双流化床低温煤热解工艺探索图文精.doc

★煤炭科技・加工转化——兖矿集团煤化公司协办★
双流化床低温煤热解工艺探索*
吕清刚1刘 琦h2那永洁1赵 科1贺 军1
(1.中国科学院工程热物理研究所,北京市海淀区,100190;
2.中国科学院研究生院,北京市海淀区,100190
摘要设计了基于双流化床理论的煤热解工艺。煤在热解炉内热解,热解产生的半焦 进入提升管燃烧或气化。在一套3m高的热态试验装置上采用神木烟煤进行了热解试验,对典 型工艺试验过程进行了分析。考察了温度对热解产物的影响。试验表明,在该系统中,神木煤 经历快速热解过程,热解产生的半焦在提升管中高效燃烧;液态产品收率达17.7%;热解气 产率为10.5%,热值为19.4MI/Nm3;各主要组分体积分数关系为:H2>CH。>CO>COz。 关键词 循环流化床双流化床低温热解工艺 焦油
中图分类号TQ530.2文献标识码A
Experimental research on coal pyrolysis in dual fluidized beds
Lu QingCgan91,Liu Qil~,Na Yongjiel,Zhao Kel,He Junl
(1.Institute of Engineering Thermophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,China;
2.Graduate School of the Chinese Academy of Sciences。Beijing 100080,China
Abstract A process for coal pyrolysis in dual circulating fluidized beds was considered.Coal pyrolyzes in a bubbling fluidized bed reactor,char from coal pyrolysis was then burned in a riser reactor.Experiments on Shenmu bituminous coal was made in a 3m high test rig.Typical experiment process was discussed.Experiments show that Shenmu bituminous coal had a rapidly pyrolysis process,char burned effectively in the riser reactor.Liquid yields of the coal reach 17.7%,and pyrolysis gas yields reach 10.5%,the four main components in pyrolysis gas showed a relation of H2>CH4>C0>C02.
Key words circulating fluidized bed;pyrolysis;tar
1前言
目前,煤炭资源主要的利用形式包括直接燃 烧、气化、热解、直接液化等方式,其中煤炭直接 燃烧占我国总用煤量80%左右。直接燃烧的过程 中,煤中所具有的高品位化学能最终只能转化为热 能,使得能源利用效率低下,而且燃烧过程中释放 出大量C0:、SOx、NOx等大气污染物,造成了 严重的环境问题。随着世界对环境保护意识的加 强,能源梯级利用的概念逐渐深入人心,洁净煤技 术逐渐成为发展趋势如何提高煤炭资源的综合利 用率,发展高效、节能、环保技术成为未来一段时
*中国科学院知识创新工程重要方向项目:煤热解拔 头关键技术及工艺中试研究。
双流化床低温煤热解工艺探索’ 期的主要研究方向。
流化床技术伴随化工产业的兴起出现,近几十 年来已经成功应用于煤炭利用领域。该技术具有煤 种适应性广、煤炭利用率高、污染排放低、经济性 能佳等特点。目前,不少研究者将流化床技术应用 于煤制油工艺的开发中,并取得了成功。工程热物 理研究所在2004年搭建了基于双流化床的煤气化 试验台,并进行了系列热态试验研究。本文在此基 础上进行了双流化床热解工艺的探索,在其中同时 实现煤的热解和半焦燃烧过程,并进行了相应的热 态试验。
2工艺原理与试验装置
2.1工艺原理
双流化床煤热解原理如图l所示。煤加入热解 71
万方数据
炉,在其中与来自于提升管的高温循环物料混合并 被迅速加热,煤在此过程中发生热解,热解气在辅 助气的助推下迅速离开底部高温物料层,并经过高 温分离去除其中飞灰后被冷却,可凝物成为液相产 品被收集,不可凝气体成为高热值煤气做其他用 途。热解半焦通过热解炉与提升管连接装置进入提 升管中部分燃烧,放出热量并加热循环物料,物料 经提升管进入热解炉开始新一轮循环。
高热值煤
气和焦油
辅助气
气
半焦 空气
图1双流化床煤热解原理图
2.2试验装置
根据双流化床煤热解原理建立了双流化床煤热 解气化试验系统,其工艺流程见图2。经过破碎筛 分的煤颗粒通过螺旋给料机1加入热解炉2,在此 过程中与来自U型返料器6的气化半焦混合并被 迅速加热。在热解炉中,煤颗粒发生热解并吸热, 热解气相产物经过热解炉旋风分离器7分离后进人 一级水冷器8和二级水冷器9,可凝气体在其中分 步冷凝后收集得到液体产品,不可凝气体成为高热 值可燃气体;热解形成的半焦与气化半焦一同进入 气动返料器3中,一部分被排出,另一部分进入提 升管4并与底部通入的空气发生部分气化反应使物 料升温,气化半焦被提升管气体携带进入主旋风分 离器5并进行气固分离,提升管气体经过水冷器 10冷却后进入布袋除尘器12,形成低热值煤气。 收集下来的气化半焦进入气动分配阀6,并成为新 一轮循环的热源。
从功能上划分,试验系统可分为试验台本体、 辅助系统与测量系统三大部分。
2.2.1试验台本体
双流化床煤热解气化试验台本体由4个主要部 分及连接管构成。主要部分分别是提升管及其旋风 分离器、热解炉及其旋风分离器、上返料器、下返 料器。提升管的尺寸为0100minx 3000mm,热解 炉尺寸为0200mm×900mm,提升管和热解炉通 72 过上返料器和下返料器连接。试验台本体材料全部 为耐热合金钢Cr25Ni20,本体外覆盖厚度20cm 的硅酸铝纤维棉作为保温层。试验台整体采用悬挂 式结构固定
图2双流化床煤热解工艺流程
1一螺旋给料机;2一热解炉;3一气动返料器;4--提升管; 5一主旋风分离器l 6一u型返料器l 7--热解炉旋风分离器l 8一一级水冷器;9一二级水冷器;10一提升管水冷器;
11一抽气泵;12一布袋除尘器;13一启炉用螺旋给料机;
14一空气预热器
2.2.2辅助系统
辅助系统包括预热点火系统、给料系统、供风 系统、水冷却系统和气体净化除尘系统。
(1预热点火。一次风在定功率电炉中被加 热,天然气通过喷嘴与一次风进行预混,在一次风 室内完成燃烧,产生热量对提升管密相区床料进行 预热。
(2给料。在提升管和热解炉上各设给料装置 1套,给料装置由料斗、观察段、螺旋给料机组 成。其中提升管给料装置加有播煤风。
(3供风:实验室公用空气压缩机(0~40 m3/h作为气源,空气经冷却干燥机除水后进入 试验台。
(4水冷却。设置两级水冷器,热解水和沥 青、飞灰等在一级水冷器中凝结,焦油在二级水冷 器中凝结。二级水冷器采用冰水冷却。
(5气体净化除尘。烟气与煤气均采用布袋除 尘方式进行飞灰捕集。水冷却系统同时可捕获部分 飞灰。试验结束后统一进行收集。
2.2.3测量系统
中国煤炭第35卷第6期2009年6月
万方数据
试验台本体设置8个温度测点,测点布局见 图3。
矗
图3试验台本体温度测点分布图
L.一・o一提升管风事温度L。一50一提升管底部温度I
L.一500一提升管中部温度;L.一3000一提升管顶部温度; L.1000--热解炉顶部温度;To.500一热解炉中部温度;
L,50一热解炉底部温度;T,s一主旋风分离器出口温度l 试验台本体设置压力测点6个,并记录压差数 值5组,其布局见图4。其中AP4采用U型管测 压计读数并手工记录,其余压差由压差变送器转换 为电信号后由计算机自动记录。
图4试验台本体压差测量示意图
Apl~提升管密相区压差;AP2一提升管稀相区压差;
△P3一主旋风分离器出口压降;
△P.一热解炉气相区与主旋风分离器出口压差;
△P5一热解炉床层压差
双流化床低温煤热解工艺探索’
采用ICK—MAIHAK￥710煤气分析仪在线分 析热解炉热解气相产物中的C0、COz、Hz和CH。 浓度,采用DX4000多组分分析仪在线分析其中 C2以上的成分。提升管尾气成分在启炉过程中采 用KM9106便携式烟气分析仪在线分析,启炉完 成并切换进入热解工况时,尾气成分改用ICK— MAIHAK S7lO煤气分析仪在线分析。
3工艺试验
3.1试验煤种及热重分析
试验采用0.1~0.5mm宽筛分粒径神木烟煤 作为燃料,该煤种为特低灰、特低磷、特低硫、高 发热量、高挥发分弱粘优质动力煤。神木烟煤工业 分析、元素分析结果如下。
元素分析(质量百分比:C:为63.13%H, 4.1%;0010.05%;S。0.57%;N,1.02%;% 9.1%;A。12.02%。
工业分析(质量百分比:儿,为40.67%; V,32.08%;C。.,46.8%。
该煤高位发热量瓯H为25510kJ/kg,低位发 热量Q“为24460kJ/kg。
蕊发/℃
图5神木煤在不同升温速率下的热失重曲线
1—50℃/rain.2—10℃/rain
在热重分析仪上对试验煤种进行了热解试验, 试验前将煤放在105℃烘箱中4h,去除其水分。 试验所用容器为Alzo。坩埚,升温速率取 10℃/min、50℃/min,热解终温设定为900℃。 采用N:作为载气,流量100ml/min。试验结果见 图5、图6。可以看出,煤的第一个失重峰出现在 450℃左右,随后在700~800℃出现了第二个失重 峰。第一个失重峰是由于煤中依靠交联作用和桥键 形成的结构开始变得松散,受热后发生断裂,释放 出自由基碎片,即通常意义所说的焦油。同时,煤 中大分子上的侧链也开始断裂释放出CHt、CO和 73
万方数据
C02。这也证明,在400~600℃是该煤种热解的 最佳温度区间;第二个失重峰的出现则是由于部分 无机物的分解和二次脱气造成的。此外,升温速率 10℃/min的煤样最大失重率对应的温度要更低, 而最大失重率也偏低。这是因为,慢的加热速率使 得煤中的大分子结构有充足的时间调整协调体系 受热吸收的能量,使得大分子结构表现出一种热惰 性,导致其最终失重率比升温速率50℃/min的条 件下减少了5%。
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. 温厦/℃
图6神木煤在不同升温速率下的DTG曲线
1~50℃/rain.2—10℃/min
TG/DTG试验表明,双流化床热解工艺的最 佳热解温度应该在400~600℃,同时较快的加热 速率将产生更多的气液相产物。
3.2试验步骤
整个试验过程可以从时间上分为5个阶段:试 验前准备与检查、启炉、运行、停炉和试验后整理 与清理。
双流化床煤热解试验台采用了双返料器结构, 且返料器均采用气动分配的U型返料器结构,因此 启炉过程需要特别注意上下返料器之间的物料平衡 关系。在试验台启动前,向上返料器内加入河砂 1-5k,向下返料器内加入河砂4.5kg。加入提升 管内的河砂为2.5kg,堆积高度约200ITLrrl。利用电 炉和液化气燃烧的热量进行启炉,提升管被加热至 400℃后,改为系统自热(煤在提升管燃烧加热。 待提升管底部温度Tt。瑚达到800℃后,通过 下返料器断续返料将热解炉内较冷的河砂逐步循环 至提升管进行加热。当热解炉底部温度丁¨。达到 450℃时,试验进入运行阶段。
此时,将上返料器、下返料器、热解炉料位监 测风全部切换为N。氛围,当热解炉处于惰性氛围 时,开始工况切换。按照工况安排,热解炉螺旋给 料机调至设定状态,本试验给煤处理量为7kg/h, 74 对应给料机电机频率30Hz。当热解炉给煤经过一 个循环并到达提升管时,T。s。将会有明显上升的 趋势,此时,即可逐步减小提升管给煤量,直到提 升管侧停止给煤。在此过程中,Lstso在950℃以 下温度区间内的波动属于正常现象,等到提升管温 度逐渐趋于稳定时,标志着热解工况开始。
工况运行阶段尽量保持各操作参数不做调整, 期间会发生热解炉侧压力升高的现象,这是因为随 着热解气的产生量增加,热解管路延程阻力随之增 加。在△P。<2.0kPa的区间内,系统可以自动调 节平衡。当△P。>2.0kPa时,则需要启动热解炉 负压调节系统,通过控制煤气抽气泵的阀门开度, 使△P。始终处于安全区间内。
4试验结果及分析
4.1系统温度分布与压力平衡
系统运行时,热解炉的运行温度曲线如图7所示。
700
600
500
芝400
蜊
赠300
200
100
1
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2
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寻寻每寻寻寻寻寻寻每寻寻寻
H,--4H H H d H d H H H H H
时间
图7热解炉运行温度曲线
1一热解炉鼓泡床中部温度;2一热解炉鼓泡床气相区温度} 3一热解炉鼓泡床底部温度
从图7中看出,在热解工况中,热解炉温度分 布为:中部温度>顶部温度>底部温度。这与热解 炉结构有关。热解炉中部为高温床料掺混区,是热 解反应主要反应区;顶部为气相区,由于散热和二 次裂解等原因温度稍低;底部为热解反应的另一主 要区域,煤颗粒在沉降过程中吸收周围热量发生热 解,使得底部温度偏低。
试验表明,在双流化床煤热解工艺中,提升管 温度、提升管密相区压差、热解炉鼓泡床压差存在 阶段性变化。提升管温度与提升管密相区压差负相 关,与热解炉鼓泡床压差正相关,如图8所示。随 中国煤炭第35卷第6期2009年6月
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着热解炉鼓泡床层高度(或压力增加,下返料器 返料量增加,进入提升管的相对低温物料增加,提 升管压差增加,提升管温度下降。然后,热解炉鼓 泡床层高度下降,热解炉压差减小,热解炉中部温 度下降。进入提升管物料中的半焦在提升管燃烧 (或气化放热,提升管温度上升;同时提升管扬 析夹带作用受物料浓度增大和床温升高而加强,系 统循环量加大,进入热解炉物料增多,热解炉鼓泡 床层高度回升,热解炉中部温度缓慢上升。至此完 成一个压力自平衡的循环过程。
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譬=驾2呙高封罱莴戈高高罱曷高器
譬2要2222222222222
时间
图8温度与压力的周期波动
l一提升管密相区温度;2一热解炉鼓泡床中部温度; 3~提升管密相区压差I 4一热解炉鼓泡床层压差
爵
生 、、
涮 幽
4.2工艺试验结果
典型工艺试验中,提升管温度在850℃左右, 此时,提升管过量空气系数约0.9。依据试验数据 的计算结果表明,半焦的燃烧效率为73%。热解 炉中部作为主要热解反应区,维持在575℃,可以 保证热解反应处于最佳温度。典型热解工艺试验的 结果如下。
体积百分含量为:I:f,(C02占10.55%、14I (CO21.17%、‘J’(H238.93%、咖(CH。 29.35%;热解气的产率Vg为0.96Nm3/kg,热 解气的低位发热Qg为19.35MJ/Nm3;焦油的产 率Gtar为7.6%;热解水的产率Gwater为 10.1%。
由以上结果可知,试验中煤气产率较低,说明 二次反应程度较低,有利于焦油的生产;煤气热值
19.35
MJ/Nm3,属中高热值煤气;煤气中各组分
体积分数关系为:H:>CH。>CO>COz,较高的 H。含量证明二次裂解仍然存在。液体产品的收率 为17.7%,其中焦油的产率为7.6oA,与煤种葛 金分析结果相一致。 4.3工艺试验对比
表1是对几种典型热解工艺之间产品收率的比 较。
裹1典型热解工艺的产品收率比较
*——表示折算值,将提升管富余热量折算为半焦产量
双流化床煤热解工艺在液体收率和焦油收率方 面都处于中等水平,但该工艺中半焦直接利用效率 最高,即煤加入系统后,将直接产出液相产物、部 分高热值煤气和一部分高温热量,这一部分高温热 量可以用于产生高温蒸气。在工况调负荷方面,双 流化床煤热解工艺更容易实现一个高的负荷调节 比,若热量需求不高,可直接将其转换为半焦作为 另一产品产出。因此,双流化床煤热解工艺具有在 设备与系统较简单的前提下,较大程度上实现煤的
双流化睐低温煤热解工艺探索’
梯级转化利用的技术能力。 5结论
设计了基于双流化床思想的煤热解工艺,在相 应的热态试验装置上进行了热态工艺试验,并得出 以下结论:
(1神木煤的最佳热解温度为400~600℃, 较快的加热速率将产生更多的气液相产物。
(2在双流化床中,热解炉整体温度分布为:
75
4433
22l 1O O
O O O O O O O O O
O
万方数据
中部温度>顶部温度>底部温度.同时,热解炉与 提升管之间的物料与压力存在互动,系统压力呈周 期性波动. (3在神木煤热解工艺试验中,液态产品收率 达17.7%,热解气产率为10.5%,热解气各主要 组分体积分数关系为:H:>CH.>CO>C02. 参考文献: [1]Peter R [M].北京:化学工业出版社,2004 [8]骆仲泱,王勤辉,方梦祥,岑可法.煤的热电气多联产 技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2004 [93梁鹏,曲旋,毕继诚.炉前煤低温干馏的工艺研究 [J].燃料化学学报,2008(4 [10]许光文,刘新华,高士秋.固体燃料联合热转化方法 及装置[P].中国,200710098713.6,2007 [11]Fanxiaoxu,lu Qinggang,Na Yongjie,Liu Qi.Experi— mental study on coal muti—generation in dual fluidized beds Solomon,Miehaael A Serio.Coal pyrolysis: rates [J].Journal of Thermal Science,2007(3 experiments,kinetic gY and mechanism I-jJ.Prog Ener— [12]吕清刚,刘琦等.双流化床煤气化试验研究[J].工 程热物理学报,2008(8 [13]谢克昌.煤的结构与反应性[M].北京:科学出版 社,2002 [14]王杰广.下行循环流化床煤拔头工艺研究[D].北 京:中国科学院研究生院,2004 Combust Sci,1992(18 [2]俞珠峰.洁净煤技术发展及应用[M].北京:化学工 业出版社,2004 [3]陈文敏,李文华,徐振刚.洁净煤技术基础[M].北 京:煤炭工业出版社,1997 [4]葛岭梅.洁净煤技术概论[M].jE京:煤炭工业出版 社,1997 [5]林伟刚.中国洁净煤技术发展中的若干问题[C].21 世纪青年学者论坛 [6]岑可法,倪明江等.循环流化床锅炉理论,设计与运 行[M].北京中国电力出版社,1997 [7]林宗虎,魏敦崧,安恩科,李茂德.循环流化床锅炉 作者简介:吕清刚(1963一,男,博士,研究员,博 士生导师,长期从事循环流化床燃烧与热解气化方面的研 究工作. (责任编辑康淑云 (上接第60页 5 较好的支护效果. 移降低了30%,底鼓现象有所减弱,巷道表面变 形降低,围岩自承能力提高,巷道稳定性增加. (6从施工过程和矿压观测结果看,2610上 结论 (1沿空掘巷情况下,在2610工作面上巷外 巷外段自开口1lO m范围内尽管留设煤柱宽度较 大,但是采用锚梁网加锚索联合支护方案,支护效 果良好.采用锚梁网加锚索联合支护方式,整个 2610上巷外段沿空掘巷1040 ITI均支护效果良好, 试验取得了成功. 参考文献 [1] 1986 段受采动动压影响区,对围岩变形移动进行了矿压 观测,动压严重影响区域顶,底板移近量最小为 165 mm,最大为510 mm,两帮移近量最小为300 (2巷道的水平应力随着支护而增大,垂直应 mm,最大为700 mm. 力随着支护而减小,这表明支护使巷道围岩的应力 趋于均化,从而对巷道稳定起到重要作用. (3巷道两帮的位移量明显大于顶,底板,支 护后比开挖不支护时上帮的位移减小25%,下帮 减小65.5%,这表明控制上帮5 m煤柱的内移至 关重要. (4无论支护与否,巷道围岩均处于低应力 区,这是因为巷道处于回采后破碎区内的缘故.支 护后巷道总的变形仍然较大,这不是支护强度不够 造成的,而是采动的影响,因此沿空掘巷的稳定性 主要决定于变形量的控制. (5支护后的巷道无论是水平位移还是竖向位 移均降低了许多,水平位移降低了30%,竖向位 76 王焕文.锚喷支护[M].北京:煤炭工业出版社, [23 钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐 州:中国矿业大学出版社,2003 [3] 雷春云.厚煤层沿空掘巷围岩变形控制技术[J]. 矿山压力与顶板管理,2005 作者简介:刘新河(1954一.男,教授级高工,河北 工程大学资源学院党委书记.从事矿山压力研究工作. (责任编辑路强 中国煤炭第35卷第6期2009年6月 万方数据
双流化床低温煤热解工艺探索 作者: 作者单位: 吕清刚, 刘琦, 那永洁, 赵科, 贺军, Lu Qinggang, Liu Qi, Na Yongjie, Zhao Ke, He Jun 吕清刚,那永洁,赵科,贺军,Lu Qinggang,Na Yongjie,Zhao Ke,He Jun(中国科学院工程热物 理研究所,北京市海淀区,100190, 刘琦,Liu Qi(中国科学院工程热物理研究所,北京市海 淀区,100190;中国科学院研究生院,北京市海淀区,100190 中国煤炭 CHINA COAL 2009,35(6 0次 刊名: 英文刊名: 年,卷(期: 被引用次数: 参考文献(14条 1.Peter R Solomon.Michaael A Serio Coal pyrolysis:experiments,kinetic rates and mechanism 1992(18 2.俞珠峰 洁净煤技术发展及应用 2004 3.陈文敏.李文华.徐振刚 洁净煤技术基础 1997 4.葛岭梅 洁净煤技术概论 1997 5.林伟刚 中国洁净煤技术发展中的若干问题 6.岑可法.倪明江 循环流化床锅炉理论,设计与运行 1997 7.林宗虎.魏敦崧.安恩科.李茂德 循环流化床锅炉 2004 8.骆仲泱.王勤辉.方梦祥.岑可法 煤的热电气多联产技术及工程实例 2004 9.梁鹏.曲旋.毕继诚 炉前煤低温十馏的工艺研究[期刊论文]-燃料化学学报 2008(04 10.许光文.刘新华.高士秋 固体燃料联合热转化方法及装置 2007 11.Fanxiaoxu.lu Qinggang.Na Yongjie.Liu Qi Experimental study on eoal muti-generation in dual fluidized beds[期刊论文]-Journal of Thermal Science 2007(03 12.吕清刚.刘琦 双流化床煤气化试验研究[期刊论文]-工程热物理学报 2008(08 13.谢克昌 煤的结构与反应性 2002 14.王杰广 下行循环流化床煤拔头工艺研究 2004 相似文献(9条 1.学位论文 李松 流化床中生物质气化工艺实验研究 2009 随着经济的发展,对能源的需求持续上升.目前,各国都在开发各种新能源,试图使人类的能源利用走上可持续发展的道路,而生物质能的转化和 利用在整个新能源和可再生能源中占据着相当重要的地位.由于生物质挥发组分高,碳的活性高,硫和灰的含量低,使其成为气化理想的原料.传统的 固定床气化方法由于气化效率低,生产强度较小,不适宜工业化大生产.流化床气化炉,特别是循环流化床气化基本可以克服以上缺点.而且气化强度 高,入炉的燃料量及风量可严格控制,非常适合大型的工业供气系统,且燃气的热值可在一定的范围内任意调整.因此,提出了利用循环流化床装置进 行生物质气化的工艺试验研究. 在原有单循环流化床条件下,以稻壳粉,稻壳,玉米秸粉,三种生物质为原料;以河砂为试验装置床料;以空气为气化剂,进行生物质气化工艺试 验.结果表明,本装置利用稻壳粉可以进行良好的气化反应,并通过试验结果对循环流化床装置放大规律进行预测. 由于单循环流化床以空气作为气化剂进行生物质气化,产出燃气热值偏低.如果采用水蒸汽或纯氧作为气化剂,成本较高.因此,本文提出了将空 气作为气化剂通入气化炉,采用气化炉和燃烧炉耦合方式的双流化床气化工艺. 基于双流化床的工艺分析,建立了冷态试验系统(燃烧炉内径100 mm,高5000 mm;气化炉内径211 mm,高1900 mm,并进行了试验研究.结果表明 :系统关键部件都可以满足试验要求;系统压差受系统循环量的影响,需要在试验过程中进行监视.根据试验结果计算可知,在燃烧炉和气化炉存在一 定温差的情况下,循环灰携带热量随循环量线性增加;生物质在气化炉内最短停留时间为25s,能保证进行良好的气化反应. 在冷态试验基础上,建立了热态试验系统(与冷态试验系统尺寸相同.首先以龙口煤为原料进行了气化试验研究,并证明了气化工艺路线的可行性 . 2.期刊论文 孙光.蒋国祥.刘新华.孙国刚.许光文.SUN Guang.JIANG Guoxiang.LIU Xinhua.SUN Guogang.XU Guangwen 循环型高通量输送床的建立与控制 -化工学报2008,59(11 密相输送床气化和双流化床气化是基于循环型流化床反应器发展起来的两种新型煤和生物质气化技术,根据这两种技术对流动的要求,提出了在循环 流化床的下行床底部耦合一段移动床,为输送床内的流动提供足够高的驱动压力而提高颗粒循环量的技术思想.在根据该思想而建立的直径90 mm的输送床 实验装置上的实验研究表明,利用所提出的床型构造可在表观气速9.6 ms-1下实现400 kgm-2s-1的颗粒循环量.输送床的一次风速和移动床松动风 速是影响颗粒循环量和输送床内颗粒浓度的主要因素,但循环量随输送床一次风速的增大而增加的走势弱于普通循环流化床.移动床松动风速在小于颗粒 最小流化速度的范围内轻微变动即可显著改变颗粒循环量和输送床内颗粒浓度.在保持输送床总气速不变的前提下,通过二次风可在40%的比例范围内调节 颗粒循环量,且调节作用随二次风位置的增高而减弱.
3.会议论文 吕清刚.刘琦.范晓旭.那永洁.贺军 双流化床煤气化试验研究 2007 建立了一套3米高的双流化床煤气化试验装置,煤在鼓泡流化床中热解气化,半焦在循环流化床中燃烧,两床间采用气动返料阀连接.分别采用神华烟煤 ,龙口褐煤和大同烟煤进行了试验,结果表明:煤中的碳转化成煤气和烟气的总转化率达到90%以上;冷煤气效率随着空气/煤比的提高而增加采用神 华煤时焦油产率可达到1.5%;采用龙口褐煤时气化效果较好,在气化炉空气/煤比为0.3kg/kg时,冷煤气热值为10.7 MJ/Nm3,冷煤气效率为48%.经过分 析计算,龙口褐煤产生煤气中的可燃成分主要来自热解. 4.期刊论文 崔鑫.汪印.董利.刘云义.许光文.CUI Xin.WANG Yin.DONG Li.LIU Yunyi.XU Guangwen 高颗粒通量循 环流化床的构型作用 -化工学报2010,61(1 In order to achieve high solids circulation rate (G_s,an idea of coupling a moving bed to the bottom section of the riser of a circulating fluidized bed (CFB was proposed and tested.The results from the preliminary study demonstrated that the solids circulation rate in the new-structure bed approached 370 kgm~(-2s~(-1 at superficial gas velocities around 10.5 ms~(-1 for sand particles with an average Sauter mean size of 378 μm.This study was devoted to further justifying the effects of the coupled moving bed by performing comparative studies in two CFBs with conventional configurations.It was shown that the pressure at the riser bottom and the realized solid circulation rate were only about 15 kPa and 230 kgm~(-2s~(-1 in the two conventionally configured CFBs,obviously lower than 25 kPa and 370 kgm~(-2s~(-1 in the moving bed coupled CFB.These verified that the coupled moving bed increased the force driving particles form the particle recycling side into the riser.The study further tested the effect of a few specially designed riser exit configurations,revealing that a smooth riser exit could facilitate solids circulation to increase the solids circulation rate. 5.期刊论文 吕清刚.刘琦.范晓旭.宋国良.那永洁.贺军.L(U Qing-Gang.LIU Qi.FAN Xiao-Xu.SONG Guo-Liang. NA Yong-Jie.HE Jun 双流化床煤气化试验研究 -工程热物理学报2008,29(8 建立了一套3米高的双流化床煤气化试验装置,煤在鼓泡流化床中热解气化,生成的半焦送入循环流化床中燃烧,两床间采用气动控制阀连接.分别采用 神华烟煤,龙口褐煤和大同烟煤进行了试验.煤中的碳转化成煤气和烟气的总转化率达到90%以上;冷煤气效率随着窄气/煤比的提高而增加;采用神华煤时 焦油产率可达到1.5%;采用龙口褐煤时气化效果较好,在气化炉空气/煤比为0.3 kg/kg时,冷煤气热值为10.7 MJ/Nm3,冷煤气效率为48%.经过分析计算,龙 口褐煤产生煤气中的可燃成分主要来自热解. 6.学位论文 孙光 高通量密相循环输送床的建立与控制 2008 输送床气化和双流化床气化是基于循环流化床反应器发展起来的两种新型煤和生物质气化技术,二者均要求大的颗粒循环量. 本论文提出一种在输送床(提升管的底部耦合一移动床,以增加输送床的整体压降而使其底部形成密相流动,增加颗粒循环量的方法,并在直径90 mm,高11 m的冷态试验装置上通过实验验证所提出的思想.实验物料是比表面平均粒径378 μm,颗粒密度2500 kg/m3,堆积密度1470 kg/m3的石英砂 ,通过压缩空气进行输送和循环.输送床中的表观颗粒浓度通过测得的压降数据计算,颗粒循环量通过在立管上安装颗粒分流阀测量,并在给定时间内 称量被分流的颗粒重量测定.实验结果表明:利用所提出的床型构造可在表观气速8.61m/s下实现370 kg/(m2s以上的颗粒循环量.对应地,输送床底部 流动区的表观颗粒浓度可达0.3左右的密相状态,颗粒浓度沿高度指数型下降.在给定表观气速下,增加移动床的松动风流量和系统的颗粒装载量是增大 颗粒循环量和输送床中颗粒浓度的有效方法.在低气速下(如5-6m/s能保证输送床底部具有高的颗粒浓度,但颗粒循环量类似于普通循环流化床.采用 输送床与移动床耦合的床型结构,并保持移动床处于良好松动和输运颗粒的流动状态是同时实现高颗粒循环量和在输送床内建立高颗粒浓度的两个基本 保障.本研究还表明:在保持对输送床的总空气供给量不变的前提下,增大二次风(分散板上2 m处的流量可明显降低颗粒循环量,增加在二次风入口以 下的流动段内的颗粒浓度.本研究还考察了位于移动床与立管间的颗粒返料阀的结构尺寸和通风大小对调控系统颗粒循环量和输送床内颗粒浓度的作用 和效果. 7.期刊论文 罗汝超.张炳雷 15t/h循环流化床锅炉对流管磨损事故分析与处理措施 -科技资讯2008,""(12 佛山市顺德区某热能公司一台型号为DG15-1.25-1G循环流化床锅炉,为国内某锅炉厂制造的双锅筒横置自然循环水管锅炉,采用循环双流化床燃烧,悬 浮燃烧与流化床燃烧相结合.按紧靠国家标准的该锅炉厂标准设计,制造. 8.会议论文 许光文.董利.刘新华.汪印.王宝群.高士秋 解耦热化学转化:方法,技术与研发现状 2008 宏观上表现为燃烧,气化和热解的热化学转化过程实质上包含了复杂的反应网络.传统燃烧,气化和热解过程使所有子反应耦合一体,难以利用反 应网络中发牛的各种相瓦作用以及子反应产生的中间产物.解耦热化学转化通过解除复杂反应网络中的某些子反应问的耦合,强化或抑制某些子反应中 间产物与其它子反应间的相互作用,实现热化学转化所处理的煤,生物质等的高值化与综合利用,代表了能源化工的发展方向.本文在概述解耦热化学 转化的思想方法与化学反应的基础上,从热解解耦,气化解耦,燃烧解耦三个方面分析了基于解耦热化学转化形成的实现煤炭及生物质高值转化和综合 利用的典型新技术,并以利用低阶煤,生物质牛产中热值工业煤气的燃烧解耦双流化床气化,实现热解油与电联产的循环流化床锅炉煤热解拔头和对褐 煤等低阶煤实施提质,甚至生产电石半焦原料的解耦高值转化等技术为代表,分别介绍了这些技术的研发进展现状和可能的应用前景. 9.会议论文 许光文.董利.刘新华.汪印.王宝群.高士秋 煤高值化综合利用的解耦热化学转化方法与技术 2008 @@煤是我国主要的一次能源,通过燃烧生产电,蒸汽和热能.它同时又是主要的 化工与冶金原料,通过气化生产合成气,工业煤气,通过热解/干馏生 产冶金焦炭和 焦油.宏观上表现为燃烧,气化和热解的这些煤热化学转化过程实质上包含了复杂 的反应网络.传统燃烧,气化和热解过程使所有子反 应耦合一体,难以利用反应网 络中发生的各种相互作用以及子反应产生的中间产物.解耦热化学转化通过解除复 杂反应网络中的某些子反应间的耦合 ,强化或抑制某些子反应中间产物与其它子反 应间的相互作用,实现煤的高值化与综合利用,代表了能源化工的发展方向.本文 在概述解耦热化学转化的 思想方法与化学反应的基础上,从热解解耦,气化解耦, 燃烧解耦三个方面分析了基于解耦热化学转化形成的实现煤炭高值转化和综合利用 的典型新技 术,并以利用低阶煤生产中热值工业煤气的燃烧解耦双流化床气化,实 现热解油与电联产的循环流化床锅炉热解拔头和对褐煤等低阶煤实施提质,甚至 生 产电石半焦原料的解耦高值转化等技术为代表,分别介绍了这