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所长基金重点项目“低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设”简介(下)
发稿时间:2013-02-11         作者:高鸣          来源:循环流化床实验室     【字号:

  上期对所长基金重点项目“低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设”的立项背景、意义与总体目标、科学问题等进行了介绍,本期继续介绍该项目的组织与实施。 

  研究所设立的所长基金重点项目“低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设”,将作为院先导专项项目三“半焦/煤清洁高效燃烧技术示范”的补充、支撑和延伸,依托院科技先导任务和企业合作开发计划,充分利用国家、院和企业的资源,开展低阶煤热解气化燃烧关键技术研究开发以及试验平台建设,并完成技术示范。该项目由循环流化床实验室承担,执行期为2012~2015年,项目负责人为朱治平副研究员和吕清刚研究员。该项目已于2012年启动。 

  循环流化床实验室为本项目配备了由23名职工及研究生组成的项目组,既包括具有丰富的热解、气化、燃烧技术研发经验的科研人员,也包括具有丰富试验平台建设、维护、运行经验的技术支撑人员,为项目的顺利开展提供了人员保障。项目第一负责人朱治平副研究员现任循环流化床实验室热解气化与新技术研发专业组组长,主要从事循环流化床热解气化的研究与开发工作,先后在实验室和中试装置上,针对循环流化床热解气化的工艺路线,完成了具有开创性的研究开发。项目第二负责人吕清刚研究员现任研究所副所长、循环流化床实验室主任,主要从事煤、生物质、废弃物等多种燃料的清洁燃烧及气化技术的研发,通过承担并完成多项国家级和省部级大型研发课题和技术装备示范项目的研究开发工作,完成了多项关键技术和工艺流程研发,形成了一系列自主知识产权技术成果。 

  循环流化床实验室为本项目的研究提供了试验装备保障,包括两套现有大型热态试验平台,供项目组开展低阶煤热解试验研究和热解与燃烧耦合试验研究;还包括一套中试平台,供项目组进行改造后开展验证性试验研究,完成对低阶煤热解的关键技术指标的考核;此外还将新建两套热态试验平台,用于流化床煤干燥技术研究和气化残炭的燃尽特性试验研究,目前已完成试验平台的概念设计与基本设计,建设用地已得到落实,其中一套试验平台的钢架基础已完成施工。 

  本项目的研究内容主要包括:低阶煤的干燥和热解的关键单元技术及二者的耦合技术,建设相应试验平台;低阶煤热解与燃烧关键单元技术及二者耦合技术;低阶煤气化与残碳燃烧的耦合技术;低阶煤热解、气化、燃烧集成技术,在单元试验台基础上完善、补充并形成综合性试验平台。根据研究内容,将本项目分为以下三个子任务:  

  子任务一:低阶煤干燥试验平台建设与试验研究 

  用于气化和燃烧的低阶粉煤中通常含有较高水分,在炉膛中蒸发时会吸收大量潜热,降低炉膛温度,影响气化产品热值,增加CO2排放;而且当入炉煤外水过高时,会出现进料不畅的问题,存在爆炸危险,严重影响低阶煤的高效利用。干燥处理可提高粉煤气化反应率、甲烷产率和煤气热值,减少单位产气热耗,降低能源转化过程中的系统排放。以气化过程中产生的低品位余热(烟气和水蒸气)为干燥热源,可实现节能减排和能源梯级综合利用。子任务一将针对带分选功能的流化床煤干燥技术研究开发,建成500 kg/h低阶煤干燥试验平台并开展试验研究,为工程放大提供基础数据,建立流化床煤干燥工艺的基本设计准则。 

  子任务二:低阶煤热解提油工艺开发与中试试验研究 

  针对固体热载体快速热解粉煤提油工艺中重质焦油比例较高、热解原煤中的煤尘混入重质焦油的问题,子任务二将对改进型的粉煤热解提油工艺进行工艺可行性和工艺可放大性的验证,开展低阶煤热解提油工艺开发与中试试验研究,并形成规模化的低阶煤热解提油技术工程方案。 

  子任务三:低阶煤干燥、热解、气化、半焦/残碳燃烧集成技术研究 

  相对煤完全气化而言,煤部分气化及半焦燃烧技术具有系统简单、投资小和煤种适用性广的优点,但气化过程中产生的固体残余物——半焦(或残炭),相对煤而言,具有高灰分、低挥发份、低含碳量、难以燃烧和发热量低的特点,这给半焦(或残炭)的利用带来了较大的困难。而循环流化床对于煤种的适应性较好,可以燃烧各种劣质煤,对于半焦燃烧(或残炭)也同样可以达到良好的效果,因此在进行煤部分气化的同时,进行集成半焦(或残炭)燃烧是切实可行的。子任务三将基于低阶煤的高含水量、高挥发分含量等煤质特征,从低阶煤的干燥、热解、气化、半焦/残炭燃烧热处理过程耦合的理论体系出发,结合循环流化床的优点,围绕低阶煤多种热处理过程协同优化的目标研究低阶煤干燥、热解、气化、半焦/残碳燃烧集成技术,将形成低阶煤提质利用的前端技术集成优化方案、形成中试平台和可供工程应用的技术方案及工艺包;并完成煤处理量不低于10万吨/年的工程验证,实现低阶煤的高效清洁利用。 

  本项目的实施,将建立低阶煤干燥系统的设计与放大准则,形成低阶煤热解工艺技术工程方案,获得气化残炭的燃尽特性,形成低阶煤干燥、热解、气化、半焦/残炭燃烧的系统集成方案,建设相应的综合性试验平台并完成试验研究。循环流化床实验室和项目组将以承担所长基金重点项目为契机,将低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设工作向前推进一大步,形成适合我国资源特征的高能效、低污染、低排放和高值化的低阶煤综合利用技术体系,为完成我所创新2020发展规划总体战略确立的三大突破之一的“循环流化床燃烧技术”提供有力支撑,为推动我国煤电和煤化工行业的技术进步做出应有的贡献。 

 
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