气化过程熔渣形成机理、流变特性及传热过程研究年度科技报告

我国能源资源有两个特点,一是油气资源匮乏,煤炭相对丰富,二是人均占有量不足。面对日趋复杂的国际政治、经济形势,我国的能源战略需求必须符合国情,为此国家确定的能源战略是"节能优先,立足国内,煤为基础,多元发展"。可以预见,在未来几十年内,煤炭在能源结构中仍将占主导地位,它是我国战略上最安全和最可靠的能源资源。通过发展大规模煤气化技术,清洁高效地利用煤炭资源对保障国家能源战略安全具有重要意义。大规模高效清洁煤气化是支撑相关产业发展的核心技术。大规模高效煤气化技术是发展煤基化学品生产、煤基液体燃料(合成油品、甲醇、二甲醚等)、合成天然气(SNG)、IGCC发电、制氢、燃料电池、直接还原炼铁及多联产系统等过程工业的基础,是这些行业的公共技术、关键技术和龙头技术。气流床气化技术是洁净煤技术的主要发展方向,其中原料适应更广泛、操作更灵活的冷壁式气化炉开发迫切需要研究高温、还原性气氛下熔渣形成机理、流变特性及传热规律。气化反应生成的熔渣大部分沉积在气化炉内壁上形成一流动渣层,沿壁面流出气化室。固态熔渣和流动态熔渣从矿物组成、内部结构等方面存在极大差别,对燃烧过程固态熔渣特性已有广泛研究,而对气化过程还原性气氛下熔渣特性研究几乎处于空白。研究流动态下熔渣形成机理、沉积规律、熔渣分布和传热引起的相变过程,对掌握气流床气化炉特别是冷壁式气化炉工程放大依据、确保气化炉安全长周期运行有重要意义。该课题总体目标是研究高温、高压和还原性气氛下熔渣的形成机理、流动特性与传热过程规律,为冷壁式气化炉的设计和优化提供理论依据,拟研究的关键问题包括:研究水冷壁表面熔渣流动行为和相变规律,建立传热模型;高温还原气氛下灰渣的化学组成和矿物组成的变化规律;探索灰渣矿物质组成与其流变特性和熔融特性之间的对应关系等;研究多原料共气化灰渣的化学组成和矿物组成,探索含钒、镍等金属氧化物灰渣的熔融特性和粘度变化规律,以确定合理的共气化混合比例和反应温度;研究不同煤种混合气化时,煤灰组成对熔渣特性的影响机理,建立混煤灰熔点预测模型,确定合理的煤混配比例。通过本课题掌握气流床气化炉水冷壁衬里表面的熔渣沉积、流动、相变和传热规律以及掌握熔渣粘温特性和熔融特性等理化性质等,为已开车运行气流床气化装置的长周期稳定高效运行条件优化提供理论指导,也为开发和优化自主知识产权的气流床气化技术提供了坚实的理论基础。     

煤炭地下气化技术进展

 煤炭地下气化（UCG）是深部煤炭资源开发的有效手段，属于清洁高效开发和利用的技术范畴，与传统的采煤-地面气化相比在经济性、安全性、清洁性等方面具有明显的优势。综述了煤炭地下气化技术的发展历程、气化原理以及不同气化工艺发展现状，认为钻井式（无井式）煤炭地下气化技术是未来发展趋势。分析了该技术在气化区域科学选址、气化剂选择、燃空区控制与监测、超短水平井技术以及气化产物分级综合利用等方面的最新进展及发展趋势，阐明煤炭地下气化-碳捕获碳利用碳封存（UCG-CCUS）技术联合应用将会真正成为新一代的深部资源绿色高效开发技术。     

煤炭地下气化技术进展

 煤炭地下气化（UCG）是深部煤炭资源开发的有效手段，属于清洁高效开发和利用的技术范畴，与传统的采煤-地面气化相比在经济性、安全性、清洁性等方面具有明显的优势。综述了煤炭地下气化技术的发展历程、气化原理以及不同气化工艺发展现状，认为钻井式（无井式）煤炭地下气化技术是未来发展趋势。分析了该技术在气化区域科学选址、气化剂选择、燃空区控制与监测、超短水平井技术以及气化产物分级综合利用等方面的最新进展及发展趋势，阐明煤炭地下气化-碳捕获碳利用碳封存（UCG-CCUS）技术联合应用将会真正成为新一代的深部资源绿色高效开发技术。     

在阜新矿区应用煤炭地下气化技术的可行性研究

本文分析了国内和国外发展煤炭地下气化技术的不同点，指出了我国近期煤炭地下气化技术的发展方向，论证了阜新矿区利用该技术开发和利用报废煤炭资源的可行性和必要性，制定了阜新矿区煤炭地下气化的发展规划和工艺技术方案     

风力干式选煤技术在北宿煤矿的应用

兖州矿区北宿煤矿的煤质属高硫气煤类，燃烧后SO2排放量大，利用受到限制。跨入新世纪后，兖矿集团加快了高硫煤气化合成甲醇及气化发电项目的建议，给矿区高硫煤由燃料煤转向气化用原料煤提供了发展机遇。本文介绍了风力干式选煤技术的原理，针对北宿煤矿煤质特性，从多种选煤工艺方案中比选出投资少、生产成本低、经济效益显著，加工处理后能满足煤化电联产气化用原料煤要求的选煤工艺方案－风力干式选煤。     

煤气化技术进展与工业化应用

煤气化技术是发展新型洁净煤化工最重要的技术之一。综述了目前成熟工业化的3种气化技术:固化床、流化床和气流床气化技术,并对这3种气化技术相应气化炉的特点及在国内应用现状进行了阐述。     

煤气化技术应用分析

煤气化技术作为煤炭深度加工、转化的先导技术,是洁净煤技术的优先发展技术之一.本文主要对代表性的煤气化技术（固定床（移动床）气化;流化床气化;气流床气化）进行了分析,并得出煤气化技术更适应现代煤化工的发展.     

“煤等含碳固体原料大规模高效清洁气化的基础研究”年度报告

煤炭是我国的基础能源和战略原料。该研究紧密围绕气化技术向大型化、多原料适应性、近零排放等目标推进过程中出现的一些亟待解决的关键科学问题,开展基础研究。该研究的实施将推进具有自主知识产权的煤气化技术向大规模、高效、清洁化跨越,支撑煤基大宗化学品和液体燃料合成、IGCC发电、制氢、燃料电池、直接还原炼铁及多联产系统等过程工业的发展,保障国家能源安全,是国民经济和社会可持续发展的客观要求,非常必要,十分紧迫。拟解决的关键科学问题是:煤等多种含碳固体原料高温高压气化反应动力学、共气化过程的相互作用机理及微量有害元素的迁移转化规律;高温、高压下湍流多相混合与非均相反应过程耦合机理、过程强化及火焰结构特征;高温、还原性气氛下熔渣形成机理、流变特性及传热机理;多种原料高浓度浆体制备及超浓相气力输送特性与规律。预期目标是:完善大规模高效清洁煤气化过程的理论体系。在适应灵活原料气化、煤等含碳固体原料CO2超浓相输送、低阶煤改性制高浓度水煤浆、多种原料共气化机理、微量有害元素迁移转化机理、气化炉内多相混合与热质传递、高温高压下熔渣流动与传热、气化系统集成优化等方面取得理论突破,支撑关键技术的发展,推动气化技术的跨越。     

第二代典型煤气化技术

第二代煤气化技术是目前最先进的洁净煤利用技术。Lurqi加压气化、Texaco气化、shell气化、Prenflo气化和GSP气化是五种典型的煤气化工艺。它们均采用高温、加压气化工艺,气化指标好,气化效率高并有利于环保。气流床气化是发展现代大型煤化工项目的首选工艺。     

江西新余梅山煤矿（北区）地质特征及沉积环境分析

通过对梅山煤矿（北区）的地层、构造特征及煤层、煤质等特征进行了分析对比,结合区域地质背景及相邻矿区含煤情况,推断该矿区具有较大的煤炭资源储量,并对其进行了初步的沉积环境分析,认为梅山煤矿（北区）所含安源煤系属于滨海山前平原型沉积,而乐平煤系属于海陆交相型沉积。     

煤气化灰渣组成结构及分选加工研究进展

煤炭气化是我国煤化工产业发展的龙头技术。随着煤化工产业的蓬勃发展,煤炭气化灰渣量增速巨大。目前,煤炭气化灰渣主要以堆积填埋方式处理为主。这不仅增加了企业的处理和运输成本,同时,造成了土地资源的极大浪费,以及水体、土壤等严重污染。因此,迫切需要突破煤炭气化灰渣的清洁高效分质利用技术瓶颈。文中针对制约煤炭气化灰渣清洁高效利用的关键科学问题,以煤炭气化灰渣的组成结构与分选加工利用为主线,重点分析了煤炭气化灰渣的组成结构及其影响因素,以及形成机理等。在此基础上,对煤炭气化灰渣精细分选加工利用,特别是残炭与玻璃微珠的分选技术进行了重点讨论。最后,对未来煤炭气化灰渣的基础与应用研究趋势进行了展望。     

新疆艾丁湖矿区东部中高硫份煤层洁净经济开发利用的探讨

新疆艾丁湖矿区煤炭资源丰富，是新疆疆煤东运的重点开发煤炭基地。但同时也是生态环境脆弱地区。在艾丁湖矿区煤炭开发中必须实现煤炭资源开发与环境保护的协调发展。煤炭地下气化技术已经成熟，有着经济、洁净、环保的优势；艾丁湖矿区具有进行煤炭地下气化的良好地质条件和区位地理优势，艾丁湖矿区中高硫煤层可以应用煤炭地下气化技术进行洁净、环保、经济开发利用。     

山西省煤矿区的环境保护问题

通过矿区生态环境污染与环境影响评价指标进行分析,提出了积极推进煤炭资源综合开采,深化煤矿“三废”的资源化利用,建立煤炭开采生态环境质量动态监测系统等5项煤矿环境保护的综合防治措施。     

发展煤基清洁能源 再造“绿色”新山西

山西省作为煤炭资源大省,近年来本着立足煤、发展煤、超越煤的思想,充分发挥山西省煤炭资源优势和产业基础,通过政策的不断推动,围绕气、油、醇三大重点领域,在全省大力发展煤系清洁能源产业。山西省将通过＂气化山西＂等发展煤基清洁能源等一系列重要举措,实现煤炭的综合开发和高效利用,彻底改变传统的单一能源结构形式,从而大大推动山西省实现转型综改试验的重大突破,在全国率先走出资源型地区加快转变经济发展方式、实现科学发展的成功之路。     

协庄煤矿制冷节能技术研究与应用

协庄煤矿充分利用现有的矿井水资源和自备电厂的低品位热能，通过研究利用水源热泵和溴化锂制冷节能技术，为矿区工业广场公及生活区40986．29m^2的建筑面积提供夏季制冷．较好实现了矿井水的能量梯级利用和电厂低品位热能的高效利用，提高了矿区能源的综合利用效率。该技术在协庄煤矿应用后，取得了较好的经济效益和社会效益。     

资源整合矿井安全生产存在的问题及对策

郑州矿区绝大部分矿井为地方煤矿,地方煤矿的安全生产状况将直接影响到郑州矿区煤炭资源的开发与发展。只有深入、透彻地分析郑州矿区资源整合矿井安全生产存在的问题,并采取建立和完善现代化安全管理体制、健全安全检测设施、加强安全生产人才梯队建设和科学优化生产要素等措施,才能改善地方煤矿安全生产的现状,促进郑州矿区煤炭行业的健康良性发展。     

我国洁净煤气化技术现状与存在的问题及发展趋势(下)

2我国洁净煤气化技术应用情况2.1在传统煤化工中的应用[14-16]合成氨、尿素和甲醇是我国传统煤化工产业链中的主要产品。2011年,国内合成氨生产原料中,煤炭约占76%,天然气约占21%,石油约占2%,焦炉气约占1%;国内甲醇生产原料则以煤炭和天然气为主,同时由于我国煤炭资源丰富、天然     

基于物质流分析的中国煤炭资源流动碳效应研究

利用物质流分析方法,对我国煤炭作为能源燃料和工业过程与产品利用的原料进行代谢分析,综合选取碳排放总量、贡献率和碳效率指标,作为衡量2012年分部门煤炭资源流动碳排放效应的基础变量,采用投入产出模型计算部门影响力系数与感应度系数,并结合碳效应核算结果对我国煤炭资源流动合理性进行了对比分析.结果表明,煤炭资源在社会经济系统内流动状态及碳排放源不一;部门间碳排放分布不均衡,且碳排放效率差异性表现显著;从碳效应的性质上,划分为高碳排放部门、中碳排放部门和低碳排放部门;从煤炭资源流动合理性角度来看,低碳排放部门是我国煤炭资源利用结构最合理的部门.减排政策应该具有部门针对性,走低碳生产和提高碳效率并重的道路,促进煤炭资源在产业部门间的配置结构逐步趋向合理,实现清洁高效节约化利用.     

低碳经济下煤炭企业转变经济发展方式的研究

发展低碳经济要求煤炭企业有效利用并研发资源开采技术和能源利用及减排技术,进行煤炭资源的清洁高效开发,以实现企业可持续健康发展。低碳经济下,煤炭开采企业应围绕可持续健康发展的战略目标,结合煤炭资源安全清洁高效的生产方式,增加衡量其安全性、减量化、再利用、资源化程度的指标,构建新的业绩评价指标,以引导和激励煤炭企业实现资源清洁高效生产。     

煤炭的清洁高效利用初探

煤炭的大量使用带来了环境污染、资源枯竭等问题,因此煤炭资源的清洁高效利用,将成为我国能源技术创新和能源结构调整的战略性选择。从煤炭消费带来的环境问题入手,通过综合分析的方法,从提高原煤入洗率、煤炭高效洁净燃烧技术、燃煤烟气净化、改变煤炭利用方式、加大煤炭提质和分质利用等方面,对煤炭高效清洁利用的措施进行探讨,旨在最大限度地控制燃煤烟气主要污染物的排放,达到促进煤炭清洁高效利用的目的。