用于制取超临界二氧化碳浸溶煤浆燃料的改性剂及其应用的制作方法

文档序号:11703039阅读:336来源:国知局

本发明涉及co2减排与清洁能源技术领域,具体涉及一种用于制取超临界co2浸溶煤浆燃料的改性剂及应用方法。



背景技术:

气候变化已成为影响人类生存和发展的问题之一,而工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的主要原因,我国是以煤炭为主要能源的发展中国家,随着经济总量的迅速增长,co2排放具有增长快、总量大的特点,气候变化的碳减排任务艰巨,ccs或ccus技术的推广应用将成为必然。而目前,现有的ccs或ccus技术的研究及示范应用主要集中在必须分离去除高浓度co2的煤化工、合成气与煤电领域,而煤电领域集中在推行清洁燃烧技术的以igcc煤气化、燃气-蒸汽联合循环发电(igcc)技术的应用中。这些煤化工或清洁燃料技术都需先采用煤气化技术。

当前煤气化技术的发展趋势是以粉煤代替粒煤,以气流床和流化床代替固定床,尤其是被称之为高效洁净煤气化方法的气流床气化法,并向高压化(8.5mpa)和高温化(1500~2000℃)气化、及气化剂多样化发展,且排渣方式向液态化发展。

气流床气化法是以粒径<0.1mm的细粉煤为原料,包括以极细的煤粉为原料的干法工艺和以水煤浆为原料的湿法工艺两种类型。干法和湿法工艺两者都是以氧气、过热蒸汽为气化剂,且采用并流式气化或称悬浮气化,以喷嘴将氧气、过热蒸汽(气化剂)和煤粉喷入气化炉反应室。炉内温度高达1400℃~2000℃,煤粉入炉即瞬间着火,反应快速,气化强度高,几乎同时发生热解、燃烧以及与气化剂发生燃烧反应和气化反应,一步转化成co、h2、co2等气体。因高温条件,气化煤气中不含焦油、酚和烃类,co含量可高达58%~62%。

干法和湿法气流床气化法的主要区别是在气化炉燃料的给料方式上,干法是先将原煤粉磨制成煤粉,然后,煤粉直接以气力输送至喷嘴喷入炉内,有代表性的如k-t气化炉、壳牌炉(shell、scgp、加压k-t)、gsp炉等;湿法是先将原煤和水及乳化剂、降阻剂等助剂混合粉磨制成水煤浆,或先将原煤粉磨制成煤粉,再加乳化剂、降阻剂等助剂经高速搅拌混合制成水煤浆,然后,泵送至喷嘴喷入炉内,代表性的有德士古水煤浆气化炉(texaco、ge),其以60%~65%浓度的水煤浆为进料方式,用纯氧作气化剂,气化所需的氧耗1kgo2/kg干煤,其水煤浆泵和喷嘴易磨损,更换频次高,影响气化炉运行周期。两种工艺方法各有特点,煤粒对喷嘴的磨损都大。干法供料很适合于高活性的煤和低阶煤,但其普遍采用的高压密相气流输送系统复杂且输送压力受到一定限制,供料和锁煤装置在加压条件故障也多,煤粉输送技术已经成为干法气化技术发展的重要制约因素。而水煤浆形式容易加压泵送,可解决干法供料和锁煤装置在加压条件下的问题,但所含的大量水份(一般含水率35~42%)气化过程吸收大量汽化潜热,热效率较低,严重影响气化炉的总体热效率和气化强度。

为降低大量水分造成的不利影响,又发展了多元料浆气化技术,即在水煤浆中加入一定的重油、原油或沥青替代水煤浆中的一部分水,以增加入炉料浆中的含碳有效反应物浓度,提高所生成煤气中co、h2的含量,减少有效气(co+h2)单位产量的氧气和原料煤消耗。但需消耗油质料及需将油质料预乳化,会增加混合粉磨能耗及产生二次污染。

另一方面,当前各国ccs或ccus技术之co2包括煤制气分离的co2应用技术主要集中于液化c02用于驱油、驱气,少量的co2用于化工合成、制干冰及用作灭火剂,主要的研究应用方向是将捕集分离的co2冷却压缩液化,然后将液化的co2进行地质与海洋封注,而地质与海洋封注客观上将置换出地质层及深海大量的烃类如甲烷进入大气生态圈,必然造成不可预期的环境危害。

液化的co2本身具有低阻力和良好的浸溶能力,可用于替代水煤浆的水份,但含有1个c和2个o的co2对煤粉的着火燃烧有窒熄效应,为消防常用的灭火剂,为解决超高溶度co2对入气化炉煤粉的湮灭效应,美国的adl公司(arthurdlittlelnc)采用液态的co2取代水和煤浆混合制成co2煤浆时,在输送管道的终点,通过设置纤维状过滤器使co2挥发而将煤粉和co2分离开来,分离出来的煤粉是干燥的,可立即进行燃烧,分离出来的co2循环利用,但需扩容装置和设置昂贵的纤维过滤器。

因此,如何拓展这种常称之为灭火剂的含有1个c和2个o的co2资源,化害为利,尤其是利用于煤气化技术方面,进一步发挥气流床气化法的优势,解决好燃料输送问题、减轻喷嘴的磨损、大幅提高气化炉的总体热效率和气化强度,以实现减排的绿色环保型清洁能源技术,迫切需要开发并应用一种适应于气流床气化炉的燃料改性剂。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是,克服现有技术的不足,提供一种原料易得,应用简便,环保,适应于现有气流床气化炉的用于制取超临界二氧化碳浸溶煤浆燃料的改性剂及其应用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是,用于制取超临界二氧化碳浸溶煤浆燃料的改性剂(用于将超临界co2作为煤气化炉燃料的输送介质和部分碳源),主要包括抗纯co2窒熄组分、催化气化组分、调合组分,各组分质量比为抗纯co2窒熄组分10~60%、催化气化组分20~80%、调合组分5~25%。

所述抗纯co2窒熄组分为能确保煤粒在纯co2裹覆状况下于800℃以上高温环境中可瞬间着火燃烧的化合物,为含高活性氧和/或离子催化助燃效应的化合物,优选市售的高铁酸盐(如高铁酸钾、高铁酸钠、高铁酸钙)、高锰酸盐(如高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸铁)、高氯酸盐(如高氯酸锂、高氯酸钠、高氯酸钾、高氯酸钙)、氯酸盐(如氯酸钾、氯酸钠、氯酸钙)、重铬酸盐(如重铬酸钾、重铬酸钠、重铬酸镍、重铬酸钙、重铬酸氨)、铬酸盐(如铬酸钾、铬酸钠、铬酸钙、铬酸氨)、钒酸盐(如偏钒酸钠、偏钒酸氨)、硝酸盐(如硝酸钙、硝酸钾、硝酸锂、硝酸铈、硝酸铁、硝酸肼)等中的至少一种。

所述催化气化组分为于800℃以上可有效催化co2和煤粉中的碳反应生成co的物质,为含锂、钠、钾、铁、镍、钴、钒、铬、钛、锰、锶、铈、镧等元素的甲酸盐、苯甲酸盐、醋酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、水杨酸盐、环烷酸盐、烷基磺酸盐、氨基磺酸盐、植酸盐、络合物、羰基化合物、碳酸盐、氯盐、硫酸盐、氧化物中的至少一种,优选市售的醋酸锂、草酸钾、二茂铁、羰基铁、羰基镍、羰基钴、羰基镍铁、水杨酸铈、水杨酸镧、环烷酸锰、环烷酸锶、植酸铬钒、植酸铁、edta钠钾、碳酸锂、碳酸钾、碳酸铁、碳酸锰、氯化铈、氯化镧、硫酸亚钛等中的至少一种。

所述调合组分为调整煤粒在超临界co2介质中对功能性改性剂的载附稳定性并强化功能性作用的化合物,优选市售的碳酸酯类化合物如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯等中的至少一种。

本发明之用于制取超临界二氧化碳浸溶煤浆燃料的改性剂的应用,包括以下步骤:

(1)在粉磨制煤粉的过程中,按原煤质量比0.5~10%的比例取改性剂;将改性剂各组分预混合为固态料或制成溶液,加入原煤中或直接喷入煤磨内,一起混合粉磨制成以煤粒为改性剂载体的改性煤粉;或先将改性剂中的抗纯co2窒熄组分加入原煤中,混合粉磨制成含抗纯co2窒熄组分的煤粉,再将催化气化组分和调合组分加入煤粉中混合均匀,得改性煤粉;或将改性剂各组分原料分别配入原煤中,一起混合粉磨制成以煤粒为改性剂载体的改性煤粉;

(2)将步骤(1)所得改性煤粉用超临界co2直接浸溶混合,制成煤粉质量比为65~88%的超临界co2浸溶煤浆燃料,用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入气化炉内进行混合气化反应。以功能性组分促进煤粉瞬间着火燃烧并协同催化气化提高煤粉中的碳和co2的反应活性,促进煤粉中的碳和co2快速反应生成co,以减少有效气(co+h2)单位产量的氧气和原料煤消耗。

本发明的技术原理:

1)将co2作为一种含氧和碳的碳源材料,替代一部分氧和原煤碳。利用原料易得的含高活性氧和/或离子催化助燃效应的化合物作为抗纯co2窒熄组分,化解掉高纯co2对煤粉燃烧的窒熄作用,确保煤粒在纯co2裹覆状况下于入气化炉内高温环境中可瞬间着火燃烧;利用于800℃以上可有效催化co2和煤粉碳反应生成co的功能性催化气化组分降低反应活化能,选择性催化co的生成,促使反应co2+c=2co在较低能耗下快速进行;利用调合组分如碳酸酯类化合物可同时高效溶解煤粉和co2并能助燃的特性,调整煤粒在超临界co2介质中对功能性改性剂的载附稳定性并强化功能性作用;以各组分的协同作用,确保co2可以作为一种有效利用的碳源材料。

2)利用成熟应用的制煤粉工艺装备系统,将协同作用的功能性改性剂直接加入原煤中/喷入煤磨内,一起混合粉磨制成直接以煤粒为改性剂载体的改性煤粉干粉;利用超临界co2与干煤粉良好的“相溶性”,以超临界co2浸溶载附有协同功能的改性剂的煤粉颗粒,制成气化炉用超临界co2浸溶煤粉碳的双碳源燃料,以功能性催化气化组分提高煤粉碳和co2的反应活性,促进煤粉碳和co2快速反应生成co,减少有效气(co+h2)单位产量的氧气和原料煤消耗。

3)利用超临界co2密度近于液体,粘度近于气体,扩散系数为液体的100倍,对煤粉的溶解能力强,可有效浸溶和软化煤粉颗粒,及流动性好、输送阻力低的特点,将超临界co2作为煤粉的浸溶介质和输送介质,解决好气流床气化炉燃料的输送问题和喷嘴的极易磨损问题。

本发明的改性剂的应用可开发出一种全新的气流床气化技术路线,即以超临界二氧化碳中的碳和煤粉中的碳同时作为碳源,极大的增加一氧化碳的产出率,相匹配的1kg煤粉所含的“纯碳”理论上可产生4.66kgco,而传统技术理论上1kg纯碳全部转化为co理论上仅可产生2.33kgco。其优势用碳的三种氧化反应表现如下:

c+o2=co2+409(kj/mol)

c+0.5o2=0.5co+246(kj/mol)

c+co2=2co-162(kj/mol)

本发明原料易得,方法简单,可适用于各类煤种,并可减少有效气(co+h2)单位产量的氧气和原料煤消耗,为碳减排技术,为绿色环保型煤制气技术的应用提供了条件。且便于利用现有的干法或湿法工艺系统改造,可大幅降低运行成本,还可以有效降低现有的煤气化系统的煤气净化和脱除co2的成本。

具体实施方式

以下结合实施例作进一步的陈述。

用于制取超临界二氧化碳浸溶煤浆燃料的改性剂,将co2作为一种含氧和碳的碳源材料,替代一部分氧气和原煤碳。利用原料易得的含高活性氧和/或离子催化助燃效应的化合物作为抗纯co2窒熄组分,化解高纯co2对煤粉燃烧的窒熄作用,确保煤粒在纯co2裹覆状况下于入气化炉内高温环境中可瞬间着火燃烧;利用于800℃以上可有效催化co2和煤粉碳反应生成co的功能性催化气化组分降低反应活化能,选择性催化co的生成,促使反应co2+c=2co在较低能耗下快速进行,以减少有效气(co+h2)单位产量的氧气和原料煤消耗;利用碳酸酯类化合物可同时高效溶解煤粉和co2并能助燃的特性,作为调合组分调整煤粒在超临界co2介质中对功能性改性剂的载附稳定性并强化功能性作用;各功能组分质量比为抗纯co2窒熄组分10~60%、催化气化组分20~80%、调合组分5~25%;以各功能组分的协同作用,确保co2可以作为一种有效利用的碳源材料。

在粉磨制煤粉的过程中,按原煤质量比0.5~10%的比例取改性剂;将改性剂各组分预混合为固态料或制成溶液,加入原煤中或直接喷入煤磨内,一起混合粉磨制成以煤粒为改性剂载体的改性煤粉;或先将改性剂中的抗窒熄组分先加入原煤中混合粉磨制成含抗窒熄组分的煤粉,再将催化气化组分和调合组分加入煤粉中混合均匀;或将改性剂各组分原料单独配入原煤中,一起混合粉磨制成以煤粒为改性剂载体的改性煤粉;然后,将载附有协同功能改性剂的改性煤粉用超临界co2直接浸溶混合,制成气化炉用煤粉质量比为65~88%的超临界co2浸溶煤浆燃料,用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入气化炉内进行混合气化反应。以功能性催化气化组分提高煤粉碳和co2的反应活性,促进煤粉碳和co2快速反应生成co,以减少有效气(co+h2)单位产量的氧气和原料煤消耗。

本发明利用超临界co2密度近于液体,粘度近于气体,扩散系数为液体的100倍,对煤粉的溶解能力强,可有效浸溶和软化煤粉颗粒,及流动性好、输送阻力低的特点,将超临界co2作为煤粉的浸溶介质和输送介质,解决好气流床气化炉燃料的输送问题和喷嘴的极易磨损问题。

实施例1

本实施例之用于制取超临界二氧化碳浸溶煤浆燃料的改性剂并将改性剂应用于制备和气化超临界co2浸溶煤浆燃料,具体包括以下:

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%;原煤选用市售的无烟煤,干基挥发分8.1%、固定碳63.5%、灰分28.4%、热值5814x4.18kj/kg,抗纯co2窒熄组分选用市售的高铁酸钾、重铬酸氨和偏钒酸氨,催化气化组分选用市售的醋酸锂、二茂铁和硫酸亚钛,调合组分选用市售的碳酸丙烯酯,改性剂主要的三大组分原料按质量比为高铁酸钾8.5%、重铬酸氨16.5%、偏钒酸氨5%、醋酸锂15%、二茂铁23%、硫酸亚钛25%、碳酸丙烯酯7%计算。

将改性剂各组分预按物料配比混合制成粉剂,按原煤质量比4%的比例加入原煤中,一起混合粉磨制成以煤粒为改性剂载体的细度为90μm筛余19.5%的改性煤粉;

再将改性煤粉用超临界co2直接浸溶混合,制成煤粉质量比为81%的超临界co2浸溶煤浆燃料。用三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,将超临界co2浸溶煤浆燃料用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入气流床气化炉内,控制气化炉内进行混合气化反应的温度1500℃~1550℃、压力3.3mpa。

经检测,气化炉稳定状态下,有效气(co+h2):87.9%,比煤耗:0.531kg煤/nm3(co+h2),比氧耗:0.327nm3o2/nm3(co+h2),煤粉碳转化率:99.5%,co2转化率:84.5%。

实施例2

本实施例制取改性剂并将改性剂应用于制备和气化超临界co2浸溶煤浆燃料,具体包括以下:

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%,原煤选用市售的烟煤,干基挥发分31.4%、固定碳48.1%、灰分20.5%、热值6327x4.18kj/kg,抗纯co2窒熄组分选用市售的高锰酸铁、高氯酸锂、硝酸肼,催化气化组分选用市售的草酸钾、水杨酸铈、硫酸亚钛,调合组分选用市售的碳酸乙烯酯,改性剂主要原料三大组分按质量比为高锰酸铁8%、高氯酸锂22%、硝酸肼16%、草酸钾13%、水杨酸铈10%、硫酸亚钛9%、碳酸乙烯酯22%计核。

按原煤质量比5%的比例取改性剂;将改性剂各组分预混合,加水制成质量比为40%的水溶液;直接喷入煤磨内,一起混合粉磨制成细度90μm筛余23%、以煤粒为改性剂载体的改性煤粉;

再将改性煤粉用超临界co2直接浸溶混合,制成煤粉质量比为78%的超临界co2浸溶煤浆燃料。用三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,将超临界co2浸溶煤浆燃料用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入实验气流床气化炉内,控制气化炉内进行混合气化反应的温度1650℃~1700℃、压力6.5mpa。

经检测,气化炉稳定状态下,有效气(co+h2):89.7%,比煤耗:0.529kg煤/nm3(co+h2),比氧耗:0.311nm3o2/nm3(co+h2),煤粉碳转化率:99.7%,co2转化率:89.2%。

实施例3

本实施例之制取改性剂并将改性剂应用于制备和气化超临界co2浸溶煤浆燃料,具体包括以下步骤:

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%;原煤选用市售的半烟煤,干基挥发分17.3%、固定碳53.8%、灰分28.9%、热值5487x4.18kj/kg,抗纯co2窒熄组分选用市售的高氯酸锂、重铬酸氨、硝酸铈,催化气化组分选用市售的羰基镍、环烷酸钴、羰基铁,调合组分选用市售的碳酸二甲酯,改性剂主要原料三大组分按质量比为高氯酸锂13%、重铬酸氨12%、硝酸铈8%、羰基镍16%、环烷酸钴18%、羰基铁21%、碳酸二甲酯12%计核。

按煤粉质量的3.8%取改性剂,分步骤加入煤中,先将抗纯co2窒熄组分按比例加入原煤中一起混合粉磨制成细度为90μm筛余23.3%的含抗纯co2窒熄组分的改性煤粉;再将催化气化组份和调合组分按比例加入煤粉中混合均匀,得改性煤粉;

然后将改性煤粉用超临界co2直接浸溶混合,制成煤粉质量比为75%的超临界co2浸溶煤浆燃料。用三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,将超临界co2浸溶煤浆燃料用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入实验气流床气化炉内,控制气化炉内进行混合气化反应的温度1750℃~1800℃、压力8.5mpa。

经检测,气化炉稳定状态下,有效气(co+h2):90.1%,比煤耗:0.479kg煤/nm3(co+h2),比氧耗:0.287nm3o2/nm3(co+h2),煤粉碳转化率:99.8%,co2转化率:91.3%。

实施例4

本实施例制取改性剂并将改性剂应用于制备和气化超临界co2浸溶煤浆燃料,具体包括以下步骤:

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%,原煤选用市售的烟煤,干基挥发分31.6%、固定碳45.3%、灰分23.1%、热值6417x4.18kj/kg,抗纯co2窒熄组分选用市售的重铬酸氨、偏钒酸氨、高氯酸锂,催化气化组分选用市售的草酸钾、水杨酸镧、环烷酸锰,调合组分选用市售的碳酸丙烯酯,改性剂主要原料三大组分按质量比为重铬酸氨25%、偏钒酸氨10%、高氯酸锂20%、草酸钾20%、水杨酸镧10%、环烷酸锰10%、碳酸丙烯酯5%计核。

将改性剂各组分预混合,按原煤质量比0.9%的比例加入原煤中,一起混合粉磨制成细度90μm筛余22.7%、以煤粒为改性剂载体的改性煤粉;

再将改性煤粉用超临界co2直接浸溶混合,制成煤粉质量比为83%的超临界co2浸溶煤浆燃料。用三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,将超临界co2浸溶煤浆燃料用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入实验气流床气化炉内,控制气化炉内进行混合气化反应的温度1900℃~2000℃、压力10mpa。

经检测,气化炉稳定状态下,有效气(co+h2):92.4%,比煤耗:0.484kg煤/nm3(co+h2),比氧耗:0.291nm3o2/nm3(co+h2),煤粉碳转化率:99.8%,co2转化率:92.4%。

实施例5

本实施例制取改性剂并将改性剂应用于制备和气化超临界co2浸溶煤浆燃料,包括以下步骤:

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%,原煤选用市售的烟煤,干基挥发分27.8%、固定碳48.5%、灰分23.7%、热值6101x4.18kj/kg,抗纯co2窒熄组分选用市售的高氯酸锂、重铬酸氨、硝酸铈,催化气化组分选用市售的草酸钾、柠檬酸铁、碳酸锰,调合组分选用市售的碳酸丙烯酯,改性剂主要原料三大组分按质量比为高氯酸锂12%、重铬酸氨14%、硝酸铈15%、草酸钾19%、柠檬酸铁17%、碳酸锰16%、碳酸丙烯酯7%计核。

将改性剂各组分预混合,按原煤质量比2.7%的比例加入原煤中,一起混合粉磨制成细度90μm筛余24%、以煤粒为改性剂载体的改性煤粉;

再将改性煤粉用超临界co2直接浸溶混合,制成煤粉质量比为68%的超临界co2浸溶煤浆燃料。用三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,将超临界co2浸溶煤浆燃料用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入实验气流床气化炉内,控制气化炉内进行混合气化反应的温度1950℃~2000℃、压力8.5mpa。

经检测,气化炉稳定状态下,有效气(co+h2):90.7%,比煤耗:0.507kg煤/nm3(co+h2),比氧耗:0.301nm3o2/nm3(co+h2),煤粉碳转化率:99.8%,co2转化率:92.7%。

对比例1

不使用改性剂,本对比例进行超临界co2浸溶煤浆燃料的制备和气化。

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%,原煤选用市售的无烟煤,干基挥发分8.1%、固定碳63.5%、灰分28.4%、热值5814x4.18kj/kg,不使用改性剂。先将无烟煤粉磨制成90μm筛余18%的煤粉;再用超临界co2直接浸溶混合煤粉,制成煤粉质量比为75%的超临界co2浸溶煤浆燃料;以三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,先烧柴油稳定气化炉内的温度至1500℃~1550℃、压力3.3mpa,然后,将超临界co2浸溶煤浆燃料用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入实验气流床气化炉内,气化炉内温度迅速下降,显示有强烈的窒熄灭火效应,经多轮反复喷入柴油助燃,仍无法有效控制气化炉内的温度稳定在1500℃~1550℃,仅在同时喷柴油并喷氧量增加155%时,即喷柴油且纯氧增至2.55倍时才能稳定温度。

对比试验显示:未使用改性剂时,超临界co2浸溶煤浆的纯co2裹覆无烟煤煤粉,表现出明显的窒熄效应,严重妨碍无烟煤煤粉的瞬间着火燃烧能力。

对比例2

本对开比例不使用改性剂,进行超临界co2浸溶煤浆燃料的制备和气化。

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%,原煤选用市售的烟煤,干基挥发分27.8%、固定碳48.5%、灰分23.7%、热值6101x4.18kj/kg,不使用改性剂。先将无烟煤粉磨制成90μm筛余24%的煤粉;再用超临界co2直接浸溶混合煤粉,制成煤粉质量比为65%的超临界co2浸溶煤浆燃料;以三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,先烧柴油稳定气化炉内的温度至1800℃~1900℃、压力8.5mpa,然后,将超临界co2浸溶煤浆燃料用煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入实验气流床气化炉内,气化炉内温度迅速下降,显示有强烈的窒熄灭火效应,经多轮反复喷入柴油助燃,仍无法有效控制气化炉内的温度稳定在1800℃~1900℃,仅在同时喷柴油并喷氧量增加175%时,即喷柴油且纯氧增至2.75倍时才能稳定温度。

对比试验显示:未使用改性剂时,超临界co2浸溶煤浆的纯co2裹覆烟煤煤粉,表现出明显的窒熄效应,严重妨碍了烟煤煤粉的瞬间着火燃烧能力。

对比例3

不使用改性剂,于试验室模拟条件下进行超临界co2浸溶煤浆燃料的制备和气化。

所用超临界co2原料选用市售的液态二氧化碳,纯度99.5%,原煤选用市售的半烟煤,干基挥发分17.3%、固定碳53.8%、灰分28.9%、热值5487x4.18kj/kg,不使用改性剂。先将无烟煤粉磨制成90μm筛余21%的煤粉;再用超临界co2直接浸溶混合煤粉,制成煤粉质量比为70%的超临界co2浸溶煤浆燃料;以三通道燃烧器作为可调式实验气流床烧嘴,先烧柴油稳定气化炉内的温度至1750℃~1800℃、压力6.5mpa,然后,将超临界co2浸溶煤浆燃料用高压煤浆泵输送,与过热蒸汽、氧气等一同经气化烧嘴喷入实验气流床气化炉内,气化炉内温度迅速下降,显示有强烈的窒熄灭火效应,经多轮反复喷入柴油助燃,仍无法有效控制气化炉内的温度稳定在1750℃~1800℃,仅在同时喷柴油并喷氧量增加165%时,即喷柴油且纯氧增至2.65倍时才能稳定温度。

对比试验显示:未使用改性剂时,超临界co2浸溶煤浆的纯co2裹覆半烟煤煤粉,表现出明显的窒熄效应,严重妨碍了半烟煤煤粉的瞬间着火燃烧能力。

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