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山城煤气化的三种主要工艺

气化渣烘干 环保检测小马 2022-11-28 12:23:30 11993

当前煤气化技术有固定床、流化床、气流床3种。固定床气化技术生产的合成气中甲烷含量较高,使其在煤制天然气项目中应用较广泛,但需块状无烟煤、气化能力小、炉内温度差较大、气化废水量大且处理难度高,从而导致其发展受阻。流化床技术较固定床煤种适应范围广,床层温度均匀,但要求原料煤活性高且黏结性低,同时生产的煤气中含尘大、CO2和CH4含量高,对系统腐蚀和磨损较严重,严重影响其应用。气流床气化技术具有煤种适应性广、单炉生产能力大、碳转化率高、生产的合成气质量好、排污量少等优点,使其更加适应煤气化工艺发展的新趋势,即生产大型化、煤种多样化、环境友好等,目前被广泛应用并推广。

     1 固定床煤山城气化渣研究现状

固定床气化工艺是以块煤(6~50 mm)为原料,煤从气化炉顶部加入与气化剂逆向接触完成气化过程,由于该工艺大都为固态排渣,且与其他工艺相比含碳量较高,故将固定床气化工艺产生的废渣用于燃炉燃料利用较多。

於子方[23]研究发现间歇式固定床气化技术排放吨氨造气炉渣在170~330 kg,含碳量为13%~18%,吨氨除尘器飞屑在25~40 kg,含碳量为60%~70%。将排出固体废弃物(炉渣、飞屑、灰泥)作三废混燃炉燃料使用,三废混燃炉排出的炉渣含碳量1%左右,可供水泥厂作熟料使用。何绪文等[24]以固定床气化炉排渣为研究对象,采用改进BCR连续提取法对气化炉渣中重金属的化学形态进行了分析,其中Cd和Cr对环境具有较高的潜在危害性,Cu、Zn、Pb、Ni、As对环境的直接危害性较低,此类气化炉渣属第Ⅰ类一般工业固体废物,作为燃炉燃料利用时应注意重金属的污染。

      2 流化床煤山城气化渣研究现状

流化床技术采用0~10 mm碎煤为原料,气化剂同时作为流化介质由气体分布板自下而上经过床层,使原料处于剧烈的搅动和返混中完成气化,生成的煤气在离开流化床层时夹带70%~80%的灰渣和未完全反应的炭粒,由炉顶离开气化炉,少量渣粒由炉底排出,如何利用好灰渣和带出物中的残炭将关系到流化床气化的经济性。

程相龙等将飞灰与原煤细粉按照一定比例混合后进行造粒,并将造粒产品作为锅炉的原料燃烧。比较了圆盘造粒和对辊造粒工艺的操作条件、燃烧特性和经济性等。2种工艺经济性都较好,对辊造粒省去干燥工段是的造粒工艺。李风海等[26]研究了晋城无烟煤流化床气化结渣的机理,结果发现引起结渣的主要原因是晋城无烟煤气化过程中在1 100 ℃左右形成的低熔点共融物铁尖晶石以及钙长石等。王娅[16]以2种工业循环流化床气化炉排出的气化细灰为研究对象,发现铁的迁移转化与铁的价态、含钙矿物质的引入以及含硫物质引入密切相关,铁的价态对气化细粉灰熔融特性影响较大,含钙矿物质的引入对铁迁移转化较大,硫元素引入使灰中含铁矿物质种类增加。

     3 气流床煤气化渣研究现状

气流床气化是以粉煤(<0.075 mm)为原料,被氧气和水蒸气组成的气化剂以高速气流携带喷入气化炉内,粉煤颗粒大部分的炭在高温环境中气化为合成气,未转化的炭及煤灰被气流带出并以熔融态形式存在,经急冷后由气化炉底部排出,部分细粒灰渣被合成气夹带并由洗涤工艺收集。

MIAO等对气流床煤气化细渣中残余炭和渣粉的物理性质和显微结构进行研究,发现细渣的残余炭具有较高的比表面积和连续、完整的孔隙结构,颗粒中含有少量孔隙,细渣由无机矿物和碳构成,矿渣颗粒基体中的有机碳是C—C、C—O、C—O基团与无机元素结合,最终细渣颗粒形成C—O—M(M为无机元素)基团。GUO等[28]通过泡沫浮选对气流床细矿渣提质,分别回收得到了烧失量为65%残炭和烧失量低于4%的尾灰(图3)。WANG等[29]采用超声波浮选法富集残炭,并与常规浮选法进行了比较,精炭产率和灰分分别下降了9.94%和16.54%,但浮选理想指数却提高了12.60%,此外还发现超声波浮选对残炭富集有积极作用,有利于小颗粒的浮选。由于气流床煤气化渣细渣含碳量高,很多学者采用浮选的方法,将残炭和尾灰分离,得到的尾灰可直接用于水泥和混凝土填料。


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