煤气化细渣浮选脱碳试验研究

煤气化细渣是煤炭气化过程中产生的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,但由于其含碳量较高,仍具有一定的利用价值,碳灰分离是实现其减量化、资源化利用的关键。以榆林地区煤气化细渣为研究对象,采用浮选方法进行脱碳试验,在基本特性分析的基础上,研究不同浮选条件及工艺对分选效果的影响,当柴油用量14 kg/t、仲辛醇用量14 kg/t时,经一次分选,精矿产品灰分为37.88%,尾矿产品灰分为51.65%,可燃体回收率51.99%;采用一粗一精一扫浮选工艺流程,粗选柴油用量14 kg/t、扫选柴油用量7 kg/t时,可得精矿灰分18.87%、产率20.30%的产品,最终计算精矿产率为41.76%,灰分27.92%,可燃体回收率55.08%。通过一粗一精一扫浮选工艺流程,该煤气化细渣中的碳灰得到较好的分选分离,但整体浮选药剂消耗过高,且粗选过程细粒物料更易上浮成为精矿产品,扫选过程继续添加药剂后才能使粗颗粒物料有效上浮,导致出现扫选精矿比精选精矿灰分更低的现象。对该煤气化细渣样品进行表面形貌、孔隙结构、表面官能团分析以及小浮沉试验,表明样品比表面积大、孔隙结构发达,易吸附大量药剂,导致浮选药剂消耗过大,经济性差。     

煤气化细渣预热脱碳工艺燃烧特性研究

煤化工气化工艺会产生大量气化细渣,其含碳量高、烧失量大,不符合建筑掺混原料国家标准和行业标准,产量巨大的气化细渣因缺乏有效的规模化消纳方式,成为现阶段制约煤化工企业可持续发展的重要因素。通过对一种低挥发分低热值燃料恒温预热-脱碳装置的预热脱碳工艺进行机理研究,利用热重试验平台进行恒温热重试验,对低挥发分、低热值燃料恒温预热-脱碳装置内部燃烧过程进行模拟,以对比分析不同预热温度、不同燃烧气氛下粒径分级气化细渣的燃烧特性。研究发现,通入氧气后,气化细渣样品迅速发生氧化反应,900℃、10%O_2下燃尽时间在6.6～9.4 min, 900℃、21%O_2下燃尽时间在3.7～5.6 min,因此在保证NO_x排放量在规定范围的条件下,可适当提高窑内燃烧区氧浓度以缩短燃尽时间。随预热温度的升高,同粒度分级的气化细渣样品的平均质量变化速率增大,燃尽时间缩短,预热温度的提高可改善气化细渣的燃尽特性,在设备安全运行下可适当提高燃烧区温度以更快燃尽。不同燃烧气氛、不同预热温度下,随气化细渣粒度增大,失重量增大,燃尽时间延长,平均质量变化速率递减,该"预热-脱碳装置"可根据物料粒度合理调整物料停留时间实现充分燃尽。     

煤气化粗渣脱水工艺设计及实施

传统的煤气化粗渣脱水工艺具有脱水效率低、环境危害大、资源浪费等缺点。为改善以上缺点,首先分析了煤气化粗渣的产生过程及其性质,然后以中小型企业的资本现状为参照,提出了具体的工艺设计要求,并针对具体要求进行了煤气化粗渣脱水工艺设计及实施,分析新的工艺设计可以带来的经济效益及社会效益。     

煤气化装置煤粉气化炉细灰脱水技术探讨

随着气化技术的不断发展及环保要求的不断提高,气化装置气化灰水处理的效果关系到煤化工装置的平稳运行.根据试验研究得到的气化灰特点,比较了几种常用的过滤设备,并介绍了它们在实际运行中的效果和存在问题,有针对性地提出选型意见,为气化装置的平稳运行提供保障.     

振动筛在煤气化粗渣脱水技术中的应用

灰渣是煤气化过程中产生的固体废物,主要包括粗渣和细渣,粗渣脱水目前主要采用捞渣机与振动筛组合的方式.通过对振动筛原理进行分析,指出了其在粗渣脱水生产中的优势,以及在实际应用中存在的问题,提出了优化的方向.     

煤气化细渣组分分析及其综合利用探讨

针对神华宁夏煤业集团有限责任公司煤化工生产的实际情况,分析了德士古、四喷嘴对置式、GSP3种煤气化炉细渣的钙、镁、铝、铁等氧化物组分含量及烧失量,结合粉煤灰综合利用国家标准及行业标准,对煤气化细渣用于水泥、混凝土等建材及道路路基掺混料等进行了可行性分析,提出了煤气化细渣掺烧利用和分选利用的建议。     

煤气化细渣燃烧技术研究进展

简述了煤气化细渣的基础燃烧特性、燃烧动力学和燃烧应用三方面的研究现状,分析表明：煤气化细渣基础燃烧特性较差,难以单独稳定燃烧,与其他燃料掺烧可提高其燃烧性能;煤气化细渣的粒径、掺烧比和种类等因素对其燃烧性能影响较大,应着重加以研究;煤气化细渣燃烧动力学多采用Coats-Redfern积分法进行研究,求解过程简单,但存在准确性相对较低的问题,采用多重扫描速率法等进行相关研究可提高准确性,具有研究价值,但鲜有报道。掺混燃烧是煤气化细渣燃烧应用的主要方式,具有一定的经济和环境效益,但多数会引起一些副作用;单独燃烧是煤气化细渣燃烧应用的另一方式,具有燃烧效率高的优点,但需对燃烧设备进行针对性的设计、开发。最后提出了煤气化细渣燃烧技术今后的研究方向,以期为相关领域科研工作者提供参考。     

少量KOH制备煤气化细渣基吸附材料的研究

我国富煤、贫油气的能源结构决定了我国对煤炭高效利用及转化的重视,赋予了煤化工产业发展的机会,作为煤化工产业龙头的煤气化技术在中国蓬勃发展。随着煤气化技术的大规模推广,煤气化灰渣的堆存量及产生量越来越大,造成了严重的环境污染和土地资源浪费,对煤化工企业的可持续发展造成不利影响,煤气化渣处理迫在眉睫,各高校、研究院都在积极探索解决方式;但普遍存在难以工业化或成本较高的问题。本研究在考虑到可工业化推广的工艺条件下,以煤气化灰渣为原料,少量KOH为活化剂在高温下制备了碳硅复合材料,探索了不同活化剂及活化温度、时间、活化剂添加量对吸附材料的性能影响。实验结果显示：碱活化气化灰渣工艺,影响主次因素为时间>温度>碱添加比例,最佳条件为温度700℃、120 min、10%KOH添加量;在此条件下制备产品碘吸附值达341 mg/g。     

煤气化细渣碳灰分离技术研究进展

基于我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,煤炭在相当长的时间内仍然是我国最重要的化石能源。煤气化是现代煤化工发展的前沿技术,是实现煤炭清洁高效利用的有效途径,对实现国家高质量发展具有重要战略意义。煤气化过程中会产生煤气化细渣,煤气化细渣主要通过填埋的方式进行处理,不仅占用土地,污染环境,而且不利于煤化工企业的长远发展,气化细渣的高效处理再利用迫在眉睫。首先对气化细渣的理化特性进行了分析总结,气化细渣残碳含量与煤种、气化工艺条件、运行工况等因素均相关,但气化细渣的物理化学性质差别不大,主要由SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃和C组成。气化细渣残碳含量一般在20%左右,因煤种和气化操作条件等的差异,部分地区气化细渣残碳含量高达50%,具有一定潜在的利用价值。目前,气化细渣的处理方式主要有筛分分级、重力分选和泡沫分选。系统总结了气化细渣的筛分分级、重力分选和浮选技术,通过筛分分级和重力分选技术,均可以无污染、绿色环保实现气化细渣低成本、高效率再利用。通过浮选强化,可以提高捕收剂在...     

陶瓷膜渗流数值模拟

介绍分析了渗流应用、膜渗流研究的现状;通过陶瓷膜模型的建立和初始条件的确立,用计算机和FLUENT软件模拟研究了陶瓷膜渗流过程中压力的分布、流场的变化。结果表明,随着压力分布的变化,渗流速度也有很明显的变化,其中外层孔在渗流中起主要作用;模拟与实验进行了比较,结果基本吻合。     

煤气化残渣基多孔陶瓷的制备研究

为拓展煤气化残渣综合利用途径,提高煤气化渣的附加值,以工业固体废弃物煤气化残渣为主要原料,采用模压成型工艺,在较低温度下烧结制备了煤气化残渣基多孔陶瓷,着重研究了不同烧结温度对多孔陶瓷的机械性能、物相结构、孔隙率以及N_2通量的影响。结果表明,多孔陶瓷烧结物相主要以莫来石相和石英相为主,反应烧结是主要的烧结过程机制。烧结温度为1 100℃时,煤气化残渣基多孔陶瓷性能最优,孔隙率为49.2%,平均孔径为5.96μm,0.01 MPa压力下平均N2通量达到2 452.6 m~3/(m~2·h),抗弯强度达到8.96 MPa。制备的煤气化残渣基多孔陶瓷具有高强度、高通量以及低成本的优异性能,有望用于高温气体过滤以及污水处理,解决煤气化残渣的环境污染问题。     

煤气化渣对磷酸根的吸附与解吸性能研究

煤气化渣是煤化工领域的一种固废,其大量排放对自然环境造成很大压力,对其进行资源化利用尤为重要。本研究基于煤气化渣结构特殊、比表面积较大的特点,研究了不同吸附条件对煤气化渣吸附磷酸根的影响,同时研究了煤气化渣对磷酸根的解吸及再吸附特性。结果表明,煤气化渣对磷酸根的吸附符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学反应模型。在pH=7、投料量为2.5 g/L、温度为30 ℃、时间为480 min的条件下,其Langmuir饱和吸附量达到3.998 4 mg/g。此外,煤气化渣对磷酸根还具有较好的解吸效率和再吸附能力。研究表明煤气化渣具有作为磷肥缓释剂的潜力。     

磁性灰粒在不同粒级气化灰渣中的分布特性

以气流床煤气化粗渣和细灰为原料,采用筛分和磁选的方法研究了磁性灰粒在不同粒级气化灰渣中的分布特性。结果表明：随着灰渣粒径的减小,在粗渣和细灰中,磁性灰粒的含量均呈现先升高后降低的趋势,磁性灰粒在粗渣中的含量高于细灰。粗渣中,磁性灰粒在0.5~0.25mm粒级中分布最多,该粒级神宁炉和GSP气化炉粗渣在粒度组成中的占比也最高,质量分数分别为38.42%和37.16%,各个粒级中磁性灰粒产率随粒径减小呈递增趋势;细灰中,磁性灰粒在0.074~0.045mm粒级中分布最多,而细灰粒度组成中的占比最高的却是大于0.25mm粒级,磁性灰粒产率在各个粒级都不高,呈现随粒径减小而升高的规律。气化过程中,磁铁矿会更多地富集在凝结团聚且高度玻璃化的大粒径粗渣中,粗渣和细灰中仍有相当量的含铁物相不显磁性。不同粒级煤气化灰渣中磁性灰粒的分布特性可为气化渣分级分质及高值化利用提供基础数据支撑和应用思路。     

Review of the characteristics and graded utilisation of coal gasification slag

The characteristics of the energy structure of rich coal,less oil and less gas,coupling with a high external dependence on oil and natural gas and the emphasis on the efficient and clean utilisation of coal,have brought opportunities for coal chemical industry.However,with the large-scale popularisation of coal gasification technology,the production and resulting storage of coal gasification slag continue to increase,which not only result in serious environmental pollution and a waste of terrestrial resources,but also seriously affect the sustainable development of coal chemical enterprises.Hence,the treatment of coal gasification slag is extremely important.In this paper,the production,composition,morphology,particle size structure and water holding characteristics of coal gasification slag are introduced,and the methods of carbon ash separation of gasification slag,both domestically and abroad,are summarised.In addition,the paper also summarises the research progress on gasification slag in building materials,ecological restoration,residual carbon utilisation and other high-value utilisation,and ultimately puts forward the idea of the comprehensive utilisation of gasification slag.For large-scale consumption to solve the environmental problems of enterprises and achieve high-value utilisation to increase the economic ben-efits of enterprises,it is urgent to zealously design a reasonable and comprehensive utilisation technolo-gies with simple operational processes,strong adaptability and economic benefits.     

凯膜及陶瓷膜技术应用的比较

介绍了凯膜技术、陶瓷膜技术在一次盐水精制中的应用情况及陶瓷膜的发展前景。     

固体碱渣解聚均质器结构试验与数值模拟

制碱工业过程产生大量碱渣等废弃物,固体碱渣再利用是化工行业技术难题。本文以某化工股份有限公司氨碱法制碱过程中产生的固体碱渣为研究对象,数值模拟研究了影响均质器内浆液分布均匀性的变化因素,通过试验验证了均质器的最佳结构特征。结果表明：固体碱渣的粒度小,具有溶胶的性质,经过压滤机压滤过后的碱渣,粒子重新团聚,硬度大、不易破碎、解聚;提高均质器的搅拌器转速对流体的流动速度及均质效果有很大改善,但并不能完全消除死区;相比于局部立式搅拌桨叶结构,采用立式搅拌桨结构的均质效果明显,且功耗更小;增加导流板结构,与未加装前相比,功耗降低,综合考虑确定均质器的搅拌器采用立式桨+平直桨+导流板的混合型桨叶结构,有利于提高碱渣再利用的经济性。本文研究结果可为固体碱渣制备脱硫剂的工业应用奠定基础。     

细颗粒物的声凝并数值模拟研究进展

采用数值模拟方法研究细颗粒物的声凝并具有实验研究无法比拟的灵活性和经济性,是获得声凝并微观机理和宏观效果的重要途径之一。本文对国内外相关研究进展和现状进行评述,介绍了细颗粒物声凝并的同向作用机理、流体力学作用机理、声致湍流机理,阐述了声凝并数值模拟的区域算法、矩量法、蒙特卡罗方法,指出考虑各凝并机理之间的耦合,利用多重蒙特卡罗方法结合可视化编程技术,对声凝并过程进行可视化数值模拟是声凝并数值模拟研究的重要发展方向。     

Hydrothermal dewatering of brown coal and catalytic hydrothermal gasification of the organic compounds dissolving in the water using a novel Ni/carbon catalyst

Brown coals will continue to be important energy resources in the near future, but their high water contents, which sometimes exceed 50 wt%, and their low calorific values restrict their utilization. Development of an efficient treatment method for dewatering and upgrading is desired to utilize brown coals on a large scale. Hydrothermal treatment is believed to be a promising treatment method because it can not only remove water in liquid phase but also improve calorific value of brown coal. However, some organic compounds are inevitably leached out from the coal during the treatment to emit a huge amount of wastewater containing organic compounds in small concentration, which causes a loss of coal energy as well as a serious problem of wastewater treatment. In this paper, an Australian brown coal (Morwell) was hydrothermally treated for dewatering and upgrading at 250-300 °C. When treated at 300 °C, the water content decreased from 1.31 kg/kg on dry matter to 0.59 kg/kg on dry matter and the calorific value increased from 25.8 to 27.8 MJ/kg on dry matter, indicating that the hydrothermal treatment is really effective for dewatering and upgrading the brown coal. The reactivity to oxygen at low temperature was also reduced by the treatment, which will contribute to suppress the spontaneous combustion of the coal. On the other hand, the amount of organic compound dissolved in the recovered wastewater increased with increasing treatment temperature and it reached ca. 1.5% on carbon basis at 300 °C. The wastewater was treated using a novel Ni-supported carbon catalyst developed by the authors. The organic compounds in the wastewater were completely gasified at as low as 350 °C under 20 MPa at the liquid hourly space velocity of as large as 50, producing combustible gas rich in CH₄ and H₂. The proposed hydrothermal gasification process was found not only to be efficient for wastewater treatment but also to be effective for energy recovery from wastewater. The gasification process combined with the hydrothermal treatment process, which is operated under the conditions close to those of the gasification, will be a new and effective brown coal pretreatment process.