灰分对德士古气化炉运行影响

第30卷第9期石油化工应用2011年9月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONSept. 2011灰分对德士古气化炉运行影响井云环神华宁夏煤业集团煤炭化学工业公司,宁夏灵武750411)摘要:介绍了灰分的组成,分析、讨论了原料煤中灰分对气化效率、氧耗、煤耗、能耗等影响,提出原料煤中的灰分应作为一个重要指标严格控制关键词:灰分;气化炉;原料煤中图分类号:TQ223.121文献标识码:A文章编号:1673-5285(2011J09-0106-02Influences of coal ash on operation of texaco gasifier processJING YunhuanShenghua Ningxia Coal Group Coal Chemistry Industry Co ., Lingwu Ningxia 750411, China)Abstract: Introducing chemical composition of coal ash, Presents the influences of coal ashon gasification efficiency, oxygen consumption, coal consumption, energy consumption. The re-sults show that coal ash of feed ash is basilica parameter.Key words: coal ash; gasifier; feed ash德士古气化炉属于气流床末煤气化工艺,按照粗合2灰分组成对灰渣粘度影响成气冷却方式分为冷激流程、辐射废锅流程和废锅-冷激流程。由于煤种不同,煤中石英、黄铁矿、高岭石、伊灰渣粘度是反映结渣指数的一个重要指标,而“临利石、磁铁矿、石膏和方解石等矿物质含量不同,这些界粘度”温度的高低是结渣性的一个重要控制参数,在矿物质随着煤的燃烧最后生成灰渣。本文就灰分对德该温度下冷却中的熔渣从牛顿流体变为假塑性固体士古气化炉的影响予以讨论。形成结渣。德土古气化炉是以液态排渣的气化炉,正常操作条件下气化炉内熔渣的粘度在20-40Pa·s灰分组成影响灰渣粘度主要因素是灰分组成,灰分中SiO2,Al3O3,TO2三种物质含量高,灰渣的变形温度、软化温煤的灰分是在气化炉内的高温、高压条件下煤中度和流动温度就会升高,为了评价灰分熔融性,定义灰所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质发生一系列分分的碱酸比,公式是:解、化合等复杂化学反应后的残留物,其主要包含金属、非金属氧化物及盐类。因煤的产地不同,灰分中的碱酸比=CaQ+Fe+MO+NaOSiO+Al,O+TiO组成不同。经分析,灰分含有SO2、A2O3Fe2O3、CaO灰渣中CaO、MgO、Fe2O3K0、Na2O等碱性物质含量MgO、TiO2、K、NaO、SO3等物质四,其中SiO2,AlO3,增加,灰分的碱酸比值大灰渣的熔点低,因此为了确保CaO和Fe2O3为灰分的主要组成。气化炉顺利排渣对恔占过高的性种,则通过加入助中国煤化工CNMHG收稿日期:2011-07-28作者简介:井云环,女(1973-),工程师,1998年毕业于武汉化工学院化学工程系,现就职于神华宁煤集团煤炭化学工业分公司研发中心。第9期井云环灰分对德士古气化炉运行影响107熔剂石灰石来降低灰渣的灰熔点馴灰熔点的降低可以原料煤中灰分含量升高,黑水中固含量增多、SiO2使气化炉保证正常排渣的情况下,降低气化炉的运行增加,使黑水、灰水系统管道、阀门、设备的磨损率大大温度,一般灰熔点控制在1250℃以下。增加,严重时会使关键设备部分磨蚀泄露而导致气化炉停车。灰分的增加也使锁斗排渣量增多,增大了灰3灰分对德士古气化炉影响水、黑水系统处理负荷。原料煤中灰分含量增大后,为了利于气化炉排渣会提高气化炉燃烧室的温度,由于31灰分对气化效率影响气化炉内操作温度的提高,高温熔渣和气体加剧了对原料煤中的灰分含量直接影响煤的燃烧,进而影气化炉燃烧室内向火面耐火砖的冲刷和磨损,从而大响气化效率。保持进入气化炉水煤浆流量不变的情况大降低耐火砖的使用寿命。气化炉操作温度提高100℃,下,煤中灰分增加粗合成气中有效气体含量减少,系耐火砖的磨蚀速率就会增加两倍。统生产能力下降。为了对煤气化过程进行分析,利用34灰分对煤的成浆性影响Aspen Plus软件对德士古气化炉进行模拟,模拟过程灰分含量高对成浆性能也有一定影响,除使煤浆保持进入气化炉水媒浆流量水煤浆浓度、燃烧娆室温度的有效成分降低之外,灰分的增加还使煤质的均匀性不变。通过模拟获得灰分对粗合成气中有效气体含量变差,削弱煤浆分散剂的分散性能,在相同煤种条件的影响(见图1)。从图中可以看到,随着原料媒中灰分下,对提高煤浆浓度不利。含量的增加,灰渣熔化吸收热量增加,为了维持气化炉35灰分对生产成本及能耗影响中的温度不变,更多的碳原子完全燃烧从而满足灰渣熔化所需的热量。由于过多的碳完全燃烧,导致粗合成生产成本相应增加。对于德士古辐射废锅流程气化炉气中有效气成分(CO+H2)逐渐降低灰渣的显热随着灰渣一起排出系统,这部分热量无法回收利用,增大了系统热损失,减少了高压蒸汽产量;对于德士古激冷流程气化炉,大量液态灰渣直接进人冷激室,为了维持激冷室内温度需要加大激冷水量,且加剧锁斗热负荷,从而增加了企业的生产成本和能耗。4结论综上分析,原料煤中灰分含量的增加,直接影响气化效率、降低合成气中有效气体含量,增大气化炉渣口结渣几率,增加气化系统的氧耗、煤耗、能耗和生产成本,同时也会提高灰水、黑水系统处理负荷,加剧管道、设备和耐火砖的磨损,对气化系统长周期稳定运行不利,因此原料煤中的灰分应作为一个重要指标严格控制。参考文献[I]隋建才,徐明厚,丘纪华,等煤粉燃烧过程中矿物质气化图1灰分对有效气体含量的影响影响因素的模拟研究[J].中国电机工程学报,2005,2532灰分对氧耗、煤耗影响(14):78-83.灰分是原料煤中的惰性物质灰分含量增大灰渣熔[2]高晋生,张德祥煤液化技术M北京:化学工业出版社,化吸收的热量增大,为了保证气化炉顺利排渣和维持气3]张雷对TⅥ中国煤化工度的拉制]*外化炉的热量平衡,需要增加氧量来燃烧更多的碳原子。因能源,2009CNMHG为燃烧了更多的碳原子,所以气化系统的氧耗煤耗增(41范立明,原傻杰,赵新合水煤禁加压气化原料用煤的选择加。资料表明,在同样的气化反应条件下,灰分每增加及更换[J]煤化工[J].2001,20(2:46-501%,氧耗增加.7%-0.8%,煤耗增大1.3%-15%鬥。[5]罗庆洪德士古气化炉耐火砖寿命损耗模式分析[J].西部332务贫孺管道、设备影响煤化工,2004,24(1):19-21.