本發(fā)明涉及co2減排與清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制取超臨界co2浸溶煤漿燃料的改性劑及應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
氣候變化已成為影響人類生存和發(fā)展的問題之一，而工業(yè)排放的二氧化碳被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，我國是以煤炭為主要能源的發(fā)展中國家，隨著經(jīng)濟(jì)總量的迅速增長，co2排放具有增長快、總量大的特點(diǎn)，氣候變化的碳減排任務(wù)艱巨，ccs或ccus技術(shù)的推廣應(yīng)用將成為必然。而目前，現(xiàn)有的ccs或ccus技術(shù)的研究及示范應(yīng)用主要集中在必須分離去除高濃度co2的煤化工、合成氣與煤電領(lǐng)域，而煤電領(lǐng)域集中在推行清潔燃燒技術(shù)的以igcc煤氣化、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（igcc）技術(shù)的應(yīng)用中。這些煤化工或清潔燃料技術(shù)都需先采用煤氣化技術(shù)。
當(dāng)前煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢是以粉煤代替粒煤，以氣流床和流化床代替固定床，尤其是被稱之為高效潔凈煤氣化方法的氣流床氣化法，并向高壓化（8.5mpa）和高溫化（1500～2000℃）氣化、及氣化劑多樣化發(fā)展，且排渣方式向液態(tài)化發(fā)展。
氣流床氣化法是以粒徑＜0.1mm的細(xì)粉煤為原料，包括以極細(xì)的煤粉為原料的干法工藝和以水煤漿為原料的濕法工藝兩種類型。干法和濕法工藝兩者都是以氧氣、過熱蒸汽為氣化劑，且采用并流式氣化或稱懸浮氣化，以噴嘴將氧氣、過熱蒸汽（氣化劑）和煤粉噴入氣化爐反應(yīng)室。爐內(nèi)溫度高達(dá)1400℃~2000℃，煤粉入爐即瞬間著火，反應(yīng)快速，氣化強(qiáng)度高，幾乎同時(shí)發(fā)生熱解、燃燒以及與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，一步轉(zhuǎn)化成co、h2、co2等氣體。因高溫條件，氣化煤氣中不含焦油、酚和烴類，co含量可高達(dá)58％～62%。
干法和濕法氣流床氣化法的主要區(qū)別是在氣化爐燃料的給料方式上，干法是先將原煤粉磨制成煤粉，然后，煤粉直接以氣力輸送至噴嘴噴入爐內(nèi)，有代表性的如k-t氣化爐、殼牌爐（shell、scgp、加壓k-t）、gsp爐等；濕法是先將原煤和水及乳化劑、降阻劑等助劑混合粉磨制成水煤漿，或先將原煤粉磨制成煤粉，再加乳化劑、降阻劑等助劑經(jīng)高速攪拌混合制成水煤漿，然后，泵送至噴嘴噴入爐內(nèi)，代表性的有德士古水煤漿氣化爐(texaco、ge)，其以60%~65%濃度的水煤漿為進(jìn)料方式，用純氧作氣化劑，氣化所需的氧耗1kgo2/kg干煤，其水煤漿泵和噴嘴易磨損，更換頻次高，影響氣化爐運(yùn)行周期。兩種工藝方法各有特點(diǎn)，煤粒對(duì)噴嘴的磨損都大。干法供料很適合于高活性的煤和低階煤，但其普遍采用的高壓密相氣流輸送系統(tǒng)復(fù)雜且輸送壓力受到一定限制，供料和鎖煤裝置在加壓條件故障也多，煤粉輸送技術(shù)已經(jīng)成為干法氣化技術(shù)發(fā)展的重要制約因素。而水煤漿形式容易加壓泵送，可解決干法供料和鎖煤裝置在加壓條件下的問題，但所含的大量水份（一般含水率35～42%）氣化過程吸收大量汽化潛熱，熱效率較低，嚴(yán)重影響氣化爐的總體熱效率和氣化強(qiáng)度。
為降低大量水分造成的不利影響，又發(fā)展了多元料漿氣化技術(shù)，即在水煤漿中加入一定的重油、原油或?yàn)r青替代水煤漿中的一部分水，以增加入爐料漿中的含碳有效反應(yīng)物濃度，提高所生成煤氣中co、h2的含量，減少有效氣（co+h2）單位產(chǎn)量的氧氣和原料煤消耗。但需消耗油質(zhì)料及需將油質(zhì)料預(yù)乳化，會(huì)增加混合粉磨能耗及產(chǎn)生二次污染。
另一方面，當(dāng)前各國ccs或ccus技術(shù)之co2包括煤制氣分離的co2應(yīng)用技術(shù)主要集中于液化c02用于驅(qū)油、驅(qū)氣，少量的co2用于化工合成、制干冰及用作滅火劑，主要的研究應(yīng)用方向是將捕集分離的co2冷卻壓縮液化，然后將液化的co2進(jìn)行地質(zhì)與海洋封注，而地質(zhì)與海洋封注客觀上將置換出地質(zhì)層及深海大量的烴類如甲烷進(jìn)入大氣生態(tài)圈，必然造成不可預(yù)期的環(huán)境危害。
液化的co2本身具有低阻力和良好的浸溶能力，可用于替代水煤漿的水份，但含有1個(gè)c和2個(gè)o的co2對(duì)煤粉的著火燃燒有窒熄效應(yīng)，為消防常用的滅火劑，為解決超高溶度co2對(duì)入氣化爐煤粉的湮滅效應(yīng)，美國的adl公司（arthurdlittlelnc）采用液態(tài)的co2取代水和煤漿混合制成co2煤漿時(shí)，在輸送管道的終點(diǎn)，通過設(shè)置纖維狀過濾器使co2揮發(fā)而將煤粉和co2分離開來，分離出來的煤粉是干燥的，可立即進(jìn)行燃燒，分離出來的co2循環(huán)利用，但需擴(kuò)容裝置和設(shè)置昂貴的纖維過濾器。
因此，如何拓展這種常稱之為滅火劑的含有1個(gè)c和2個(gè)o的co2資源，化害為利，尤其是利用于煤氣化技術(shù)方面，進(jìn)一步發(fā)揮氣流床氣化法的優(yōu)勢，解決好燃料輸送問題、減輕噴嘴的磨損、大幅提高氣化爐的總體熱效率和氣化強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)減排的綠色環(huán)保型清潔能源技術(shù)，迫切需要開發(fā)并應(yīng)用一種適應(yīng)于氣流床氣化爐的燃料改性劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種原料易得，應(yīng)用簡便，環(huán)保，適應(yīng)于現(xiàn)有氣流床氣化爐的用于制取超臨界二氧化碳浸溶煤漿燃料的改性劑及其應(yīng)用。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，用于制取超臨界二氧化碳浸溶煤漿燃料的改性劑（用于將超臨界co2作為煤氣化爐燃料的輸送介質(zhì)和部分碳源），主要包括抗純co2窒熄組分、催化氣化組分、調(diào)合組分，各組分質(zhì)量比為抗純co2窒熄組分10～60%、催化氣化組分20～80%、調(diào)合組分5～25%。
所述抗純co2窒熄組分為能確保煤粒在純co2裹覆狀況下于800℃以上高溫環(huán)境中可瞬間著火燃燒的化合物，為含高活性氧和/或離子催化助燃效應(yīng)的化合物，優(yōu)選市售的高鐵酸鹽（如高鐵酸鉀、高鐵酸鈉、高鐵酸鈣）、高錳酸鹽（如高錳酸鉀、高錳酸鈉、高錳酸鐵）、高氯酸鹽（如高氯酸鋰、高氯酸鈉、高氯酸鉀、高氯酸鈣）、氯酸鹽（如氯酸鉀、氯酸鈉、氯酸鈣）、重鉻酸鹽（如重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、重鉻酸鎳、重鉻酸鈣、重鉻酸氨）、鉻酸鹽（如鉻酸鉀、鉻酸鈉、鉻酸鈣、鉻酸氨）、釩酸鹽（如偏釩酸鈉、偏釩酸氨）、硝酸鹽（如硝酸鈣、硝酸鉀、硝酸鋰、硝酸鈰、硝酸鐵、硝酸肼）等中的至少一種。
所述催化氣化組分為于800℃以上可有效催化co2和煤粉中的碳反應(yīng)生成co的物質(zhì)，為含鋰、鈉、鉀、鐵、鎳、鈷、釩、鉻、鈦、錳、鍶、鈰、鑭等元素的甲酸鹽、苯甲酸鹽、醋酸鹽、草酸鹽、檸檬酸鹽、水楊酸鹽、環(huán)烷酸鹽、烷基磺酸鹽、氨基磺酸鹽、植酸鹽、絡(luò)合物、羰基化合物、碳酸鹽、氯鹽、硫酸鹽、氧化物中的至少一種，優(yōu)選市售的醋酸鋰、草酸鉀、二茂鐵、羰基鐵、羰基鎳、羰基鈷、羰基鎳鐵、水楊酸鈰、水楊酸鑭、環(huán)烷酸錳、環(huán)烷酸鍶、植酸鉻釩、植酸鐵、edta鈉鉀、碳酸鋰、碳酸鉀、碳酸鐵、碳酸錳、氯化鈰、氯化鑭、硫酸亞鈦等中的至少一種。
所述調(diào)合組分為調(diào)整煤粒在超臨界co2介質(zhì)中對(duì)功能性改性劑的載附穩(wěn)定性并強(qiáng)化功能性作用的化合物，優(yōu)選市售的碳酸酯類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種。
本發(fā)明之用于制取超臨界二氧化碳浸溶煤漿燃料的改性劑的應(yīng)用，包括以下步驟：
（1）在粉磨制煤粉的過程中，按原煤質(zhì)量比0.5～10%的比例取改性劑；將改性劑各組分預(yù)混合為固態(tài)料或制成溶液，加入原煤中或直接噴入煤磨內(nèi)，一起混合粉磨制成以煤粒為改性劑載體的改性煤粉；或先將改性劑中的抗純co2窒熄組分加入原煤中，混合粉磨制成含抗純co2窒熄組分的煤粉，再將催化氣化組分和調(diào)合組分加入煤粉中混合均勻，得改性煤粉；或?qū)⒏男詣└鹘M分原料分別配入原煤中，一起混合粉磨制成以煤粒為改性劑載體的改性煤粉；
（2）將步驟（1）所得改性煤粉用超臨界co2直接浸溶混合，制成煤粉質(zhì)量比為65～88%的超臨界co2浸溶煤漿燃料，用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入氣化爐內(nèi)進(jìn)行混合氣化反應(yīng)。以功能性組分促進(jìn)煤粉瞬間著火燃燒并協(xié)同催化氣化提高煤粉中的碳和co2的反應(yīng)活性，促進(jìn)煤粉中的碳和co2快速反應(yīng)生成co，以減少有效氣（co+h2）單位產(chǎn)量的氧氣和原料煤消耗。
本發(fā)明的技術(shù)原理：
1）將co2作為一種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/或離子催化助燃效應(yīng)的化合物作為抗純co2窒熄組分，化解掉高純co2對(duì)煤粉燃燒的窒熄作用，確保煤粒在純co2裹覆狀況下于入氣化爐內(nèi)高溫環(huán)境中可瞬間著火燃燒；利用于800℃以上可有效催化co2和煤粉碳反應(yīng)生成co的功能性催化氣化組分降低反應(yīng)活化能，選擇性催化co的生成，促使反應(yīng)co2+c＝2co在較低能耗下快速進(jìn)行；利用調(diào)合組分如碳酸酯類化合物可同時(shí)高效溶解煤粉和co2并能助燃的特性，調(diào)整煤粒在超臨界co2介質(zhì)中對(duì)功能性改性劑的載附穩(wěn)定性并強(qiáng)化功能性作用；以各組分的協(xié)同作用，確保co2可以作為一種有效利用的碳源材料。
2）利用成熟應(yīng)用的制煤粉工藝裝備系統(tǒng)，將協(xié)同作用的功能性改性劑直接加入原煤中/噴入煤磨內(nèi)，一起混合粉磨制成直接以煤粒為改性劑載體的改性煤粉干粉；利用超臨界co2與干煤粉良好的“相溶性”，以超臨界co2浸溶載附有協(xié)同功能的改性劑的煤粉顆粒，制成氣化爐用超臨界co2浸溶煤粉碳的雙碳源燃料，以功能性催化氣化組分提高煤粉碳和co2的反應(yīng)活性，促進(jìn)煤粉碳和co2快速反應(yīng)生成co，減少有效氣（co+h2）單位產(chǎn)量的氧氣和原料煤消耗。
3）利用超臨界co2密度近于液體，粘度近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的100倍，對(duì)煤粉的溶解能力強(qiáng)，可有效浸溶和軟化煤粉顆粒，及流動(dòng)性好、輸送阻力低的特點(diǎn)，將超臨界co2作為煤粉的浸溶介質(zhì)和輸送介質(zhì)，解決好氣流床氣化爐燃料的輸送問題和噴嘴的極易磨損問題。
本發(fā)明的改性劑的應(yīng)用可開發(fā)出一種全新的氣流床氣化技術(shù)路線，即以超臨界二氧化碳中的碳和煤粉中的碳同時(shí)作為碳源，極大的增加一氧化碳的產(chǎn)出率，相匹配的1kg煤粉所含的“純碳”理論上可產(chǎn)生4.66kgco，而傳統(tǒng)技術(shù)理論上1kg純碳全部轉(zhuǎn)化為co理論上僅可產(chǎn)生2.33kgco。其優(yōu)勢用碳的三種氧化反應(yīng)表現(xiàn)如下：
c+o2＝co2+409(kj/mol)
c+0.5o2＝0.5co+246(kj/mol)
c+co2＝2co-162(kj/mol）
本發(fā)明原料易得，方法簡單，可適用于各類煤種，并可減少有效氣（co+h2）單位產(chǎn)量的氧氣和原料煤消耗，為碳減排技術(shù)，為綠色環(huán)保型煤制氣技術(shù)的應(yīng)用提供了條件。且便于利用現(xiàn)有的干法或濕法工藝系統(tǒng)改造，可大幅降低運(yùn)行成本，還可以有效降低現(xiàn)有的煤氣化系統(tǒng)的煤氣凈化和脫除co2的成本。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步的陳述。
用于制取超臨界二氧化碳浸溶煤漿燃料的改性劑，將co2作為一種含氧和碳的碳源材料，替代一部分氧氣和原煤碳。利用原料易得的含高活性氧和/或離子催化助燃效應(yīng)的化合物作為抗純co2窒熄組分，化解高純co2對(duì)煤粉燃燒的窒熄作用，確保煤粒在純co2裹覆狀況下于入氣化爐內(nèi)高溫環(huán)境中可瞬間著火燃燒；利用于800℃以上可有效催化co2和煤粉碳反應(yīng)生成co的功能性催化氣化組分降低反應(yīng)活化能，選擇性催化co的生成，促使反應(yīng)co2+c＝2co在較低能耗下快速進(jìn)行，以減少有效氣（co+h2）單位產(chǎn)量的氧氣和原料煤消耗；利用碳酸酯類化合物可同時(shí)高效溶解煤粉和co2并能助燃的特性，作為調(diào)合組分調(diào)整煤粒在超臨界co2介質(zhì)中對(duì)功能性改性劑的載附穩(wěn)定性并強(qiáng)化功能性作用；各功能組分質(zhì)量比為抗純co2窒熄組分10～60%、催化氣化組分20～80%、調(diào)合組分5～25%；以各功能組分的協(xié)同作用，確保co2可以作為一種有效利用的碳源材料。
在粉磨制煤粉的過程中，按原煤質(zhì)量比0.5～10%的比例取改性劑；將改性劑各組分預(yù)混合為固態(tài)料或制成溶液，加入原煤中或直接噴入煤磨內(nèi)，一起混合粉磨制成以煤粒為改性劑載體的改性煤粉；或先將改性劑中的抗窒熄組分先加入原煤中混合粉磨制成含抗窒熄組分的煤粉，再將催化氣化組分和調(diào)合組分加入煤粉中混合均勻；或?qū)⒏男詣└鹘M分原料單獨(dú)配入原煤中，一起混合粉磨制成以煤粒為改性劑載體的改性煤粉；然后，將載附有協(xié)同功能改性劑的改性煤粉用超臨界co2直接浸溶混合，制成氣化爐用煤粉質(zhì)量比為65～88%的超臨界co2浸溶煤漿燃料，用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入氣化爐內(nèi)進(jìn)行混合氣化反應(yīng)。以功能性催化氣化組分提高煤粉碳和co2的反應(yīng)活性，促進(jìn)煤粉碳和co2快速反應(yīng)生成co，以減少有效氣（co+h2）單位產(chǎn)量的氧氣和原料煤消耗。
本發(fā)明利用超臨界co2密度近于液體，粘度近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的100倍，對(duì)煤粉的溶解能力強(qiáng)，可有效浸溶和軟化煤粉顆粒，及流動(dòng)性好、輸送阻力低的特點(diǎn)，將超臨界co2作為煤粉的浸溶介質(zhì)和輸送介質(zhì)，解決好氣流床氣化爐燃料的輸送問題和噴嘴的極易磨損問題。
實(shí)施例1
本實(shí)施例之用于制取超臨界二氧化碳浸溶煤漿燃料的改性劑并將改性劑應(yīng)用于制備和氣化超臨界co2浸溶煤漿燃料，具體包括以下：
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%；原煤選用市售的無煙煤，干基揮發(fā)分8.1%、固定碳63.5%、灰分28.4%、熱值5814x4.18kj/kg，抗純co2窒熄組分選用市售的高鐵酸鉀、重鉻酸氨和偏釩酸氨，催化氣化組分選用市售的醋酸鋰、二茂鐵和硫酸亞鈦，調(diào)合組分選用市售的碳酸丙烯酯，改性劑主要的三大組分原料按質(zhì)量比為高鐵酸鉀8.5%、重鉻酸氨16.5%、偏釩酸氨5%、醋酸鋰15%、二茂鐵23%、硫酸亞鈦25%、碳酸丙烯酯7%計(jì)算。
將改性劑各組分預(yù)按物料配比混合制成粉劑，按原煤質(zhì)量比4%的比例加入原煤中，一起混合粉磨制成以煤粒為改性劑載體的細(xì)度為90μm篩余19.5%的改性煤粉；
再將改性煤粉用超臨界co2直接浸溶混合，制成煤粉質(zhì)量比為81%的超臨界co2浸溶煤漿燃料。用三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入氣流床氣化爐內(nèi)，控制氣化爐內(nèi)進(jìn)行混合氣化反應(yīng)的溫度1500℃～1550℃、壓力3.3mpa。
經(jīng)檢測，氣化爐穩(wěn)定狀態(tài)下，有效氣（co+h2）：87.9%，比煤耗：0.531kg煤/nm3（co+h2），比氧耗：0.327nm3o2/nm3（co+h2），煤粉碳轉(zhuǎn)化率：99.5%，co2轉(zhuǎn)化率：84.5%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例制取改性劑并將改性劑應(yīng)用于制備和氣化超臨界co2浸溶煤漿燃料，具體包括以下：
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%，原煤選用市售的煙煤，干基揮發(fā)分31.4%、固定碳48.1%、灰分20.5%、熱值6327x4.18kj/kg，抗純co2窒熄組分選用市售的高錳酸鐵、高氯酸鋰、硝酸肼，催化氣化組分選用市售的草酸鉀、水楊酸鈰、硫酸亞鈦，調(diào)合組分選用市售的碳酸乙烯酯，改性劑主要原料三大組分按質(zhì)量比為高錳酸鐵8%、高氯酸鋰22%、硝酸肼16%、草酸鉀13%、水楊酸鈰10%、硫酸亞鈦9%、碳酸乙烯酯22%計(jì)核。
按原煤質(zhì)量比5%的比例取改性劑；將改性劑各組分預(yù)混合，加水制成質(zhì)量比為40%的水溶液；直接噴入煤磨內(nèi)，一起混合粉磨制成細(xì)度90μm篩余23%、以煤粒為改性劑載體的改性煤粉；
再將改性煤粉用超臨界co2直接浸溶混合，制成煤粉質(zhì)量比為78%的超臨界co2浸溶煤漿燃料。用三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入實(shí)驗(yàn)氣流床氣化爐內(nèi)，控制氣化爐內(nèi)進(jìn)行混合氣化反應(yīng)的溫度1650℃～1700℃、壓力6.5mpa。
經(jīng)檢測，氣化爐穩(wěn)定狀態(tài)下，有效氣（co+h2）：89.7%，比煤耗：0.529kg煤/nm3（co+h2），比氧耗：0.311nm3o2/nm3（co+h2），煤粉碳轉(zhuǎn)化率：99.7%，co2轉(zhuǎn)化率：89.2%。
實(shí)施例3
本實(shí)施例之制取改性劑并將改性劑應(yīng)用于制備和氣化超臨界co2浸溶煤漿燃料，具體包括以下步驟：
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%；原煤選用市售的半煙煤，干基揮發(fā)分17.3%、固定碳53.8%、灰分28.9%、熱值5487x4.18kj/kg，抗純co2窒熄組分選用市售的高氯酸鋰、重鉻酸氨、硝酸鈰，催化氣化組分選用市售的羰基鎳、環(huán)烷酸鈷、羰基鐵，調(diào)合組分選用市售的碳酸二甲酯，改性劑主要原料三大組分按質(zhì)量比為高氯酸鋰13%、重鉻酸氨12%、硝酸鈰8%、羰基鎳16%、環(huán)烷酸鈷18%、羰基鐵21%、碳酸二甲酯12%計(jì)核。
按煤粉質(zhì)量的3.8%取改性劑，分步驟加入煤中，先將抗純co2窒熄組分按比例加入原煤中一起混合粉磨制成細(xì)度為90μm篩余23.3%的含抗純co2窒熄組分的改性煤粉；再將催化氣化組份和調(diào)合組分按比例加入煤粉中混合均勻，得改性煤粉；
然后將改性煤粉用超臨界co2直接浸溶混合，制成煤粉質(zhì)量比為75%的超臨界co2浸溶煤漿燃料。用三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入實(shí)驗(yàn)氣流床氣化爐內(nèi)，控制氣化爐內(nèi)進(jìn)行混合氣化反應(yīng)的溫度1750℃～1800℃、壓力8.5mpa。
經(jīng)檢測，氣化爐穩(wěn)定狀態(tài)下，有效氣（co+h2）：90.1%，比煤耗：0.479kg煤/nm3（co+h2），比氧耗：0.287nm3o2/nm3（co+h2），煤粉碳轉(zhuǎn)化率：99.8%，co2轉(zhuǎn)化率：91.3%。
實(shí)施例4
本實(shí)施例制取改性劑并將改性劑應(yīng)用于制備和氣化超臨界co2浸溶煤漿燃料，具體包括以下步驟：
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%，原煤選用市售的煙煤，干基揮發(fā)分31.6%、固定碳45.3%、灰分23.1%、熱值6417x4.18kj/kg，抗純co2窒熄組分選用市售的重鉻酸氨、偏釩酸氨、高氯酸鋰，催化氣化組分選用市售的草酸鉀、水楊酸鑭、環(huán)烷酸錳，調(diào)合組分選用市售的碳酸丙烯酯，改性劑主要原料三大組分按質(zhì)量比為重鉻酸氨25%、偏釩酸氨10%、高氯酸鋰20%、草酸鉀20%、水楊酸鑭10%、環(huán)烷酸錳10%、碳酸丙烯酯5%計(jì)核。
將改性劑各組分預(yù)混合，按原煤質(zhì)量比0.9%的比例加入原煤中，一起混合粉磨制成細(xì)度90μm篩余22.7%、以煤粒為改性劑載體的改性煤粉；
再將改性煤粉用超臨界co2直接浸溶混合，制成煤粉質(zhì)量比為83%的超臨界co2浸溶煤漿燃料。用三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入實(shí)驗(yàn)氣流床氣化爐內(nèi)，控制氣化爐內(nèi)進(jìn)行混合氣化反應(yīng)的溫度1900℃～2000℃、壓力10mpa。
經(jīng)檢測，氣化爐穩(wěn)定狀態(tài)下，有效氣（co+h2）：92.4%，比煤耗：0.484kg煤/nm3（co+h2），比氧耗：0.291nm3o2/nm3（co+h2），煤粉碳轉(zhuǎn)化率：99.8%，co2轉(zhuǎn)化率：92.4%。
實(shí)施例5
本實(shí)施例制取改性劑并將改性劑應(yīng)用于制備和氣化超臨界co2浸溶煤漿燃料，包括以下步驟：
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%，原煤選用市售的煙煤，干基揮發(fā)分27.8%、固定碳48.5%、灰分23.7%、熱值6101x4.18kj/kg，抗純co2窒熄組分選用市售的高氯酸鋰、重鉻酸氨、硝酸鈰，催化氣化組分選用市售的草酸鉀、檸檬酸鐵、碳酸錳，調(diào)合組分選用市售的碳酸丙烯酯，改性劑主要原料三大組分按質(zhì)量比為高氯酸鋰12%、重鉻酸氨14%、硝酸鈰15%、草酸鉀19%、檸檬酸鐵17%、碳酸錳16%、碳酸丙烯酯7%計(jì)核。
將改性劑各組分預(yù)混合，按原煤質(zhì)量比2.7%的比例加入原煤中，一起混合粉磨制成細(xì)度90μm篩余24%、以煤粒為改性劑載體的改性煤粉；
再將改性煤粉用超臨界co2直接浸溶混合，制成煤粉質(zhì)量比為68%的超臨界co2浸溶煤漿燃料。用三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入實(shí)驗(yàn)氣流床氣化爐內(nèi)，控制氣化爐內(nèi)進(jìn)行混合氣化反應(yīng)的溫度1950℃～2000℃、壓力8.5mpa。
經(jīng)檢測，氣化爐穩(wěn)定狀態(tài)下，有效氣（co+h2）：90.7%，比煤耗：0.507kg煤/nm3（co+h2），比氧耗：0.301nm3o2/nm3（co+h2），煤粉碳轉(zhuǎn)化率：99.8%，co2轉(zhuǎn)化率：92.7%。
對(duì)比例1
不使用改性劑，本對(duì)比例進(jìn)行超臨界co2浸溶煤漿燃料的制備和氣化。
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%，原煤選用市售的無煙煤，干基揮發(fā)分8.1%、固定碳63.5%、灰分28.4%、熱值5814x4.18kj/kg，不使用改性劑。先將無煙煤粉磨制成90μm篩余18%的煤粉；再用超臨界co2直接浸溶混合煤粉，制成煤粉質(zhì)量比為75%的超臨界co2浸溶煤漿燃料；以三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，先燒柴油穩(wěn)定氣化爐內(nèi)的溫度至1500℃～1550℃、壓力3.3mpa，然后，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入實(shí)驗(yàn)氣流床氣化爐內(nèi)，氣化爐內(nèi)溫度迅速下降，顯示有強(qiáng)烈的窒熄滅火效應(yīng)，經(jīng)多輪反復(fù)噴入柴油助燃，仍無法有效控制氣化爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定在1500℃～1550℃，僅在同時(shí)噴柴油并噴氧量增加155%時(shí)，即噴柴油且純氧增至2.55倍時(shí)才能穩(wěn)定溫度。
對(duì)比試驗(yàn)顯示：未使用改性劑時(shí)，超臨界co2浸溶煤漿的純co2裹覆無煙煤煤粉，表現(xiàn)出明顯的窒熄效應(yīng)，嚴(yán)重妨礙無煙煤煤粉的瞬間著火燃燒能力。
對(duì)比例2
本對(duì)開比例不使用改性劑，進(jìn)行超臨界co2浸溶煤漿燃料的制備和氣化。
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%，原煤選用市售的煙煤，干基揮發(fā)分27.8%、固定碳48.5%、灰分23.7%、熱值6101x4.18kj/kg，不使用改性劑。先將無煙煤粉磨制成90μm篩余24%的煤粉；再用超臨界co2直接浸溶混合煤粉，制成煤粉質(zhì)量比為65%的超臨界co2浸溶煤漿燃料；以三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，先燒柴油穩(wěn)定氣化爐內(nèi)的溫度至1800℃～1900℃、壓力8.5mpa，然后，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入實(shí)驗(yàn)氣流床氣化爐內(nèi)，氣化爐內(nèi)溫度迅速下降，顯示有強(qiáng)烈的窒熄滅火效應(yīng)，經(jīng)多輪反復(fù)噴入柴油助燃，仍無法有效控制氣化爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定在1800℃～1900℃，僅在同時(shí)噴柴油并噴氧量增加175%時(shí)，即噴柴油且純氧增至2.75倍時(shí)才能穩(wěn)定溫度。
對(duì)比試驗(yàn)顯示：未使用改性劑時(shí)，超臨界co2浸溶煤漿的純co2裹覆煙煤煤粉，表現(xiàn)出明顯的窒熄效應(yīng)，嚴(yán)重妨礙了煙煤煤粉的瞬間著火燃燒能力。
對(duì)比例3
不使用改性劑，于試驗(yàn)室模擬條件下進(jìn)行超臨界co2浸溶煤漿燃料的制備和氣化。
所用超臨界co2原料選用市售的液態(tài)二氧化碳，純度99.5%，原煤選用市售的半煙煤，干基揮發(fā)分17.3%、固定碳53.8%、灰分28.9%、熱值5487x4.18kj/kg，不使用改性劑。先將無煙煤粉磨制成90μm篩余21%的煤粉；再用超臨界co2直接浸溶混合煤粉，制成煤粉質(zhì)量比為70%的超臨界co2浸溶煤漿燃料；以三通道燃燒器作為可調(diào)式實(shí)驗(yàn)氣流床燒嘴，先燒柴油穩(wěn)定氣化爐內(nèi)的溫度至1750℃～1800℃、壓力6.5mpa，然后，將超臨界co2浸溶煤漿燃料用高壓煤漿泵輸送，與過熱蒸汽、氧氣等一同經(jīng)氣化燒嘴噴入實(shí)驗(yàn)氣流床氣化爐內(nèi)，氣化爐內(nèi)溫度迅速下降，顯示有強(qiáng)烈的窒熄滅火效應(yīng)，經(jīng)多輪反復(fù)噴入柴油助燃，仍無法有效控制氣化爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定在1750℃～1800℃，僅在同時(shí)噴柴油并噴氧量增加165%時(shí)，即噴柴油且純氧增至2.65倍時(shí)才能穩(wěn)定溫度。
對(duì)比試驗(yàn)顯示：未使用改性劑時(shí)，超臨界co2浸溶煤漿的純co2裹覆半煙煤煤粉，表現(xiàn)出明顯的窒熄效應(yīng)，嚴(yán)重妨礙了半煙煤煤粉的瞬間著火燃燒能力。