煤焦气化反应对煤炭地下气化的影响性研究

科技创新导报80m研究报告煤焦气化反应对煤炭地下气化的影响性研究②新星梁杰2沈芳(1.北京科技大学土木与环境工程学院北京100085;2.中国矿业大学(北京)化环学院北京100083)摘要:在煤炭地下气化过程中,爆焦气化反应直影响着地下煤气的衄咸和质量,通过对地下气化典型煤样大雁褐煤,协庄嫻煤、昔阳无烟煤在热天平装置上进行不閂热解终温、不同热解气氛的煤焦气化反应实验,利用热失重分祈法砑究了不同煤焦的气化反应特性。道过实睑表明:不同煤质、不同煤焦制备温度、不同反应气氟对煤焦气化反应活性有着重要的影响关键词:煤炭地下气化媒焦气化反应中图分类号:TD82文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0009-02煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭行了不同热解终温、不同热解气氛的煤焦气化煤焦采用40目~80目的颗粒粒度。气体流直接进行有控制地燃烧,通过对煤的热作用反应实验,利用热失重分析法研究了不同煤焦速的比较实验结果表明,在低流速范围内及化学作用产生可燃气体的过程。该过程集的气化反应特性,以期为地下气化工艺操作参流速增加使在同一时间内的转化率提高,当建井、采煤、地面气化三大工艺为一体,把煤数的优化和改进提供必要的理论指导。达到一定流速后,流速对反应速率的影响变的开采和转化相结合,变传统的物理采煤为的不显著,说明已消除了外扩散的影响化学采煤,省去了庞大的煤炭开采、运输、洗1实验部分实验在常压下进行,二氧化碳的流量选选、气化等工艺的设备,因而具有安全性好、1.1实验装置与流程定40L/h,水蒸气流量为240g/h,每次实验投资少、效益高、污染少等优点,深受世界各本实验所用的热天平是由华东理工大煤焦量为0.5g左右,粒度为40目~80目。气体国的重视,被誉为第二代采媒方法。学研制的,整体实验装置系统由称重单元、流速的比较实验结果表明,在低流速范围从目前我国地下气化发展的现状看,信号采集及处理单元、压力调节和气体流内,流速增加使在同一时间内的转化率提还存在着较为普遍的技术问题,如煤气产量量控制单元,温度控制单元,反应器单元等高,当达到一定流速后,流速对反应速率的和质量不稳定,缺乏对地下气化过程的有效五大部分组成影响变的不显著,说明已消除了外扩散检测和控制手段等。煤炭地下气化过程中,1.2内外扩散的消除影响。实验在常压下进行,二氧化碳的流煤的转化要经过干燥、热解以及煤焦气化媒焦粒度的比较实验结果表明:当粒量选定40L/h,水蒸气流量为240g/h,每次实个阶段,其中煤焦气化反应直接关系着煤炭度大于40日时,随粒度的变小,反应速率有验煤焦量为0.5g左右,粒度为40目-80目地下气化产品煤气的组成和质量。定的提高,当粒度小于80目时,粒度的变1.3实验方法本文主要是对选取的正在进行或者已经化对反应速率的影响不再显著。这一结果用于实验的热解半焦样品预先放在恒进行的煤炭地下气化三种煤样即大雁褐煤、昔说明:选择40目~80目的粒度进行实验已温105℃的干燥箱内,以排除样品因吸附水阳无烟煤和协庄烟煤半焦在热天平装置上进能排除固体颗粒内扩散的影响,故本实验分而引起的实验误差。进行热天平实验时,协庄100昔阻昔阳60时间/min时间/min1三种煤样C2气氛反应性对比图2三种煤样H2O气氛反应性对比100100500℃800℃900℃500℃800℃20400时间/min时间/min图3Co2气氛煤焦制备温度对反应性的影响图4H2O气氛煤焦制备温度对反应性的影响中国煤化工①作者简介:梁新星(1982-),男,江苏宝应人,博士研究生,2005年毕业于中国矿业大中国矿业大学(北京)化环学院,获硕士学位,现为北京科技大学土木与环境工程学院博士研HCNMHG比工艺及矿物加工工程的研究工作②国家自然科学基金项目:中俄科技合作专项(2009DFR60180)8万磨新导报 cience and I echnology Innovation Herasc0006科技创新导报研究报告反应器预先升温至预定温度,后称取干燥样性有密切关系的煤的比表面积孔隙率和所以要达到相同的碳转化率煤焦-CO2系统品约0.5g装入白金样品吊篮中,将样品吊篮孔结构变化出现了两头高、中间低的“凹”比煤焦一HO系统反应要多吸收43kJ/mo的热悬挂在白金链条的底端,此时链条被步进电形分布,这使煤焦反应性随煤阶变化的规量因此在相同的反应条件下,煤焦-CO反应提升至高位处,重量传感器不受力,通入保律更加复杂,其它影响因素如煤的岩相组速率要比煤焦-H2O反应速率小护气N2,封闭系统随后打开反应气体阙,调成、煤中的矿物质含量及组成的无规律性节到合适流量。在反应气体通入10min以后,也增加了这一问题的认知难度。3结语对系统排出气体进行分析,确保检测不到氧2.2煤焦制备温度对煤焦反应性的影响通过实验,得到以下结论气并且反应器被反应气体完全置换后,启动图3-4为协庄煤样不同温度制备煤焦(1)煤焦反应活性一般随煤变质程度增机械控制系统,将样品吊篮放下至反应器恒的CO2、H2O气氛反应性对比曲线。大雁和昔加而降低,实验也证明三种煤焦的反映活性温区,实验开始,样品失重变化由传感器送阳煤样得到了同样的结论(如图3图4)顺序为:大雁褐煤焦>协庄烟煤焦>昔阳无烟数据采集系统。随着实验的进行,样品吊篮从图3-4中可以看出,随着煤焦制备热煤焦。因此,大雁褐煤最适宜煤炭地下气化重量逐步下降,当样品吊篮重量恒重时,认解温度的提高,半焦的气化反应性下降这(2)随煤焦制备温度提高,煤焦的气化为反应结束,停止实验。实验停止后,提起样是因为,热解温度提高使煤焦的比表面和反应活性降低。气化温度提高,煤焦的气化品吊籃,通N2对系统内残留反应气进行置孔结构,以及内部石墨微晶子的晶格结构反应活性增加所以,在煤炭地下气化过程换,打开法兰盖,取出样品吊篮称重,并记录特征发生了重大的变化,这一变化的影响中,干馏区的温度不能太高,而气化还原区篮中残留样品重量,经数据处理可求出样品结果是导致了煤焦反应活性降低。另外,热则要保持高温重量及气体产率随时间的变化曲线解温度低的煤焦挥发分含量高于热解温度(3)H2O气化气氛下煤焦反应活性高于CO2高的煤焦,在1000℃高温与水蒸气或CO2反气氛下煤焦反应活性。所以煤炭地下气化的2实验结果与讨论应时,残留的挥发分首先要进一步脱除掉,适宜气化方式为氧气一水蒸气连续气化。2.1煤质对煤焦反应性的影响然后发生残碳的气化反应,因此实验一开图1-2分别为3种煤焦CO2HQO反应性始重量减少得很快表现出来总体的反应参考文献对比曲线,煤焦为900℃、N2气氛条件下制速度要比热解温度高的煤焦反应速度快。Ⅲ]李耀娟,田玉璋,于在平煤炭地下气化备的,气化反应温度为1050℃2.3反应气氛对煤焦反应性的影响[M].东北工学院,22-25由图1-2明显看出,大雁煤的反应活性大雁煤焦100℃下CO2HO气氛反应性对[2]杜锋,梁杰煤炭地下气化技术[]陕西要远高于协庄和昔阳煤,而昔阳煤焦的反比曲线,煤焦为900℃、N2气氛半焦协庄和昔煤炭,2003应活性最差。(如图1图2)阳煤焦经实验证明其结论也与大雁煤焦相[3]梁杰,煤炭地下气化过程稳定性及控制煤质对煤焦反应性的影响因素是非常同。从中可以看出煤焦HO系统反应速率要技术[M]中国矿业大学出版社,2002复杂的,随煤变质程度增高,煤内部碳基质大于煤焦-CO2反应系统。这与碳与水蒸气及有序度增加,碳微晶尺寸增大,煤焦表面的碳与二氧化碳反应方程式的活化能大小或反活性位数减少,因而煤焦的反应性下降,另应焓大小有关,碳与水蒸气和碳与二氧化碳一方面,随煤变质程度增高,与煤焦的反应反应的活化能分别为ll!kJ/mol、162kJ/mol,上接7页)表3改进措施(滑石瓷密封團来料方面)原因分析解决措施完成日期状态1滑石瓷密封圈包装来料不密封sQE投诉滑石瓷密封圈供应商2009.3.15要求供应商来料时确保密封包装2滑石瓷密封圈密度测量偏下公差联系供应商确保密封圈密度在Spc名义值2009.3.153滑石瓷密封圈有效使用期是8周,但是由于物流运输的问题,来料时往柱采购温湿度控制箱在生产前将滑石瓷密封圈存储200.5.15f已经过了3到4周的有效期,有效使用期限短4滑石瓷密封圈需要在特定的湿度温度条件下存放与返工在温湿度控制箱中保存与返工5滑石瓷密封圈来料不良及时更换新的滑石瓷密封圈09.3.1责任人和日期已经确定原因已经调査清楚,行动措施已经确定措施完成表4改进措施(最终压装设备方面)原因分析解决措施完成日期状态1压缩空气供给不稳定,TC压缩机故障联系TC部门及时维修压缩机2009.3.20购买数字式空气监控仪表,监控空气压力波动,一旦出现超差现象及时通知TC2009.5.62终压设备压头被磨损,导致测量系统不准定义在线终压压头更换频次,及时更换在线压头2009.2.283在线与离线压距测量数据存在差异委托第三方精测室测量离线测试夹具压头不能保证正确测量点联系供应商重新按最新图纸制作压头,确保正确测量点责任人和日期已经确定原因已经调查清楚,行动措施已经确定与措施完成开展了六西格玛质量改善项日,本文对这制定不大于0.37%的目标,说明这一项目是中国人民大学出版社,2004(2)项目的流程进行了硏究。通过六西格玛成功的,其中的经验值得提炼并进的 DAMIC质量改进五步骤,按照提出问其他六西格玛项目中进行推广,有很中国煤化工计实战,广东:广东题、分析问题、解决问题的思路对整个项目应用价值CNMHG中国企业的实施.北的流程进行了介绍和论述。这一六西格玛北京大学出版社,2003(9)项目最终取得了明显的效果,将生产线的参考文献4]薛宁,浅论六西格玛在项目管理中的应报废率降到了0.3%,超越了项目最初最初[1]乔治·埃克斯.持久的六西格玛.北京用.中国三峡建设,2004科技创新导报 Science and Technolo gy Innovation Herald9