当前位置：文档之家 › 灰渣对煤炭地下气化催化效果的初步研究

灰渣对煤炭地下气化催化效果的初步研究

  • 格式：pdf
  • 大小：222.47 KB
  • 文档页数：5

剂 主要 是钾 、 、 、 和镍 的化 合物 ， 钠 钙 铁 适于 催化 Ｃ Ｏ— Ｈ Ｏ 主要 是铁 、 、 和钠 等 ， 于催 化 Ｃ Ｃ Ｃ 钙 钾 适 —Ｏ 和 — Ｏ 的催 化剂 主 要 是 钾 、 和钙 的 化合 物 ， 于催 化 钠 适 Ｃ Ｈ 反应 的催 化剂 主要是铁 和镍 的化合 物．４ — ＿ ］
地 下催化 气化 的构想 ．
Байду номын сангаас
下煤 炭资源原 地转 化为 可燃气 体． 将建井 、 它 采煤 和
气 化 三大工艺 合二 为一 ， 物 理采煤 变为化 学采 煤 ， 将 即把 高分 子 固体 煤转 变 为低 分 子 结构 的 可燃 气 体 ，
１ 灰 渣 中金 属 氧 化 物 的催 化 效 应
１ 士生、 ）硕 工程 师 ；）教 授 、 士 生 导 师 ， 国矿 业 大 学 ，０ ０ ３ 北 京 ；）工程 师 ， 奥 集 团 气 化采 煤 公 司 ，６ ０ １ 河 北廊 坊 ３ 博 中 １０ ８ ２ 新 ０５０ 收 稿 日期 ：０ ７０—４ 修 回 日期 ：０ ７１ —１ ２ ０ —９０ ； ２ ０ —１２
高 等优 点．１ 【 地下 煤 层 的燃 烧 和气 化 是 在含 有 矿 物 杂质 的情 况下 进行 的 ， 分 是指 煤层 中可 燃 部分 烧 灰 掉后 得 到的 矿物 质转 化 为 固体 的 产物 ， 中包括 气 其 化 过 程 中 冒 落 的 围 岩 ． 层 中 的 灰 分 含 有 ＳＯ ， 煤 ｉ
＊ 国家 自然科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ７０ ６ ． ５ ５４ ９ ）
面碰 撞 ； ）水 在金 属 氧化 物 表 面吸 附 时 ， ３ ＯＨ一 于 位
金属 离 子上 ， 位于相 临 的Ｏ卜 ， Ｈ 因而使 表 面有两个
电子态 不 同的ＯＨ一 ４ ； ）相邻一ＯＨ 压缩 脱 附Ｈ 并 Ｏ 提 一个 Ｏ卜 ； ）产 生 金 属氧 化 物 ＭＯ ・ 不 稳 定 中 ５ Ｏ 间体 后 按 氧 传 递 机 理 进 行 反 应 ： ＭＯ ・ Ｏ＋Ｃ一
响． ］ ［
褐 煤 的机 械 强度 差 ， 风化 ， 于保 存 ， 水 分 易 难 且 大 ， 值低 ， 宜 于矿 井 开采 ， 采 用煤 炭 地 下气 化 热 不 而 开采时 ， 其透 气性高 ， 热稳定 性差 ， 有黏结 性 ， 易 没 较
开扩气 化 通道 和进 行 气 化生 产 ， 以褐 煤 最适 宜 于 所
渣添加 量 （ ５ ～３ ） 增加 而 明显提 高． 用上 述 实验数 据 及钙 盐 的催 化 活性理 论提 出 了以钙 １ ０ 的 利
盐 作 为 催 化 剂 进 行 煤 炭 地 下 催 化 气化 的 设 想 ． 关 键词 灰 渣 ， 化 ， 炭 地 下 气 化 催 煤 中 图 分 类 号 Ｔ ４ ＴＤ ４ ． Ｑ５ ， ８ １ ３
维普资讯
第 ３ 卷 第 １期 １ ２０ 年 １ ０８ 月
煤 炭 转 化
Ｃ ０ＡＬ Ｃ０ＮＶＥＲＳ１ ０Ｎ
Ｖ ｏ１ Ｎ ｏ．１ ．３１
Ｊｎ ２ ０ ａ ． ０８
灰渣对煤炭地 下气化催化效 果的初步研究
梁新 星Ｄ 金 国 荣
煤 炭 地 下 气 化 反 应 很 复 杂 ， 要 包 括 Ｃ Ｈ ｏ， 主 — Ｃ — Ｏ， — Ｏ ， — 和 Ｃ Ｈ Ｏ Ｈ Ｃ Ｃ Ｃ Ｏ — 等一 系列 反 应． 灰渣
中的金 属 氧化 物 主要 有碱 金 属 、 土 金 属氧 化物 及 碱
因而具有 安 全性 好 、 资少 、 率 高 、 投 效 污染 少 和效 益
研究， 目的在于 灰 渣 中 的金 属 氧 化物 的催化 效果 在
０ 引 言
煤 炭地 下气化 是一种 融 多学科为 一体 的综合 性 能源 生产新 技术 ， 第二 代采煤 方法 ， 属 其任 务是 将地
煤 炭地下 气化 中是否对 煤气 的热值 和组 分有着 一定
的促 进 作用 ， 提 出利 用 钙盐 作 为催 化 剂进 行煤 炭 并
Ａｌ ， ２ ， ａ ， Ｏ３ Ｍｇ ， Ｏ２ Ｋ２ ＮａＯ 和 ２ Ｆｅｏ３ Ｃ Ｏ Ｓ ， Ｏ Ｔｉ ， Ｏ， Ｏ３ ２
盐类、 大多 数过 渡金 属 的 氧化 物 和第 Ⅷ 族金 属元 素 等． 这些 组分在 性质 上千差 万别 ， 但都对 气化 反应有
不 同程 度 的催 化 作用 ， 适于 催 化 Ｃ Ｈ ｏ 反 应 的催 化 —
１ １ 水 蒸气气 化 ．
总 反应 ：
Ｃ＋ Ｈ２ — Ｏ ＣＯ＋Ｈ２ １ １ ５ＭＪ ｋ ｌ — ３ ． ／ ｍｏ
Ｐ Ｏ ， 中金 属氧化 物 占绝大部 分 ， 他氧 化物 的含 其 其 量则 很少 ． 分在 高 温下 转 化为 固体产 物 的 结渣 现 灰 象 和含有 的氧化物 对地下 气化 过程 的进行 有很 大影
摘 要
梁 杰。
在煤 炭地 下 气化过 程 中， 了研 究灰渣 对煤炭 地 下气化反 应 的催化作 用和 效应 ， 为 利用
实验 室小型 单管 实验 ， 明 了灰 渣 中的金 属氧化 物 尤其是钙 盐 对煤炭 地 下气化 中的氧 气一 说 水蒸 气 气
化 和 甲烷化 反应 具有 催化 效 应 ， 的转 化率 、 气热值 及 产 气量 随 着温度 （ ０ 碳 煤 ８ ０ Ｃ～１２ ０ ０ Ｃ） 灰 及
水蒸 气气 化 机理 ：）金 属氧 化物 均匀 分布 在碳 １
的表面 ； ）气 氛 中水 分子 与碳 表 面及 金属 氧化 物表 ２
煤炭 地下 气 化 方法 开采 ．３ ［ 而碱 土 金 属 中 的钙 盐 对 褐煤 气化 有较 高 的催 化 活性 ． 过 对地 下 气 化褐 煤 经 灰 渣样 的检测分 析 ， 其钙盐 含量 较其他 组分 高 ， 本 故 文运用 催化 理 论 ， 过 纯 碳 和纯 碳 灰渣 混合 系统 的 通 比较 实 验 对煤 炭地 下 气 化 中灰 渣 里 的 金 属 氧 化 物 （ 要为 钙 的氧化 物 ） 主 的催 化 活性 进 行 整 体 、 系统 的

合集下载

灰化学在煤气化中的应用 - 中国科学院山西煤炭化学研究所

灰化学在煤气化中的应用 - 中国科学院山西煤炭化学研究所

2013.11.13
灰化学在煤气化中的应用
中科院山西煤化所
李文
liwen@
1
气流床气化用煤质的调控－灰化学
●高温下，煤中有机质气化活性的差别已经很小
●煤中矿物质成为影响气流床运行的重要因素
●灰分消耗反应热(升温、熔化、转化）
●A增加1%: 氧耗0.7-0.8%
煤耗 1.3-1.5%
●灰熔点高，无法液态排渣
●灰粘度突变会引起堵塞，影响运行
2
煤气化核心问题－化学角度
煤化学角度煤= 复杂有机质+ 矿物质
900 1000 1100 1200 1300 1400不同煤种反应性气化反应性随温度变化
含碳物质的转化-煤化学矿物质的热转化-灰化学
气流床气化炉运行记录
非正常停车中约45%
为排渣不畅引起的灰熔融温度
黏温特性煤气化核心问题－运行角度
煤灰成分不合适温度和煤灰组成不匹配
灰化学问题宏观
微观本质
气化过程的灰化学
矿物质飞灰熔渣
固态渣矿物质在炉内的演化历程:4种状态，3个过程
(1)矿物质转化为飞灰
(2)
飞灰转化为熔渣
（3）熔渣转化为固态渣液态排渣过程
煤的灰化学性质
●煤灰在高温下的变化
●煤灰熔融特性
煤灰的熔融温度：DT、ST、HT、FT ●煤灰黏温特性
粘度、粘温曲线类型、临界粘度温度Tcv。

灰碴特性对气化的影响-渭化经验

灰碴特性对气化的影响-渭化经验

浅谈灰渣粘温特性对德士古液态排渣气化炉运行的影响一、前言德士古水煤浆气化工艺是将煤浆与氧气一起送入气化炉内，在高温下不完全氧化产生CO2、H2、CO等工艺气体做为后序制取合成氨、甲醇、发电等所用，其渣以熔融状态流入激冷室，渣凝固后随水排入锁渣罐，其灰渣的粘温特性直接决定气化炉操作温度，并影响耐火砖寿命、排渣及灰水中固含量等，从而影响气化炉装置的稳定运行。

灰渣的粘温特性、晶相结构等均与灰渣成分有关，本文仅从灰渣粘温特性方面讨论对德士古煤气化的影响，并简要分析灰渣成分对粘温特性的影响以便根据粘温特性及灰渣成分选择适合煤种，以保证德士古气化炉的稳定运行。

二、灰渣粘温特性对我厂生产运行的影响1.我厂生产（气化炉运行）情况我厂原料煤原设计用黄陵煤，由于其粘温特性差，致使我厂气化炉操作温度高、炉转损耗快、生产无法稳定运行，迫使我们于97年7月份改为华亭煤，该煤属侏罗纪后期烟煤，其灰渣粘温特性好，排渣呈玻璃状态，工艺参数呈直线，灰水中含固量少，压滤机启动次数减少至原来的1/3，从而使我厂生产得以稳定运行，产量大幅度上升，因气化原因导致停车次数明显减少。

原来频繁出现的管道、设备冲刷腐蚀、炉砖脱落快、热负荷高难以操作等问题相对减少，单炉连续运行49天，97年8月气化炉运转率达71.2%，然而进入98年以后，玻璃球状渣不复存在，代之而来的是大量得细渣，特别是从98年4月份以后，粗渣变为玻璃丝，结果导致下降管多次积渣，下降管与导气管之间环隙大量积灰，严重时整个激冷室被积灰充满；下降管多次烧穿，其中3#气化炉两次烧穿且鼓包严重，不得不更换一段下降管，由于灰水中含估量高，阀门多次磨穿，被迫停车，98年4-5月份每次投料后，渣口压差始终偏高不得不加过量氧气以提高温度熔渣，粗渣中Cr2O3含量已达到0.128%，表明炉温很高，但渣口压差依然不降低，后检查发现下降管结渣，生产无法进行，我公司决定从5月22日改用优质块煤及粉煤3：7混合后，气化炉工况好转，粗渣为玻璃球状，完全回到了去年试烧后的工况，几个月的艰辛历程，苦苦求索，使我们对煤的灰渣粘温度特性重要性有了更进一步的认识，深深体会到一个粘温特性好的煤质是德士古水煤浆加压气化正常的关键。

灰分对煤气化的影响

灰分对煤气化的影响

矿物质对煤气化的影响
煤中的矿物质
• 混杂在煤中的无机矿物质（不包括游离水，但包 括化合水）。成分复杂，通常多为粘土、硫化物、 碳酸盐、氧化硅、硫酸盐等类矿物，含量变化也 较大。所含元素可达数十种，主要有硅、铝、铁、 钙、镁、钠、钾、硫、磷等。煤中矿物质按来源 可分为内在矿物质和外来矿物质。内在矿物质是 在成煤过程中形成的矿物质，其灰分称为内在灰 分（inherentash）。内在矿物质进一步分为原 生和次生两类，前者主要来自成煤植物，较难从 煤中分离出来，后者主要来自成煤过程和成煤后 地下水循环过程中带来的，在煤中呈层状、凸镜 状以及各种复杂形状。
• 2灰分对氧耗、煤耗影响
• 灰分是原料煤中的惰性物质，灰分含量增 大灰渣熔化吸收的热量增大，为了保证气 化炉顺利排渣和维持气化炉的热量平衡， 需要增加氧量来燃烧更多的碳原子。因为 燃烧了更多的碳原子，所以气化系统的氧 耗、煤耗增加。资料表明，在同样的气化 反应条件下，灰分每增加1%，氧耗增加 0.7%一0.8%，煤耗增大1.3%一1.5%.
国的国民经济意义重大。
煤炭的气化
• 煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及 压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧 气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含 有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可 燃气体的过程。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。 气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧 反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三 相产物的过程。煤的气化和燃烧反应则包括两种 反应类型，即非均相气－固反应和均相的 气相反 应
• 3 气流床气化。它是一种并流气化，用气化剂将 粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将 煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤 料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反 应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。
大型流化床锅炉的灰渣处理与利用技术研究

大型流化床锅炉的灰渣处理与利用技术研究

大型流化床锅炉的灰渣处理与利用技术研究大型流化床锅炉作为一种高效、清洁能源转换设备，被广泛应用于燃煤发电、工业生产以及城市供热等领域。

然而，其运行产生的灰渣问题一直是困扰行业的难题。

本文旨在研究大型流化床锅炉灰渣的处理与利用技术，以期提供有效的解决方案。

一、灰渣的特性与组成分析1. 灰渣的特性：灰渣是指燃煤过程中产生的固体废物，具有颗粒细小、高温、高含碱金属等特性。

2. 灰渣的组成：灰渣主要由无机物和部分有机物组成，无机物包括氧化物、硫酸盐、氯化物等，有机物主要是煤炭的残留物。

二、灰渣处理技术研究1. 灰渣的固化处理：固化技术是将灰渣与适量的水泥或其他固化材料混合，并通过压制、震动等加工方式，将其转化为块状物体。

固化处理可以降低灰渣的渗透性、增加强度，并减少对环境的污染。

2. 灰渣的再循环利用：通过进一步研究灰渣的物理、化学性质，可以探索将其用作建筑材料、填充材料、水泥添加剂等方面的再利用途径。

同时，灰渣中的有机物也可用于生物质能源的生产等领域。

三、灰渣利用技术研究1. 灰渣在建筑材料中的应用：灰渣具有硬化性能和韧性，可以作为建筑材料的补充材料，用于生产砖块、水泥等产品。

通过适当调整配比，可以提高材料的力学性能和耐久性，降低成本。

2. 灰渣在水泥添加剂中的应用：将灰渣作为水泥的混合料，可以改善水泥的工作性能和力学性能，促进水泥的早期和长期强度发展，并降低水泥的生产能耗和碳排放。

3. 灰渣在填充材料中的应用：通过研究灰渣的颗粒特性，可以将其应用于填充材料的生产中。

灰渣作为填充材料可以有效改善土壤性质，增加土地的利用价值。

四、灰渣处理技术的经济与环境影响评价1. 经济影响评价：对灰渣处理技术的经济评价主要包括投资成本、运行成本和产值回报等方面的考虑。

通过合理设计与优化流程，可以降低处理成本，提高经济效益。

2. 环境影响评价：针对灰渣处理过程中产生的废气、废水和固体废物等环境问题，应采取相应的控制措施。