。

不同煤种的组成、结构特点和性质差异很大,是影响煤气产量、质量、生产操作条件、消耗指标及气化反应速率等方面的重要因素。

1 不同煤种对气化的影响

1.1 煤种对煤气组分、热值和产率的影响

不同煤种在相同的气化条件下所产生的煤气组分、热值和产率各不相同。煤阶越低,煤气中甲烷和二氧化碳含量越高,一氧化碳含量越低,那么所产煤气热值高低顺序依次为褐煤、烟煤和无烟煤。这是因为煤化程度越低的煤种,挥发分含量越高,热解煤气产率越高,而热解煤气中甲烷的含量高。同时低阶煤种的化学活性高,气化反应温度低也有利于甲烷的生成。

一般而言,煤气产率随着煤化程度加深而增加,因为挥发分低,转变为焦油的有机物就越少,生成煤气的碳量就多,煤气产率增加;同时随着煤化程度的加深,煤气中的二氧化碳含量降低,在脱除二氧化碳后净煤气的产率增加[1]。

1.2 煤种对消耗指标的影响

气化过程的主要反应有水蒸汽的分解反应如式(1)、(2)和二氧化碳的还原反应如式(3):

上述吸热反应均由碳和氧燃烧反应来提供热量。随着煤变质程度的加深,固定碳含量增加,由上述反应式可知气化所用的水蒸汽和氧气量也增加。同时,年轻煤种反应性好,有利于放热反应(如CH4生成反应)的进行,这样就减少了氧气消耗量。

2 煤质对气化的影响

2.1 煤的粒径对气化的影响

不同气化炉对原料煤粒径要求不同。移动床气化炉要求10～100mm且较均匀的煤块,流化床气化炉要求0～8mm细煤粒,气流床则要求小于0.1mm的粉煤。

煤的粒径越小,其比表面积越大,与反应介质的接触面积增大,同时吸附和扩散速度加快,加快了气化反应速率。但粒径过小,会增加气化炉床层阻力和煤气带出物的损失,不利于提高单炉生产能力,而且,会增加水蒸汽和氧气的消耗量。煤的粒径过大,传热速度慢,煤粒内外温差大,在有效的时间内不能完全气化,会引起气化过程叠加,使灰渣中的碳含量增加,降低了碳转化率,降低了煤气产率。再者粒径分布对气化产生很大的影响,如粒径分布范围宽,易造成气化炉加料时出现沟流或风洞,甚至产生偏析现象,影响煤气质量,降低气化强度。粒径分布宽,也会增加气流带出的小煤粒。

2.2 煤中水分含量对气化的影响

一般要求煤中水分含量越小越好,因为水分会增加水蒸汽带走热量,增加氧气消耗,降低气化效率。但对一些热稳定性差的煤,加热时破裂产生煤粉而使出炉煤气带粉尘,而要求煤中带有一定量的水分。同时对于流化床和气流床气化时,煤中水分含量应小于5%,使煤在输送时能保持自由流动状态[2]。

2.3 煤中灰分含量对气化过程的影响

煤中灰分含量高,对气化过程有诸多不利的影响。气化过程中由于部分碳表面被灰分覆盖,减少了碳与气化剂接触面积,使气化速率降低。排出炉外的灰渣中残碳量随灰分含量增加而相应增加,使气化效率和净煤气产率下降。另外煤中灰分含量高,加剧了气化炉和排灰系统的腐蚀和磨损,缩短设备使用寿命。同时灰分高,灰渣带出的显热也会增加,使气化过程热损失增加,增加氧气消耗量,热效率降低。

研究表明,灰分中一些金属氧化物对气化反应有催化剂的作用,氧化物含量越高,催化效果越好,起催化作用的主要是碱金属和碱土金属,碱金属中催化作用最好的是钾,其次是钠。

2.4 硫分对气化的影响

煤在气化时,煤中约80%的硫以H2S、CS2等形式进入煤气中,所以,硫含量高的煤,气化生成的煤气中硫化物含量也高,会加大下游工段净化的成本和负担,而且,硫化物会使催化剂中毒,还会腐蚀设备管道,所以,气化用煤中硫含量越低越好。

2.5 灰熔点和结渣性对气化的影响

煤的灰熔点即煤灰熔融性,一般情况下煤灰中SiO2、Al2O3酸性成分含量高,其灰熔点高。而Fe2O3、CaO、MgO等碱性成分含量高,则灰熔点低。

灰熔点是气化用煤的一个重要指标。对于固态排渣的气化炉来说,一般要求灰熔点越高越好,因为灰熔点低的煤容易结渣,降低煤气质量。对灰熔点高的煤,可采用较高的气化温度,从而提高煤的反应性和反应速率,同时降低了水蒸汽消耗量。相反,对灰熔点较低的煤,为防止煤灰熔融结渣,必须保持气化炉氧化层温度低于灰熔点,需要增加进气化炉的水蒸汽量来维持温度,从而增加了水蒸汽消耗量。对于液态排渣来说,一般要求灰熔点较低为好,当然灰渣的黏温特性也很重要。

煤的结渣性与灰熔点有一定的关系。一般而言,灰熔点越低煤结渣性越强。对移动床气化炉,结成的大渣块会破坏床层的透气性,严重时甚至影响排渣。渣块包裹了未气化的原煤料,使灰渣中的残碳量增加。对流化床来说,即使是少量小块结渣,也会影响炉内的正常有序流化状态。

2.6 煤的黏结性对气化的影响

对于移动床气化炉,如果原料煤在气化炉内黏结成大块,会导致床层气流分布不均匀,工况恶化;对流化床来说,若黏结成颗粒或块,则破坏了正常的流化状态;气流床对煤的黏结性要求不高[3]。

2.7 煤的反应性(化学活性)对气化的影响

煤的反应性是指在一定温度下煤与不同介质(二氧化碳、水)发生化学反应的能力。研究结果表明,煤的反应性一般随原煤变质程度的加深而降低,不同煤种的反应性顺序为:褐煤>烟煤>无烟煤。因为低阶煤的结构疏松,且具有丰富的过渡孔和大孔,则反应的比表面积大,气相扩散阻力小,使气化剂容易扩散到这些反应表面。而且低阶煤中高活性的含氧官能团比例高。另一方面国外研究者发现不同煤种在900℃,1MPa时与CO2的反应速率随碳含量的增加而降低[4]。

但Takarada等对不同煤的气化反应性进行研究分析认为,低煤化程度煤的反应性未必一定高于高煤化程度煤。

一般来说化学活性越高的煤,气化温度也越低,从而有利于甲烷生成反应的进行,降低氧气的消耗量。在相同的气化温度条件下,煤的反应性越高,气化反应速度越快,达到反应平衡的时间越少,能极大提高气化炉的气化强度[5]。

2.8 煤的机械强度和热稳定性对气化的影响

一般来说,高阶煤和中低阶煤机械强度较大,而中等煤化程度的肥煤、焦煤机械强度最小。抗碎能力弱的煤在输送和入气化炉时易产生粉末,使煤气带出损失量增加,还会破坏料层的透气层性能进而影响气化炉的正常操作。

热稳定性差的煤容易在加热时破碎成粉末,阻碍气流的畅通,增加床层阻力和气流带出物损失量,降低气化效率,影响正常操作。

3 结语

不同煤种、煤质与气化技术的配合性、适应性十分重要。不同的气化技术由于气化炉结构、工艺流程和操作条件不同,其适应的煤种、煤质也不同。充分了解气化用煤的特性,结合气化炉的操作条件、能耗、气体成分、碳转化率、有效气产率、环保要求和产品定位综合分析比较,才能做出经济、可靠的选择。

摘要：分析了原料煤煤种、煤质如粒径、水分含量、灰分含量、黏结性及灰熔点等指标对气化过程、气化结果的影响,了解这些影响因素对气化技术的选择、生产操作及技术经济有积极的作用。

关键词：煤种,煤质,气化,影响

参考文献

[1]许祥静,刘军.煤炭气化工艺[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]郭树才.煤化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,2006.

[3]徐振刚,步学明.煤炭气化[M].北京:化学工业出版社,2008.

[4]张庆庚,李凡.煤化工设计基础[M].北京:化学工业出版社,2012.

气化影响 篇5

四、《电气化有关人员电气安全规则》

为保证人身安全，除专业人员按规定作业外，任何人员所携带的物件（包括长杆、导线等）与接触网设备的带电部分需保持2ｍ以上的距离。

发现接触网断线及其部件损坏或在接触网上挂有线头、绳索等物，均不准与之接触，要立即通知附近的接触网工区或电力调度派人处理。在接触网检修人员到达以前，将该处加以防护，任何人员均应距已断导线接地处所10ｍ以外。如接触网已断导线等侵入建筑接近限界危及行车安全时，则必须根据《铁路技术管理规程》的规定进行防护处理。

在带电的接触网下，不准在敞车、平车、罐车等车辆（棚车、保温车、家畜车内除外）上进行装卸作业，不准进行用竹竿等物测量货物装载高度等靠近接触网的作业。

电气化铁路附近发生火灾时，必须立即通知列车调度员、电力调度员或接触网工区值班人员，并遵守下列规定：

（1）用水或一般灭火器浇灭离接触网带电部分不足4ｍ的燃着物体时，接触网必须停电；若使用沙土灭火时，距接触网在2ｍ以上者，可不停电。

秸秆气化炉，不错！等 篇6

编者按：本刊自去年开办秸秆气化炉以来，先后培训学员上千人，许多读者及农民朋友纷纷来电、来函，对这一项目表示肯定，同时，也希望我们加大培训力度，使这一项目造福广大农村。这小小的秸秆气化炉，究竟有何魅力让广大读者及农民朋友如此痴迷呢？我们认为原因有三：①随着农村城镇化的进程加快，广大农民再也不满足于那种传统的生活方式。②生活质量的提高，使广大农村妇女希望摆脱烟熏火燎的生活。③能源环保意识加强，秸秆气化炉化废为宝，既节省能源，又清洁、整齐，何乐而不为？下面，请看一位读者来信：

湖南省汝城县文明乡楼江村九组黄信忠（邮编：４２４１０６）：２００３年"双抢"前，我请村里参加过秸秆气化炉培训的黄小斌制作了一台秸秆气化炉，使用后燃烧效果非常好，家里的稻草、秕谷、玉米、豆类等的秸秆和锯末、刨花以及晒干后的兔子屎都可以作为燃料来烧火做饭，火力像液化气一样旺盛，点火后１～２分钟即可产气。我们４口之家原来每天要烧秸秆２０公斤以上，用上秸秆气化炉后，每天只烧４公斤秸秆就可以了，而且厨房特别干净，烟尘少，几乎无气味。改变了过去厨房里烟多灰多的状况，现在我老婆做饭再也不用受烟熏火燎之苦，别提她有多高兴了！

现在我们这里请小黄制作秸秆气化炉的人家还真的不少呢，看着他天天忙着做炉赚钱，我真后悔当初自己没有参加培训，要不然我现在也成为加工制作气化炉的师傅了。

本刊读者服务部与厂家长年举办秸秆气化炉培训。地点：农村百事通读者服务部。费用：面授４８０元，函授４００元。时间：随到随学。其他：向学员赠送一套气化炉专用喷嘴及灶具，学员学成后回去便可生产。同时，凭身份证及学员报名收据，长期向学员优惠供应炉、灶具。联系电话：０７９１－８５１５５７７８５１０３５４款寄：江西省南昌市新魏路１７号农村百事通读者服务部邮编：３３０００２

生料酿酒技术培训

一个亿万农民的双效致富项目

一个通过国家食品质量检测中心及卫生监督部门检测合格的产品

一个中国酿酒工业协会列为酿酒行业的推荐产品

一个获得国家级金奖的产品

由专利发明人，酿酒大王--胡顺开工程师研制发明的"雅大牌"生料高产酒曲及生料酿酒技术，在全国推广８年多，经２万多家用户使用，效果良好。为推广、普及这一优质产品及先进技术，应广大读者要求，我刊读者服务部，继２００１年推出"雅大牌"酒曲后，今春隆重推出生料酿酒技术培训。现将有关情况介绍如下：

一、酒质好、口感醇香生料酿酒酒质的好坏关键在酒曲，目前某些培训单位的生料酿酒，多采用酶型酒曲，虽然产洒量较高，但酒中有一股异杂味，很难闻，技术上无法处理，酒销售困难。而"雅大牌"生料酒曲属纯生物型酒曲，它继承了传统酒曲的科学配方，结合现代高科技生物发酵技术研制而成。用"雅大牌"酒曲生产的酒，口感醇香，喝后口不干、头不痛。

二、产量高１００公斤大米产５０度白酒９０～１００公斤（玉米可产６５～７５公斤）。

三、投资小、效益好生料酿酒改变了几千年传统酿酒方法，原料不需蒸煮，直接将生粮（生大米、玉米、高粱、小麦等）加水加酒曲发酵产酒，新办酒厂只需几百元至几千元不等，便可投产，酒糟糖化后变成高蛋白饲料，酿酒加养殖，双效双收。

四、培训方式

１．培训种类及费用：培训仅设面授，面授费每人次６８０元。

２．面授时间：每月３期，每期２～３天，逢５日、１０日、２５日开学。

３．报名方法：参加培训的读者，请将面授费６８０元直接汇至我刊读者服务部，并在汇款单上注明详细要求，以便及时寄发面授培训通知。

气化影响 篇7

一、工艺烧嘴寿命周期的确定

在四喷嘴气化炉工艺烧嘴生产使用过程中, 一般是将一组烧嘴的前期使用寿命周期平均值作为计划检修的参考周期, 然而在不同的工况下, 工艺烧嘴的寿命周期会存在巨大的差别。通常判定工艺烧嘴失效的主要依据是:外氧喷头冷却水水室严重龟裂;煤浆喷头出口出现不同程度的磨损, 并且内孔壁出现沿轴向的裂缝;中心氧喷头出口内孔磨损并有明显断层腐蚀现象, 以及冷却水盘管焊缝出现腐蚀断裂等。这些因素的存在将判定工艺烧嘴实效, 生命周期结束, 应立即对其进行更换, 否则会对生产造成一定的安全隐患。

二、影响因素分析

1.喷头材质、环隙对烧嘴寿命的影响

现今煤化工企业的四喷嘴气化炉工艺烧嘴的材质多数为GH 188合金, 其中尾管及冷却盘管的材质为Inconel625;GH 188合金具有良好的耐高温的物理化学性能, 融化温度在1300~1360℃, 通常这类合金被用在航空发动机制造上, 航空制造零部件加工对温度的控制极为严格, 保证零件的强度和抗氧化程度。但是笔者在生产实践中经过长期多次的观察发现, 四喷嘴气化炉工艺烧嘴在使用一段时间后会出现严重腐蚀及龟裂现象, 工艺烧嘴使用寿命远远达不到预期的烧嘴生命周期, 短期内烧嘴失效。针对这一现象, 笔者曾查阅有关资料对烧嘴喷头间隙进行调整, 缩小中心氧喷头与煤浆喷头, 煤浆喷头与外氧喷头的之间的环的间隙, 使其能通过加大烧嘴外氧头端面到一次燃烧高温区的距离来降低烧嘴外氧头端面的烧蚀速度, 延长烧嘴的使用寿命。但是经过调整后效果并不是很明显, 其结果是环隙调整后的烧嘴外氧喷头端面烧蚀情况有所好转, 但煤浆喷嘴的磨蚀速度却急剧加快。

2.原料煤成分对烧嘴寿命的影响

水煤浆气化的首要工序是将原料煤制成煤浆, 所以原料煤需要具有良好的成浆性。此外, 还要保证原料煤的灰分以及灰熔点要和气化炉的结构、性能相匹配, 以达到气化生产的经济性要求。一般情况下水煤浆气化对温度条件及原料煤灰分要求的较为严格, 其中, 灰熔点温度要控制在1200℃以下, 原料煤灰分控制在11%~14%, 只有满足这些生产条件, 才能生产出优质的产品。笔者在原料煤配比相对稳定的情况下对生产现场进行跟踪调查记录, 并得出以下结果:低灰分煤生产中其烧嘴的使用寿命要高于高灰分煤工艺烧嘴的使用寿命;气化炉原料煤灰分与烧嘴的腐蚀情况, 即工艺烧嘴的使用寿命有着直接的联系;具体表现在, 以高灰分煤做原料时, 烧嘴内氧喷嘴及煤浆喷嘴前部出现明显快速变薄现象, 并且煤浆喷头烧蚀明显, 喷头内侧肩部出现明显的纵向裂纹。外氧喷嘴端面烧蚀现象也较为严重, 出现密度较大的放射性裂纹, 同时烧嘴前端面的材质也发生明显的组织改变特征, 颜色发黑, 切开组织改变部分会发现没有金属光泽, 韧性下降。以低灰分的煤作为原料煤时, 发现烧嘴喷头磨损程度没有发生明显改变, 但是喷头的烧蚀程度明显降低;通过实验分析最终得出初步结论, 原料煤的灰分高是导致工艺烧嘴寿命缩短的重要影响因素之一。

三、改善措施及建议

通过上述实验分析得出原料煤灰分高、灰熔点高容易使气化炉运行中产生结焦现象, 进而影响工艺烧嘴的使用寿命。为了避免气化炉结焦影响烧嘴使用寿命, 应严格控制气化炉操作炉温, 这是延长工艺烧嘴使用寿命的重要途径。具体可通过以下几项措施来延长烧嘴的使用寿命。

1. 烧嘴外氧喷头厚度变化引起的应力集中破坏问题。

处理好外氧喷头部位结构不均匀情况, 在烧嘴维修过程中调整烧嘴头部等各部位厚度, 降低不同部位间的厚度差, 延长厚薄连接部位的轴向长度。

2.

降低烧嘴的实际迎火面积, 避免烧嘴因气化炉工艺措施的热功率影响烧嘴;在冷却盘管同烧嘴外氧喷嘴头部位的连接焊缝处靠前段盖加装护瓦。此外, 烧嘴在安装时要对其进行检查, 确保气化炉烧嘴与炉膛内的耐火砖完好, 并采取一定的措施将烧嘴和高温焰区进行隔离保护。

3. 提高烧嘴喷头自我冷却能力。

改变烧嘴冷却水盘管在喷头水室的位置, 由侧进侧出改为上进下出方式, 加快冷却水的流通带走大量的热能。以降低烧嘴温度。

4.

为了避免烧嘴运行中局部温度过高, 在保证烧嘴冷却水压不高于气化炉炉膛压力前提下, 尽可能加大烧嘴冷却水流量。

四、结语

由上述可以得知, 影响气化炉工艺烧嘴使用寿命的主要因素是原料煤灰分高及熔点高, 应严格按照生产工艺标准对操作炉温进行控制, 同时要对工艺烧嘴的结构进行改良, 才能有效延长工艺烧嘴的使用寿命。

参考文献

[1]于遵宏, 王辅臣.煤炭气化技术[M].北京:化学工业出版社, 2010:314-319.

[2]于广锁, 龚欣, 刘海峰, 等.多喷嘴对置式水煤浆气化技术[J].现代化工, 2004, 24 (10) :46-49.

[3]钱晖, 周渝生.HYL-Ⅲ直接还原炼铁技术[J].世界钢铁, 2005, 5 (1) :16-21.

气化用水煤浆成浆影响因素分析 篇8

1 水煤浆的质量特征与制备技术

影响水煤浆质量的三大要素是煤质特征、粒度分布以及添加剂。

在煤浆制备过程中, 煤质特征及煤粉粒度分布相对固定, 加入浆总量约1%的水煤浆添加剂方能制得合格的水煤浆, 添加剂选择、配比是制备高浓度水煤浆的关键技术之一, 它直接影响着水煤浆的各项性能。煤浆成浆性、煤浆浓度、煤浆粘度、煤浆粒度、水煤浆的稳定性是评价水煤浆质量的重要指标, 也是水煤浆气化工艺过程的重要影响因素之一[3,4]。

1.1 水煤浆的成浆性

煤的成浆性是指将煤制备成水煤浆的难易程度。成浆性与煤炭本身的理化性质有密切关系, 最显著的煤质因素是煤炭分析基水分Mad、哈氏可磨性指数HGI和氧 (O) 。除此之外, 水煤浆的粒度分布 (级配) 、添加剂、助熔剂、水质、制备条件、温度等对成浆性都有影响。

1.2 水煤浆的浓度

水煤浆的浓度是指浆中所含固体煤炭的重量百分数。浓度直接影响水煤浆的热值, 浓度越大, 水煤浆的发热量越大, 但在高浓度范围内, 水煤浆的粘度将随浓度增大而显著增高, 粘度过大, 对运输不利[5]。在水煤浆气化生产中, 一般水煤浆浓度在59%-65% (wt) 之间。相关研究表明, 如果能提高煤浆浓度维持在64%左右, 即能够满足气化过程用水和煤浆输送系统运行需要, 还能使得同类型装置生产能力明显提高, 带来巨大经济效益[6]。

1.3 水煤浆的黏度

为了便于利用, 在不同的剪切速率或温度下, 要求水煤浆能表现出不同的黏度值。当其静止时, 要求其表现出高黏度, 以利于存放;当其受到外力, 则能迅速降低黏度, 体现出良好的流动性, 也就是具有良好的触变性, 或者说是“剪切变稀”的特性。水煤浆还需要类似于油的黏温特性, 升温后, 黏度明显降低, 易于雾化, 可以提高燃烧效率。

1.4 水煤浆的粒度

水煤浆的粒度分布, 通常又称为粒度级配的分布, 对水煤浆的流变性、稳定性以及燃烧特性影响很大合理的粒径分布还有利于达到较高的水煤浆浓度。一般情况下, 煤炭的最大粒径不超过300μm, 且小于200目 (74μm) 的颗粒含量不小于75%。煤大颗粒间的空隙由小颗粒充填, 小颗粒的空间由更小的颗粒充填, 以保证煤粒间应能产生较高的堆积效率 (一般>70%) , 以形成空隙最少的堆积。

1.5 水煤浆的稳定性

水煤浆稳定性是表示颗粒抗沉降的能力。水煤浆的稳定性是表征水煤浆质量的一项重要指标, 它是指煤浆在运输和贮存过程中, 可保持其物性均匀的一种性质。水煤浆是固、液两相液体, 且属粗分散系, 因此产生固、液分离, 生成沉淀物不可避免。

1.6 水煤浆制备技术

水煤浆制备有干法和湿法两种, 干法磨制由于能耗较大、可控性差等缺点不如湿法磨制使用采用率高[7]。湿法制水煤浆工艺通常包括选煤、破碎、磨制、搅拌与输送等环节, 如图1所示。

2 气化用水煤浆成浆影响因素分析

具有浓度高, 流动性好, 较强稳定性, 良好的剪切稀化效应、没有硬沉淀的高质量的水煤浆是保障气化系统运行稳定的重要条件, 水煤浆成浆影响因素分析及采取措施主要包括以下几方面[8]。

2.1 原料煤的选用

原料煤性质是影响水煤浆成浆性的重要因素之一。水煤浆气化适用烟煤、无烟煤, 原料煤的内水小于8℅, 灰分13℅, 灰熔点低于1300℃。在选用煤种前, 必须对原料煤性质进行系统分析和研究, 其中包括工业分析、元素分析、发热量、硫分、灰成分、煤岩组分、可磨性和煤的表面物理化学性质等。通过原料煤性质分析, 为下一阶段研磨特性试验、添加剂研究和气化试验研究提供基础数据和数据支持具有重要意义。

2.2 级配技术的使用

水煤浆要求具有良好的粒度分布, 使其中不同大小的煤粒能够相互充填, 尽可能减少煤粒间的空隙, 达到较高的“堆积效率”。该项技术简称为“级配”。根据煤的研磨与煤质特性, 将选择性粗磨与超细磨相结合, 通过分级研磨, 优化粒度级配, 不仅可提高水煤浆的浓度, 还可改善水煤浆的流变性, 提高后续气化系统效率, 降低能耗。

2.3 制水煤浆工艺与设备的选择

在给定原料煤的粒度特性与可磨性条件下, 如何使水煤浆最终产品的粒度分布能达到较高的“堆积效率”就需要合理选择磨煤设备与制浆工艺流程。磨煤是水煤浆制备过程中的关键环节, 不但要求产品达到一定的细度, 更重要的是产品应有较好的粒度分布, 只有这样才能保证水煤浆的质量指标达到工艺要求。因此, 磨煤工艺流程、磨煤设备、磨机结构及磨机运行工况是完成制浆任务的重要手段。

2.4 添加剂的选择

添加剂的作用为提高水煤浆质量 (高浓度、低粘度, 具有良好的流动性与稳定性) , 添加剂的品种很多, 在使用时需对原料煤表面物理化学性质仔细研究, 从添加剂分子结构入手, 合理选择合成或复配专用高效添加剂产品, 使添加剂对原料煤有良好的分散和稳定性能。

3 结语

水煤浆作为煤气化过程的重要原料在化学工业中占有重要地位, 制浆技术的不断优化和升级的前提是需要对水煤浆的质量特征、影响因素进行仔细分析, 选定合理的依据和技术方案, 最终实现高浓度煤浆的均匀性、流动性、稳定性而达到生产要求的目的, 并创造良好的经济效益。

参考文献

[1]马园媛.关于水煤浆气化技术在我国的应用发展[J].科技与企业, 2014, (6) :264-264.

[2]段清兵.中国水煤浆技术应用现状与发展前景[J].煤炭科学技术, 2015, 43 (1) .129-133.

[3]王鹏山, 李忠勇.水煤浆的成浆特性研究[J].化工管理, 2014, (15) .102-103.

[4]梁兴, 段清兵, 闫黎黎.褐煤改性与级配成浆特性研究[J].洁净煤技术, 2013, 19 (4) :45-49.

[5]唐凤金, 张宗飞, 游伟等.提高水煤浆成浆浓度的几种方法[J].化学工业, 2014, 32 (6) .27-30.

[6]张博涛, 赵强.提高水煤浆浓度的技术改造[J].西部煤化工, 2014, (1) :19-20.

[7]席志军, 张艳玲.水煤浆制备工艺的技术研究[J].企业导报, 2014, (19) .102-103.

气化影响 篇9

内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司利用内蒙古锡林浩特胜利煤田的褐煤作为原料和燃料, 选择固定床干法排灰纯氧碎煤加压气化、低温甲醇洗净化、镍基催化剂甲烷化等技术生产代用天然气。设计规模为公称能力1200万Nm3/d。生产的产品为40亿方/年代用天然气, 焦油、粗酚及其他副产品。主产品天然气采用长输管道输送至北京、赤峰、承德等沿线城市。

该项目于2009年8月30日开工建设, 2011年8月26日气化炉空气点火成功, 2012年7月全部流程贯通。

2 萃取在煤气水处理过程中的位置

在煤气化废水的处理过程中, 酚氨回收工段处在煤气水处理过程中的核心位置, 酚氨回收处理效果的好坏, 直接决定污水的最终处理效果。因此, 酚氨回收是煤气水处理过程的瓶颈。

酚氨回收工段的主要作用是降低煤气化废水中的COD、总氨、油含量等, 也能除去煤气化废水中的挥发性气体NH3、CO2、H2S等其它气体。煤气化废水中的COD高主要是酚类物质含量高导致的, 因此, 脱除废水中的酚类物质是降低煤气化废水COD最直接、有效的途径。脱酚采取的是萃取工艺, 萃取效果的好坏决定了废水中COD的大小, 萃取又是酚氨回收处理废水的“咽喉”。

3 影响萃取效果的因素

3.1 萃取剂的选择

在煤气化废水处理过程中用到的萃取剂有:

(1) 云南解放军化肥厂:中油萃取;

(2) 河南义马气化厂:老工艺, 醚萃取;

(3) 哈尔滨气化厂:新工艺, MIBK萃取;

(4) 南非萨索尔公司:醚萃取;

(5) 克旗煤制气项目:新工艺, 醚萃取。

根据煤气化废水的成分组成, 选择合适的萃取剂[1]。二异丙基醚作为萃取剂提取废水中的酚类物质, 工业应用较多, 取得了丰富的经验和成功的先例。以下是各种萃取剂的理化性质 (表1) 。

综合考虑煤气化废水中的酚类物质含量、萃取剂对酚类物质的分配系数、萃取剂在废水中的溶解度、萃取剂回收的难易程度、萃取剂不与产品发生反应、与原溶液易于分离、能耗的高低、经济效益等因素综合考虑, 选择一种合适的萃取剂[1]。

3.2 pH对对萃取的影响

对于酚的萃取当pH值大于8.5时, 分配系数急剧下降, 其主要原因是在PH值较低的情况下, 污水中的一部分酚可由离子态转变为分子态, 从而有利于萃取。

3.3 温度对萃取的影响

(1) 在温度不影响产品质量的前提下, 可以适量增加萃取温度, 加快分子的热运动, 延长萃取时间。

(2) 过高的萃取温度, 可能改变溶剂或者原溶液的物理性质, 使得溶剂在原溶液中的溶解度增大, 反而降低了萃取效率。

(3) 选择合适的温度, 对萃取效率的影响也不容忽视。二异丙基醚为溶剂萃取煤气水中的酚类物质, 最佳的萃取温度为35—45℃。

3.4 萃取时间对萃取的影响

合适的萃取时间也是影响萃取效率的重要原因之一。萃取时间过短, 溶剂与原溶液未充分接触, 致使原溶液中部分酚类物质未接触到溶剂, 从而继续留在原溶液中[2]。原溶液带走的总酚量过大, 萃取不完全, 降低了萃取效率。萃取时间过长, 会增加设备的投资。

萃取剂量、萃取级数和分配系数对萃取的影响

设:V为原溶液的体积, w0为萃取前化合物的总量, w1为萃取一次后化合物的剩余量, w2为萃取二次后化合物的剩余量, wn为萃取n次后化合物的剩余量, S为萃取溶液的体积, K为分配系数。

由上述公式可得:溶剂用量越大, 萃取效果越好。萃取级数 (次数) 越大, 萃取效果越好。分配系数越大, 萃取效果越好。通过计算, 克旗煤制气项目的污水萃取级数为4级。

3.5 萃取塔类型对萃取的影响

在煤化工领域酚类物质的萃取主要是采用转盘萃取塔和填料萃取塔这两种。义马气化厂采用的萃取塔为转盘萃取塔, 大唐克旗煤制气采用的萃取塔类型为填料萃取塔。其中, 转盘萃取塔的效率高, 但是需要消耗电能转化为用于搅拌的机械能。在一定的搅拌速度下, 随着搅拌速度的增加, 液滴尺寸越小, 分散相的滞液量越大, 则在萃取塔内提供的相际接触面积越大, 对传质越有利, 萃取效率增大。

填料萃取塔就是在塔内装有一定数量的填料, 为传质过程提供气、液 (或液、液) 两相充分的接触面, 并为提高其湍动程度创造条件, 以利于传质。它们应能使气、液接触面大、传质系数高, 同时通量大而阻力小, 并在结构上还要有利于两相密切接触, 促进喘流。克旗煤制气项目使用的是规整格栅填料, 萃取效率高, 萃取剂与酚水的体积比为1:7, 萃余液中总酚含量≤500mg/L。

4 结语

根据煤气化废水的性质, 选择合适的萃取剂和萃取塔类型, 决定着萃取的结果。二异丙基醚作为一种工业应用成熟、实际应用经验丰富的酚类物质萃取剂, 被广泛地用于酚类物质的萃取工程中。在萃取过程中, 控制住萃取系统的温度、p H值、萃取时间、萃取剂的量等一些因素, 就能使萃取后的煤气水中总酚含量、COD等指标符合进入生化处理系统的水质要求。

摘要：中国的煤化工事业发展的如火如荼, 然而大量煤化工废水经过处理后排放到自然水体中, 造成了水污染。克旗煤制气公司的废水经过处理后补充到循环水体系中, 实现了环境与效益的双丰收。煤气化废水要想回用, 脱酚和除油是关键, 本文根据克旗煤制天然气公司的实际运行情况, 分析了影响二异丙基醚 (溶剂) 萃取煤气化废水中酚类物质效果的因素。

关键词：二异丙基醚,萃取,酚类物质,影响

参考文献

[1]林屹, 秦炜, 黄少凯, 等.溶剂萃取法处理苯酚稀溶液及其废水的研究[J].高校化学工程学报, 2003, 17:261-265[1]林屹, 秦炜, 黄少凯, 等.溶剂萃取法处理苯酚稀溶液及其废水的研究[J].高校化学工程学报, 2003, 17:261-265

气化影响 篇10

1 GE水煤浆气化技术系统流程

(1) 制浆系统制浆系统主要用于生产水煤浆。有一定粒度大小的粒煤经称重、计量后进入磨机破碎, 并与水混合, 达到一定粒度标准和水浆比, 形成合格的水煤浆, 送入煤浆泵。同时为了改善煤浆的成浆性, 在研磨过程中, 按照一定比例加入各类添加剂改善煤粒表面性能, 使水煤浆均匀, 从而提高不同煤的成浆性能。

(2) 粗煤气系统水煤浆经低压煤浆泵进入煤浆槽, 然后经高压煤浆泵加压后与高压氧气在德古士烧嘴雾化喷入炉内, 在燃烧室内1400摄氏度的高温下发生复杂的氧化反应气化形成粗煤气及炉渣。生成的粗煤气及炉渣经激冷环和下降管进入激冷室, 进行冷却, 并将粗煤气与炉渣分离。炉渣经冷却后, 由炉底排除;粗煤气经初步冷却后, 仍有较高温度, 并与吸收高热的冷却水形成的水蒸气结合, 形成混合气体, 一起排出气化炉, 进行洗涤、冷却、分离等工序, 将混合气体中的灰、碳粒等固体杂质分离。

(3) 烧嘴冷却系统德古士烧嘴是GE水煤浆气化技术的核心设备。经高压煤浆泵加压的水煤浆与高速氧气在烧嘴中充分混合雾化, 提高气化反映效果。同时为避免烧嘴长期高温下运行导致损坏和故障, 系统建立了一套水冷系统, 保护烧嘴的安全, 并设置了安全联锁控制, 一旦烧嘴故障, 系统则进行紧急停车。

(4) 锁斗系统炉底的炉渣, 首先进行破碎。为了保证生产的连续系, GE水煤浆气化技术, 采用锁斗系统通过设置自动循环控制系统, 定期收集炉渣。同时, 锁斗系统采用隔离法进行排渣。通过将气化炉隔离, 先进行收渣、隔离封闭、减压清洗、排渣、充压、解除隔离封闭, 每个循环半小时, 通过此法循环, 保证了气化炉的连续运行和持续排渣。

(5) 水处理系统由于激冷过程中需要利用到大量的水, 并产生含固量较高的废水。为避免系统在运行中产生的废水较多造成污染和浪费, 循环和水处理系统是不可或缺的。系统运行产生的废水经闪蒸、沉降等过程将固体物质分离出去, 将水回收循环利用。

2 GE水煤浆气化技术特点

(1) 煤种容纳性强GE水煤浆气化理论上接受各种煤种作为燃料, 其中含水、含硫、含灰较高的煤种均可以使用, 同时可以接受粘结性较高的煤种。由于原料煤进入磨机研磨制浆前经过破碎机破碎, 因此对煤种的粒度也不受限制。

(2) 碳转化率高GE水煤浆气化技术, 通过制浆系统的制浆作用、德士古烧嘴的雾化作用, 提高初煤转换成粗煤气的气化的效率, 提高煤的燃烧效率, 在炉内历经多次化学反应, 将煤中的碳转换成二氧化碳的反应, 有效的将煤中的碳进行利用。碳综合转化率一般可达93%左右。

(3) 热量回收率高GE水煤浆气化反应时, 首先煤粉裂解释放出挥发成分, 并在高温高氧下迅速燃烧, 释放大量热, 然后焦油等物质一方面燃烧形成一氧化碳、二氧化碳等气体, 另一方面与水蒸气反应形成氢气等可燃气。此过程既是吸热反应又是放热反应。充分利用了热量。同时, 由于GE水煤浆气化反应温度高 (1400度左右) 、压力大 (2.0~8.5MPa) , 经气化炉形成的粗煤气在经过激冷室后形成的高温、高压的粗煤气, 经激冷降温, 将热量传递给激冷水, 其中的热量, 具有较高的回收利用价值。可以充分利用其高温特性用于联合发电及供热取暖。

(4) 污染物排放少、水循环利用率高由于GE水煤浆化技术在高温下进行, 将焦油、酚等大分子烃类经二次高温燃烧反应, 转化成可利用的燃料, 减少了排放的废气中的有害物质。气化过程中, 由于在高温高压下进行, 充分反映, 因此产生的固态熔渣及灰分较少。通过锁斗系统的运行, 自动循环控制, 定期收集, 进行处理有效控制废弃物及粉尘的排放。同时, 系统充分利用了黑水和灰水, 进行闪蒸降温浓缩处理, 并对处理后的水作为激冷水等进行循环利用, 增加水的循环利用率, 减少了废水的排放, 同时废水中的主要成分简单, 易于处理。

(5) 生产连续性好GE水煤浆气化技术, 采用水煤浆, 物料易泵送, 易连供。同时采用锁斗系统实现连续排渣。排渣时不影响气化炉的运行, 增强了生产的连续性, 克服了以往技术方法需要间歇性排渣的缺点。同时系统的控制系统先进、可靠, 保证了运行的稳定性, 使连续生产时间达到了50天小时左右。

(6) 操作性好, 可靠性高由于GE水煤浆气化技术采用外部制浆, 内部气化, 各操作环节独立性强, 同时由于气化炉内结构简单, 炉内无机械传动等装置, 操作性好, 可靠性高。

3 GE水煤浆气化技术的重要影响因素

(1) 煤质的影响煤炭质量的好坏直接影响气化装置的运行和企业效益。由于煤质的不同, 从而直接导致气化效果及冷煤气质量。一般情况下, 含水、含硫、含灰较高的煤种, 其气化的效果较差, 气体组分也往往不是很好。煤料的煤质好、热值高、强度低、灰熔点低、低灰份及拥有较好的粘温性等等, 往往气化控制、效果及产生的气体质量较高。

当煤质含灰较高时, 气化过程中, 灰分消耗煤分反应过程中所释放的热, 用于灰分的升温、融化及转化, 从而降低冷煤气质量。高灰分导致大量的灰渣的外排, 增加锁斗工作量导致故障;增加灰渣对耐火材料的侵蚀磨损, 造成材料的老化;导致黑水中的固含量增加, 加重黑水对管道、阀门等各设备的磨损。

(2) 水煤浆的影响水煤浆的质量对气化反应起着极大的作用。较好的水煤浆具备浓度高、稳定性好, 流动性强等优点, 同时还要求有适中的水煤比。较差的水煤浆往往导致气化效果不佳, 冷煤气体质量差等问题。

(3) 助熔剂的影响由于德古士气化要求温度在煤的灰熔点以上, 高灰熔点煤质要求较高的操作温度。因此造成耗氧量的增加以及对气化环境、耐火材料的要求会提高。为降低运行成本, 提高设备寿命, 通常采用增加助燃剂的方法来降低灰熔点和采用石灰石作为助熔剂改善低质煤, 降低灰熔点。

(4) 氧煤比的影响氧煤比一般用氧原子和碳原子比表示, 实际生产中氧煤比指的是氧气和水煤浆的体积比, 氧煤比是控制气化炉内反应温度的重要参数, 直接导致气化炉温度高低。当氧煤比增加时, 致使气化炉内温度升高, 提供更多的热量, 促进气化作用。当氧煤比达到一定程度, 达到过氧平衡, 导致冷煤气中CO减少, CO2增加, 导致冷煤气质量下降。同时由于温度过高, 易导致部分设备出现过高温反应, 发生损害使用寿命甚至故障。

当氧煤比降低时, 导致氧气不足, 致使在气化过程中, 碳元素不能被完全利用, 导致煤质、焦油、酚类物质发生不完全氧化反应, 形成碳粉。同时氧不足也导致气化炉内温度降低, 加剧不完全反应, 更易导致排渣口堵塞, 造成液态排渣困难, 影响装置的稳定运行。

(5) 压力的影响当增加气压时, 提高了雾化质量, 导致雾化的煤质浓度增大, 加快了气化反应速度, 提高了气化效率和冷煤气的质量, 增加了产气量, 降低后续工作的气体压缩工作的功耗, 节省了总体成本。同时可节省设备体积。当降低气压时, 结果反之, 导致气化效率低、产气量减少, 增加后续压缩工作, 提高了总成本。

4 结语

GE水煤浆气化技术通过煤炭能源的气化处理, 实现了煤炭利用率的有效提高, 同时降低环境污染。GE水煤浆气化技术是高新、清洁技术, 是实现煤炭利用零排放的重要技术, 可以胜任现代煤炭化工产业的最新要求, 是实现煤炭能源清洁利用的里程碑。

参考文献

[1]李健, 陈鲁园, 闫龙, 亢玉红, 马亚军, 尚军飞.GE水煤浆气化技术现状和应用前景[J].当代化工, 2014, 11:2374-2376.

[2]GE水煤浆气化技术的特点及运用[J].化学工业, 2013, 05:40-41.

[3]张磊.GE水煤浆气化工艺改进探讨[J].煤化工, 2013, 02:36-38.

[4]陈金花.GE水煤浆气化过程建模与优化[D].华东理工大学, 2015.

[5]张磊, 汪根宝, 谢东升, 许兆广.GE水煤浆气化全流程模拟[J].化学工程, 2011, 07:78-82.

[6]彭新文.灰分含量对GE水煤浆气化的物耗影响[J].化工进展, 2011, 09:1946-1950.

[7]黎军.德士古水煤浆气化工艺概况[J].安徽化工, 2001, 01:46-49.

[8]高丽.德士古水煤浆加压气化技术的应用[J].煤炭技术, 2010, 07:161-162.

“柴草气化炉”终结了谁 篇11

他从电视上看到广州一家公司柴草气化炉的广告宣传，号称是煤气终结者，一天只需几斤废柴草就可保证一家人做饭、洗澡、取暖等全部能源之需，于是其蠢蠢欲动，千里迢迢来到广州，交了8000元保证金之后成为他们产品的代理商，但后来，该公司托运来的产品根本不具备鼓吹的功效，不但烟子呛死人，而且比土灶还费柴。

我一听，就知道这位老乡上当受骗了，在今年上半年我曾遇到过很多农民关于气化炉公司的投诉，后来，从报纸上看到那家气化炉公司被列入骗子公司名单，再后来，那家公司就仓促注销逃跑了。很显然，现在这家公司，是他们改换了衣装，卷土重来了。

我很同情这位老乡，他媳妇一只眼睛有残疾，跟在他后面，挺可怜的样子。老乡提出退保证金，如果退不了，就用8000元保证金买他们的货，作个了断。我问他买那一堆废铁做什么，他说回去说不定能骗别人。我无言，的确是很朴素的意识。他媳妇倒十分坚定，坚决要求退钱。我的态度非常坚决，一定要他们退钱。

下午，我们一行三人赶到那家公司，公司规模像是挺大，刚刚装修，办公室很多，人来人往，电话此起彼伏，很是热闹。我前年在武昌街道口碰到过一家骗子公司，我有这方面的认知。我观察了一下办公室，里面只有桌椅，桌子上没有电脑也没有任何材料，我心里有数，这是一家典型的骗子公司。

接待我们的是一位姓李的经理，态度很坏，只肯退4000元。老乡犹犹豫豫，他媳妇十分果断，和我一起起身走人。回来后，我们商量第二天到工商局投诉，如果不得解决，再向人民法院起诉。晚上，我写了一份致工商局的投诉材料，通过邮件发给了骗子公司。很快，我收到了骗子公司的电话，威胁说已找到了我的住址。

第二天，我们如约来到工商局，接待我们的是一位姓郑的科长，我们提交了材料，他看后，言词之中多是劝慰和无奈，说他们也没有办法，他最大的能奈是把骗子公司负责人叫过来，由彼此协商，退一个钱是一个，最好接受，否则钱将全部打水漂。专门整顿市场秩序的主管机关竟然这么说，我知道，他们已成了骗子公司的保护伞。

半个小时后，骗子公司的李总来了，与郑科长见了，互打招呼，很热情的样子。所谓李总，就是昨天见过的那位李经理。然后，双方协商，骗子公司只肯退2500元钱，比昨天结果更坏。陕西老乡急了，直接抛出8000元保证金全部购买他们气化炉的意见，骗子公司当然再乐意不过，当场同意。我气不打一处出，郑重告诉陕西老乡要慎重考虑，一堆废铁运回家有什么用处，骗子公司专骗外地人，你回去骗乡亲，于心何忍。并且我告诉他，钱也不退了，货也不要了，我可以一边向上级部门投诉，一边帮他们打官司，一定能为他们争取公道。陕西老乡正在犹豫之际，那位李总用拳头抵住我的腰部狠狠地说，我现在就可以做了你，你信不信。我说你也太嚣张了，这是工商局，还有没有王法？！他继续威胁道，我已记清楚了你的相貌，我还知道你的家庭住址，你好自为之。我说，你尽管威胁，你这样的人迟早要被关进去。争执时，工商局办公室里，几位机关领导在场，无一人制止他们的恶行。看此情形，陕西老乡赶紧在纸上签字画押。事已至此，我只能对陕西老乡说，你自己决定的事，我不能干涉你，但你不要后悔。下午，陕西老乡打来电话，说他带着一大堆破烂设备回家了。我很无奈，只说了一句话，请你回去不要骗别人。

执法者不执法，骗子气焰嚣张，律师无能为力，这是悲哀的一天。直到现在，当我记述这些，我还没能摆脱悲伤的心情。我觉得很对不起那位陕西老乡，还有他可怜的媳妇，我没能给他们提供任何帮助。

气化影响 篇12

煤气化技术是未来煤炭高效清洁利用的关键技术之一, 为我国能源的可持续发展战略提供了重要保障。该技术是指在特定的设备内 (如气化炉) , 以煤或煤焦为原料, 以氧气 (空气、富氧或纯氧) 、水蒸气或氢气为气化剂, 在一定的温度和压力下, 通过一系列化学反应将原料煤从固体燃料转化为CO、H2和烃类等气体燃料, 最终产生的高热值煤气可作为高品质的燃气直接供民用或作为原料供燃气轮机发电使用, 还可以作为合成气加工合成化工产品等[1]。因此, 研究煤气化过程中的主要影响因素, 对改进煤气化技术, 提高煤气热值, 降低污染物排放, 实现煤炭高效清洁利用有着显著意义。

1 煤阶对煤气化过程的影响

煤阶是煤气化反应活性的重要影响因素。张林仙等[2]考察了中国不同地区不同煤阶的6种典型无烟煤焦的气化活性, 实验发现无烟煤焦的水蒸气气化反应活性与无烟煤的煤阶密切相关, 随着无烟煤煤阶的加深, 水蒸气气化反应活性降低。这主要是由于煤化程度的加深会造成煤中碳含量增大, 氢和氧含量减小, 煤内部的缩合芳烃结构增多, 脂肪烃结构减少, 石墨化程度增大, 进而导致其气化反应活性的下降。文献[3-4]也得出了相似的结论。但也有研究者认为煤阶对气化反应活性的影响还有待进一步研究, Takayuki[5]认为低阶煤的气化反应活性不一定总是比高阶煤要高, 因为煤的气化反应活性不仅与煤阶有关, 还与煤内部的含氧基团和无机化合物的含量有关, 随着煤变质程度的加深, 煤的微观结构、表面特性将发生变化, 进而影响煤气化反应特性。

2 内在矿物质对煤气化过程的影响

诸多研究表明, 煤内部所含的矿物质或灰分中的碱金属、碱土金属和过渡金属元素对煤气化反应能发挥催化功效。熊杰等[6]用X射线衍射技术考察了碱金属对煤焦微晶结构的影响, 结果表明:在气化阶段, 作为催化剂的碱金属, 降低了气化反应活化能, 延长了反应速率达到最大值的时间。卫小芳等[7]以水蒸气作为气化剂, 采用热重法在900℃~1 000℃条件下研究了脱碱金属煤外加不同浓度Na Cl和Na Ac的水蒸气气化反应性, 研究结果表明:外加的碱金属均能够降低气化反应过程的活化能, 但Na Ac具有显著的催化作用, 并且随着温度的升高而增强;而Na Cl的催化作用相对较弱, 因此对高Na Cl含量煤可进行洗涤, 改善气化过程的操作性。然而, 煤中矿物质所含的碱金属和碱土金属对气化反应的正催化作用主要在1 000℃以下实现。白进等[8]利用XRD对1 100℃~1 500℃高温下矿物质在弱还原气氛中的变化进行了研究, 实验结果发现高温下部分无定形矿物质发生了熔融, 主要成分为硅铝酸盐, 在煤焦的CO2气化过程中, 熔融的硅铝酸盐与煤焦表面接触并发生化学反应, 与碱金属生成无催化作用的非水溶性化合物, 降低了碱金属的催化作用, 从而抑制了气化反应的进行。此外, 值得注意的是, 硫是对气化反应最为有害的元素, 这主要是由于它可以与过渡金属如铁元素反应生成稳定的硫铁化合物, 从而阻碍了催化反应的进行或者使催化剂彻底失活。

3 工艺条件对煤气化过程的影响

工艺条件是影响煤气化过程的重要因素, 其中主要包括气化温度、压力、升温速率、反应器等。气化温度是影响煤气化反应特性的最重要因素之一。文芳[9]利用热天平实验装置对霍林河、义马、兖州、平朔、神华、大同6种煤焦的水蒸气气化反应特性进行了考察, 实验结果表明:6种煤焦随着反应温度的提高, 气化反应活性均增加。这主要是由于煤本身由数量不均且不等的芳香环组成, 芳香环中的碳碳键受热过程中断裂并与气化剂结合生成CO、CO2和烃类等产物, 且随着温度的升高, 碳碳键获得能量越多, 导致其越容易断裂, 反应程度也就越深。此外, 煤焦水蒸气气化反应过程是典型的非均相吸热反应, 随着反应温度的升高, 反应速度常数增大, 进而反应速率增加, 反应活性增强。同时, 由于温度的升高, 气化剂与煤焦的碰撞、接触机率增加等因素也是造成煤焦反应活性增加的原因。Qinglei-sun等[10]的研究表明, 随反应温度的提高, 镜质组焦和惰质组焦气化反应性均增加, 当温度从850℃升到900℃时, 镜质组焦达到50%的时间从9.1 h减少到4.1 h, 惰质组焦从11.2 h减少到4.6 h。于庆波等[11]利用STA409PC综合热分析仪以等温法对煤焦-CO2高温气化反应进行了考察发现:当气化温度低于煤焦的灰熔点温度时, 煤焦的碳转化率和反应速率随气化温度升高显著增大, 而当气化温度高于煤焦的灰熔点温度时, 煤焦碳转化率和反应速率则变化不太明显, 甚至有下降趋势。可见, 气化反应温度对各显微组分的气化反应活性影响非常明显。

压力对气化过程的影响也不容忽视。R.C.Messenbock[12]等人分别通过测定各显微组分富集物与CO2气化反应产物的收率和气化程度, 考察了压力对不同显微组分富集物气化反应活性的影响。研究结果发现:当压力从0.1 MPa升高到1 MPa时, 稳定组和惰质组富集物的总反应产物收率均降低, 当压力进一步升高时两者均逐渐增加, 而镜质组富集物的总反应产物收率则在整个压力变化过程中均有所增加, 且其总反应产物收率始终高于惰质组富集物。

升温速率对煤焦气化反应的影响显著。周静等[13]考察了升温速率对煤焦-CO2气化反应特性的影响, 研究发现随着升温速率的增大, 气化反应时间缩短, 煤焦转化率提高, DTG曲线向高温方向移动, 峰顶温度和最大反应速率增大。李朋等[14]也得到了相似的结论, 并且认为升温速率存在一上限值, 当达到该值后, 煤焦碳转化率将变化缓慢甚至不再增加, 并且这一上限值随煤种的不同而不同。诸多学者分析认为升温速率造成气化反应特性改变的原因, 可能是由于气化反应模型发生了相应的变化, 即在较低的升温速率下可能是扩散控制, 随着升温速率的增大又逐渐转变成了动力控制, 这势必导致反应动力学参数随之发生改变, 从而使气化反应机理相应地变化。此外, 煤气化反应器对气化反应活性也有着极大的影响。目前煤气化反应器主要有气流床、移动床 (又称固定床) 、沸腾床 (又称流化床) 和熔融床等[15]。选择不同结构的反应器, 就应该要考虑相应煤质参数的煤粉进行匹配, 进而得到的煤气成分和热值也不同。

4 催化剂对煤气化过程的影响

除了上述煤中矿物质本身的催化作用外, 在气化过程中添加催化剂可显著提高气化反应速率, 并使气化产物具有选择性, 从而提高高热值煤气的产率, 有利于实现煤的温和气化 (气化温度降低200℃~300℃) , 降低煤气化过程的能耗以及对设备材料的要求[16]。Qinglei-sun等[12]考察了催化剂对显微组分焦CO2气化反应的影响, 结果表明:添加催化剂对气化反应有很大的影响, 能明显降低活化能, 提高气化速率。目前, 煤气化催化剂主要分为两大类:一类是以碱金属、碱土金属为主的金属氧化物以及金属氢氧化物和盐类, 这一类物质在煤内部的矿物质中也存在;另一类则是过渡金属。Yeboah等[17]通过大量的实验研究, 对常见单组分碱性金属盐的催化活性进行了排序, 结果为:Li2CO3>Cs2CO3>Cs NO3>KNO3>K2CO3>K2SO4>Na2CO3>Ca SO4;过渡金属催化剂对C-H2O和C-H2反应的催化活性顺序为Ni>Co>Fe。此外, 文献[17]的研究显示, 复合催化剂的催化活性明显高于单组分催化剂, 具体为三元>二元>单组分。

5 煤岩显微组分对煤气化过程的影响

煤是由许多有机显微组分和少量矿物质组成的岩石, 煤的岩相显微组分是确定煤类型的重要特征, 其中大部分为镜质组分和惰质组分, 分别占有机显微组分的60%~80%和10%~20%[18], 因此, 在研究煤的气化反应特性时, 应同时考虑到煤的岩相显微组分才能得到较为符合实际的结果。孙庆雷等[19]利用高压热天平对神木煤显微组分半焦在不同温度和压力下的气化反应特性进行了研究, 结果表明镜质组半焦的气化反应活性比惰质组半焦要高;并通过分布活化能模型计算发现:显微组分半焦气化的气化活化能随反应的进行逐渐增大, 镜质组半焦的活化能相对较低, 其气化速率要高于惰质组半焦。然而, 也有研究者得出了与他人截然相反的结论。曹敏等[20]利用TGA-FTIR研究了神华煤有机显微组分富集物的热解和气化反应性, 发现神华镜质组分富集物在CO2气氛下气化反应在850℃~1 050℃之间有明显失重峰, 而惰质组分富集物在900℃~1 040℃之间有明显失重峰, 比较气化反应速度和活化能可知, 惰质组分富集物的气化反应性大于镜质组分富集物。因此, 这也更说明了煤内部结构的复杂性和不均匀性导致了各种有机显微组分气化反应活性有待继续深入研究的必要性。

6 结语