褐煤提质联产油工艺的数值模拟与火用分析

通过褐煤提质联产油工艺(LFC)实验装置进行芒来褐煤热解提质实验,取得流程模拟中需要的原始数据,在对LFC工艺流程模拟的基础上,对其进行火用分析,计算各操作单元的火用损失,分析火用损失产生的原因,指出提高火用效率的方法。结果表明:原煤处理量为1000.00 kg/h时,须补充甲烷37.80 kg/h;火用损失的主要原因是由于热量传递的不可逆性和化学反应的不可逆性;LFC工艺的火用效率为74.39％,可以通过改进工艺、回收利用半焦和热解气的物理火用来提高系统的火用效率。     

东北某露天矿褐煤干燥提质对水分复吸的影响

东北某露天矿褐煤因水分含量高,使用前需要进行干燥提质处理,以提高其燃烧热效率.为研究褐煤干燥提质后对水分复吸的影响,利用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)、差热/热重分析仪(differential analysis/thermogravimetric analyzer,DTA/TG)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等先进分析手段,结合干燥提质工艺,研究褐煤干燥提质对水分复吸的作用.结果 表明:东北某露天矿褐煤所含主要官能团包括:羟基、亚甲基、甲基、羰基、羧基和醚键.干燥提质后褐煤含水率由44.78％降至25.07％.干燥提质后褐煤静置9d后的含水率为25.75％,水分含量随时间增长无明显变化,水分吸附逐渐达到动态平衡.由于褐煤结构中的孔洞和裂隙减少,含氧官能团分解,干燥提质后褐煤对水分子的吸附能减弱,因此水分复吸不明显.干燥提质可以有效的抑制褐煤对水分子的吸附.     

CO_2-O_2/H_2O混合气氛下煤气化过程的分析

应用ASPEN软件模拟CO2-O2/H2O混合气氛下的煤气化系统,采用分析法对系统的效率和损失状况进行了分析,考察了气化温度、气化剂中CO2的含量以及气化剂预热温度三种因素对气化系统效率的影响。结果表明:当气化温度从800℃升高到1400℃时,效率从76.31%提高到88.49%;随着气化剂中CO2含量提高,气化过程效率先降低后升高,当CO2含量提高至12%以后,气化过程效率持续升高,气化剂中CO2的含量为45%~48%时,气化煤气中有效气体含量达到最高值79.41%;气化剂的预热温度对效率的影响很小。     

基于褐煤提质的技术分析与产能实现

褐煤提质通常是对褐煤进行热解或是脱水干燥.褐煤提质后不仅可以解决褐煤直接燃烧时环境污染严重、热利用率低的问题,还可以得到煤焦油和焦炉煤气等多种煤基产品,是褐煤高效、低污染利用的重要途径,低热值褐煤提质新技术装备的研究开发是褐煤提质加工的新技术和工艺装备,使其能达到烟煤的水平.     

褐煤提质废水污染特征分析

由于褐煤矿质组成的特点和提质工艺的复杂性,决定了褐煤提质废水在水质组成及含量上具有自身独特的环境学特征。为了建立高效、稳定以及出水水质安全的褐煤提质废水处理技术体系,采用常规分析、色谱、质谱等技术,分析研究了洗选蒸脱法褐煤提质工艺废水的污染特性和特征污染物。研究结果表明,褐煤提质加工的废水的CODCr、BOD5、NH4+-N、挥发酚、氰化物等常规污染指标较高,可生化性差,有机污染组分复杂且不同组分含量差异较大,需经过严格的水处理工艺才能满足污水排放标准的要求。研究为褐煤提质废水处理技术的开发提供了科学依据。     

褐煤提质废物制备高端节能环保材料关键技术与示范

该课题以褐煤提质技术、提质废物及燃煤粉煤灰为研究对象,针对褐煤含水和灰分高、提质固废利用率低及粉煤灰综合利用率低,废渣中含有诸如腐植酸、燃料元素等高质成份等问题,开展褐煤提质、提质废渣及粉煤灰的综合利用研究。上一年度进行了褐煤提质新工艺以及产品性能检测等研究工作,并完成了长春国传能源科技开发有限公司年产50万吨/年提质褐煤项目的选址、备案及环境影响评价等项目前期工作的基础上,本年度完成了50万吨/年洗选蒸脱法褐煤提质生产线的设计与设备的安装和调试工作,其中关键设备高压蒸脱槽及与之配套的三项(二次蒸汽、物料煤、灰水)分离器、疏水罐等的设计和制造工作已近完成,并完成了四套高压蒸脱器及配套装置的制造、安装与调试工作;到目前为止已生产出了提质褐煤产品5万吨;此外,对于褐煤提质废物粉煤灰的研究也取得了较好进展。上一年度完成了粉煤灰熔体基础物性分析工作,以及粉煤灰制备纤维复合外墙和多孔外墙保温材料的工艺和影响因素的研究工作。本年度对粉煤灰制备纤维复合外墙的最优生产工艺进行了更为深入的研究,并完成了10万立方米纤维复合外墙保温材料示范线的建设、设备选型和调试等工作,并进行了部分产品的试生产;对于5万立方米多孔外墙保温材料的示范线工程已经完成建设工作,现正进行设备的选型和部分制造工作。此外,对于纤维产品进行了热学性能以及基础物性的分析和测试研究,同时,对于新型轻质墙板保温材料的制备工艺和产品系能进行了系统的研究,取得了性能良好的轻质保温材料产品。截止到目前为止,该课题总计申请国家发明专利2项,获得国家授权发明专利5项,发表文章4篇,其中,本年度获得国家授权发明专利2项,发表文章3篇,通过该课题的研究可以为褐煤提质废渣及粉煤灰高值利用、为我国褐煤资源丰富但水资源贫乏的蒙东地区工牧业用水提供新的途径,课题研究属于典型的能源废物高值化利用项目。     

基于平衡的微型燃气轮机回热循环效率分析

对采用回热循环的微型燃气轮机进行了正、反平衡效率分析,推导了正、反平衡效率一致性的数学模型.结合微型燃气轮机实例,计算了正、反平衡的效率,并进行了分析的可靠性检验,检验结果表明,实例中的正、反平衡效率偏差和偏差率都很小,分析结果可靠.通过反平衡效率分析,得出了微型燃气轮机的主要损部位,提高微型燃气轮机效率可主要从改进燃烧室和回热器入手,对于排气中的损失可采用结合余热利用装置加以利用.     

水热提质对内蒙褐煤物化结构及水分复吸的影响

为探究水热提质过程中褐煤物化结构的演变规律及其对水分复吸行为的影响,选取内蒙褐煤在170~330℃下进行水热提质,然后进行水分复吸实验,运用化学滴定和氮吸附对煤样物化结构进行表征。结果表明:水热提质使褐煤含氧官能团和孔结构发生很大变化,孔体积和比表面积随提质温度升高呈现先增大后降低的趋势,羧基和酚羟基分别在200℃和230℃后发生显著分解而不断减少;含氧官能团和孔结构的共同作用使提质煤平衡含水量先增大后减少。为降低褐煤复吸水分的能力,在保证提质煤后续良好转化行为的前提下,需选择300℃左右的水热提质温度,尽可能破坏褐煤孔结构和含氧官能团,从而抑制褐煤对水分的复吸行为。     

褐煤干燥工艺研究

褐煤是泥炭成岩作用后的产物,是煤化度最低的矿产煤,其特点是水分大、孔隙度大、挥发分高、不粘结、热值低,含有不同数量的腐植酸。褐煤中灰分较高,一般都在15-30%之间;全水含量高,一般在30-45%之间;发热量较低,一般在3000kcal/kg左右。无论作为动力原料还是气化原料,都必须进行提质加工。提高褐煤热值的最有效的方法是干燥脱水。褐煤脱水提质后,其成分和性质更趋近于烟煤,将更有利于运输和贮存。     

生物质快速热解制取液体燃料的技术经济分析

为考察生物油超临界乙醇提质方法的能源效率和经济性能,建立了生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料工艺流程及其仿真模型.在仿真计算的基础上,对液体燃料生产成本进行计算,将生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料与生物质热解催化加氢和纤维素制乙醇方法进行对比,并通过敏感性分析研究了不同因素对液体燃料生产成本的影响.结果表明:液体燃料生产成本为6 052元/t(216元/GJ),略高于生物质热解催化加氢工艺,但明显低于纤维素制乙醇工艺;对液体燃料生产成本影响最大的因素是生物油产率和乙醇价格,提高热解过程中生物油产率和减少提质过程中乙醇消耗均有利于提高系统经济性能.     

次高压、中压燃气压差发电实验研究

次高压、中压燃气在供给用户之前,需要经过调压装置调压,调压过程压力能损失较大,利用燃气调压过程压差发电将会有效回收这部分压力能损失。燃气压力能进行了热力学分析,燃气比由比温度和比压力组成,比压力远大于比温度。利用压缩空气模拟中压燃气,搭建了中压管道压差发电实验系统,实验研究了流量、压力比对压差发电的影响,通过实验数据拟合得到了发电功率(P)与流量(Q)、压力比(n)之间的关系式为P=16.10Qlnn。     

谈我国褐煤提质技术的发展

褐煤在我国煤炭资源储备中占有重要地位,但褐煤含水量高,含碳量低,应用范围受到限制。褐煤提质之后,水分大幅降低,热值大幅提高,其产品用途广泛,可作为动力、民用、液化、气化及炼焦用煤。随着对褐煤经济价值认识的提高,世界各国开发出了多种褐煤提质加工技术,简要介绍了几种国内比较典型的褐煤提质技术及各种技术存在的优缺点,对国内褐煤提质技术的工业化发展的前景进行了展望。     

轻度热解提质褐煤孔结构研究

对霍林河褐煤热重分析的基础上,在管式炉中进行轻度热解实验,通过低温N2吸附研究了热解前后煤样的孔隙特性,考察不同热解温度,恒温时间对煤孔结构的影响。结果表明:热解温度和恒温时间对褐煤的孔结构分布影响较大。褐煤和提质煤的吸附脱附等温曲线都存在吸附回线,但褐煤比提质褐煤的吸附回线宽,说明提质煤的微孔数量减少,大孔数量增多。与褐煤相比,轻度热解处理后,褐煤的比表面积减少,孔容减小,平均孔径增大。     

不同热解温度下褐煤焦样物相及其微结构变化

热解是褐煤改性提质的重要手段,为研究不同热解温度制取褐煤焦的物相和微结构变化,采集沈北矿区蒲河煤矿褐煤煤样,选取低中高(400,700,1 000℃)3个热解特征温度制取褐煤焦样,通过SEM、XRD、Raman、FT-IR、XPS、低温N₂吸附实验,对褐煤焦样的物化结构进行分析。结果表明：热解温度提高,焦样芳香性增强,含氧官能团O—H、C=O、C—O大幅减少,表面含碳官能团,C—C结构增加,C—H结构减少;400℃和700℃焦样微晶结构缺陷增加,1 000℃焦样微晶结构趋于有序并向石墨化转变;焦样比表面积和孔容积随热解温度提高先增大后减小,700℃焦样拥有最大的比表面积(117.063 7 m²/g)和孔容积(0.068 134 cm³/g),提高热解温度有利于焦样微孔结构发育。     

生物质气化合成二甲醚系统的火用分析

基于生物质串行流化床气化合成二甲醚(DME)系统的Aspen Plus模拟,对系统进行热力学火用分析,研究了气化反应参数与合成反应参数对各子系统和总系统的火用效率影响.研究结果显示:火用损失主要发生在气化子系统中;气化产物氢碳摩尔比在2左右时,系统火用效率可达到最大;液化子系统提高气化合成二甲醚一步反应的有效转化率,降低循环气份额,可有效提高系统火用效率;全系统的火用损失主要是由过程的不可逆性引起的,内部火用损率近80%.对于稻秸气化一步法合成二甲醚系统,适宜的气化温度为750~800℃,水蒸气生物质质量比为0.3;在合成温度为260~280℃,合成压力为4.0~4.5 MPa的条件下,系统的二甲醚产率可达到6.20 mol/kg,火用效率达到51.66%.     

（火积）损失极值原理在热源塔热泵系统优化运行中的应用

为优化热源塔热泵系统的运行,基于火积理论,提出热源塔热泵系统火积损失极值原理,并构建热源塔热泵系统火积损失模型。通过模拟和实验分别研究在定系统供热量和定系统输入功率时,系统在不同运行工况下的火积损失率,得出系统的最优运行工况。研究结果表明:系统火积损失率实验值与模拟值的相对误差不超过9.8%,表明系统火积损失模型具有较高的精度;当系统供热量为4 k W时,最优运行工况为压缩机频率51 Hz,热水流量0.5 kg/s,溶液流量0.6 kg/s,风量1.4 kg/s,此时系统火积损失率最大,系统输入功率最小,系统效率最高;当系统输入功率为2 k W时,最优运行工况为压缩机频率72 Hz,热水流量0.4 kg/s,溶液流量0.5 kg/s,风量1.6 kg/s,系统火积损失率最小,系统供热量最大,系统效率最高。     

浅谈化工生产装置节能改进的方法和途径

本文从改进工艺条件,降低工艺总用能;降低工艺能量使用环节的过程损;提高能量回收率,减少排弃能量及损;提高设备能量效率,减少设备损四方面讨论了化工生产装置节能改进的方法和途径。     

大型低速船用柴油机余热回收装置的平衡分析

介绍了当前一般船用柴油机的余热回收装置,对特定型号主机废气余热回收装置进行平衡分析,通过计算求出了该装置的分配及利用情况,以及各装置效率的潜在提高程度.结果表明,该余热回收装置具有较高的效率和较好的经济性.分析的结果可以指导人们合理的提高的利用效率.     

预干燥燃褐煤发电系统理论研究

利用等效热降法建立了回热抽汽预干燥燃褐煤发电系统的经济性分析模型,并给出了褐煤预干燥的节煤条件.利用该模型对某600 MW机组采用回热抽汽预干燥燃褐煤发电系统的热效率影响因素进行了分析.计算结果表明:采用该系统在额定工况下节煤量为11.21 g·(kW·h)-1;烟气温度每变化10℃节煤量约变化1.5 g·(kW·h)-1;从1 kg褐煤中每多干燥出0.1 kg水节煤量增加3.3 g·(kW·h)-1;从褐煤中干燥出1 kg水分需要的蒸汽量越少,热经济性越好,并且褐煤的干燥程度越高,其对经济性的影响越明显.     

提高再生气中H2S浓度的方案研究

对以生物质热解气为原料的低温甲醇洗工艺进行模拟和研究,热解气主要成分为CO₂、H₂、CO、H₂S、COS和水等。采用Aspen plus对低温甲醇洗工艺进行全流程模拟,通过对比分析可知,模拟结果与实际值基本吻合。针对原工艺H₂S浓度低的问题,提出两个改进方案以提高H₂S的浓度：①提高气提塔的N₂流量;②在气提塔后添加一个闪蒸罐,气提塔塔底的甲醇溶液经过加热和闪蒸后再进入甲醇再生塔。结果表明改进方案可以大大提高再生气中H₂S的浓度。