一种超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法技术

一种超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法，包括以下步骤：（1）制改性煤粉：将复合改性剂按原煤质量比0.5～8%的比例加入原煤中、或直接喷入煤磨内，一起混合粉磨，制成改性煤粉；（2）制超临界CO

A preparation method of supercritical carbon dioxide leaching slurry double carbon fuel

A preparation method of supercritical carbon dioxide leaching slurry double carbon source of fuel, which comprises the following steps: (1) preparation of modified coal: composite modifier according to coal mass ratio of 0.5 to 8% the proportion of added in raw coal, or directly injected into the coal mill, mixed grinding, modified coal made; (2) for supercritical CO

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法
本专利技术涉及清洁能源
，具体涉及一种超临界CO2浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法。
技术介绍
煤气化是指于一定温度及压力下使煤中的有机质与气化剂发生一系列化学反应，将固体煤转化为灰渣和可燃性气体的过程。依所采用气化剂的不同(空气、纯氧、富氧空气、水蒸气、二氧化碳等)和气化工艺的差异，产出的煤气成分不同。煤气化工艺以入炉煤在炉内的过程动态可分为移动床(固定床)气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化工艺等。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（1500～1600℃）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（几乎不含液体烃类及CH4），CO含量可高达58％~62％，其次为H2、CO2等，主要杂质为H2S和少量COS。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，气化所需的氧耗为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，发展了多元料浆气化技术，即在水煤浆中加入一定的重油或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。为此，国内外科技工作者就气化系统和燃料输送方式进行了大量的研究。其中有中国专利CN103468320A公开了“一种二氧化碳煤浆制备输送与气化系统，其特征在于，所述的系统由水煤浆制备单元、二氧化碳煤浆制备单元、煤气化单元、合成气冷却净化单元以及二氧化碳捕集分离单元组成;所述的水煤浆制备单元包括水煤浆制备槽，水煤浆制备槽设有煤粉入口及水入口，水煤浆制备槽通过煤浆泵一与煤浆置换槽连接;……，所述的二氧化碳煤浆制备输送与气化系统主要由水煤浆制备槽、水煤浆泵、煤浆置换槽、煤浆脱水罐、煤浆除泡器、……，主要过程如下:煤粉在水煤浆制备系统中与水混合后制备为常温常压水煤浆(煤浆质量浓度约60%)，常压水煤浆经加压后达到6.0～8.0MPa，温度保持为常温;压力与水煤浆相同的液态二氧化碳通过液态二氧化碳泵送入水煤浆置换槽，与水煤浆进行搅拌混合，大部分煤粉将与液态二氧化碳混合形成二氧化碳煤浆，水被分离回流至水煤浆制备单元，此时的二氧化碳煤浆质量浓度约30%，为了进一步提高二氧化碳煤浆的浓度，对二氧化碳煤浆进行适当加热，降低其压力值6.0MPa左右，温度降低至约25℃，接近二氧化碳气液两相临界点，用过滤器将二氧化碳煤浆上层泡沫滤除，提高二氧化碳煤浆的质量浓度;二氧化碳煤浆采用煤浆泵从煤浆槽输送至气化炉烧嘴，……，净化的合成气中含有高浓度的二氧化碳，通过二氧化碳捕集系统进行二氧化碳与合成气有效气分离……。”该方法对解决水煤浆所含的大量水份导致的气化过程吸收大量汽化潜热、降低热效率的问题方面明显表现出利好，但主要存在如下问题：其一，磨制的煤粉本为脱水的干煤粉，干煤粉制成质量比约60%的水煤浆，水煤浆用二氧化碳置换转化为质量比约60%的二氧化碳煤浆时，必然产生大量的CO2水合物固体以冰态存在于二氧化碳煤浆中，回流等措施无法分离出CO2水合物固体，既影响二氧化碳煤浆的流动性、又可能造成堵塞，且进气化炉内后CO2水合物固体需吸收大量的汽化潜热；其二，裹挟煤粉粒子的超高浓度CO2（CO2为消防常用的灭火剂）对喷入炉内的煤粉的着火特性会产生窒熄性影响，若没有大量煤粉的瞬间着火燃烧能力持续供给大量热能，则气化炉内的温度会迅速下降，其正面效应存疑；其三，未涉及到CO2作为气化剂与碳的有效反应条件尤其是催化气化条件，会导致煤气中如其说明书所述的“含过高浓度的CO2”，会大幅增加煤制气的净化与脱碳成本；其四，气化煤气中如说明书所述的高CO2浓度，煤气中相应的CO、H2比例大幅下降，即煤气质量和煤气热能下降，客观上影响到了气化炉的效率；其五，首先将干煤粉制备成通常的水煤浆燃料，造成水及助剂等成本的浪费，增加了大量溶解有有害污染物的废水，造成二次污染；其六，将水煤浆加压至6.0～8.0MPa，将液态二氧化碳与水煤浆进行搅拌混合，脱水、分离回流，获得约30%浓度的二氧化碳煤浆，再对二氧化碳煤浆进行适当加热，用过滤器将二氧化碳煤浆上层泡沫滤除，提高二氧化碳煤浆的质量，不只是工序复杂、装备多、投资大，对于临界温度为31.06℃、临界压力7.382MPa、临界密度468kg/m3的CO2介质来说，装备技术难度及能耗远远高于干煤粉的输送问题。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。为了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、以及实现减排的绿色清洁能源技术，迫切需要开发一种全新的技术方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，无二次污染，环保，适应于现有气流床气化炉的超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法，用CO2替代一部分氧和原料煤，以煤粉碳和二氧化碳同时作为气化炉的碳源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制改性煤粉：在粉磨制煤粉的过程中，将复合改性剂按原煤质量比0.5～8%的比例加入原煤中、或直接喷入煤磨内，一起混合粉磨，制成以煤粒为复合改性剂载体的混合改性煤粉；（2）制超临界CO

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制改性煤粉：在粉磨制煤粉的过程中，将复合改性剂按原煤质量比0.5～8%的比例加入原煤中、或直接喷入煤磨内，一起混合粉磨，制成以煤粒为复合改性剂载体的混合改性煤粉；（2）制超临界CO2浸溶煤浆双碳源燃料：将步骤（1）所得混合改性煤粉置于压力容器中，控制容器内温度不低于5℃、不高于50℃，用超临界CO2直接浸溶混合改性煤粉，制取煤粉质量比为68～88%的超临界CO2浸溶煤浆双碳源燃料；（3）超临界CO2浸溶煤浆双碳源燃料的气化：参照湿法燃料给料工艺方法，将步骤（2）所得超临界CO2浸溶煤浆双碳源燃料用煤浆泵输送，与过热蒸汽、氧气一同经气化烧嘴喷入气流床气化炉内进行混合气化反应。2.如权利要求1所述的超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法，其特征在于，所述复合改性剂选用催化助燃剂、催化气化剂，按质量比为催化助燃剂10～60%、催化气化剂40～90%的比例复合后使用；或选用催化助燃剂、催化气化剂直接按比例添加使用；或选用有催化助燃和催化气化作用的原料直接使用。3.如权利要求1或2所述的超临界二氧化碳浸溶煤浆双碳源燃料的制备方法，其特征在于，所述的催化助燃剂指能有效对抗纯CO2的湮灭效应、于CO2环境中可借高温引燃煤粉的含活性氧和/或离子催化氧化效应的催化剂、助燃剂或催化氧化助燃剂。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小林，
申请(专利权)人：长沙紫宸科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43