拓展鲁奇加压气化炉的原料来源

★加工转化★拓展鲁奇加压气化炉的原料来源王海l)张丽华2)陈晓春3》(1.哈尔滨气化厂,黑龙江省哈尔滨市道里区，150076;2.哈尔滨燃气工程设计研究院,黑龙江省哈尔滨市道里区,150076;3.北京化工大学1号信箱,北京市朝阳区,100029)摘要通过对长焰煤、褐煤1号、褐煤2号、长焰煤与褐煤1号配合煤的物化性能等测试,用多次实验的结果说明褐煤2号和配合煤可用做PKM气化炉原料。认为加压气化炉的原料拓展是可行的,对保证企业的正常生产、提高气化效率、提高企业经济效益都有益处。关键词PKM 气化炉影响 因素物性测试实验研究原料拓展化厂的经济效益具有重要的现实意义。1哈尔滨气化厂 的煤质要求哈尔滨气化厂PKM气化炉原料煤质量指标如哈尔滨气化厂1993 年引进德国鲁奇加压气化表1所示。该气化炉设计日产煤气160万m3,年需装置,其关键设备无粘破装置的设计只适合长焰煤，6.3~ 50mm的长焰煤71.38万t, 对煤质的理想要用煤范围很窄。装置自投产以来,采用的原料来源求为水分<9% ,灰分<26% ,颗粒限下率<3%。投于依兰煤矿无粘结性的长焰煤,虽然运行效果稳定，产以来,一直用依兰无粘结性长焰煤,单- -的原料路但单-一的原料供应路线难以适应企业发展的要求。线和原料煤灰分指标很难达到设计要求,严重影响随着依兰煤矿开采量和储量的动态变化,低粘结长气化效果和经济效益。焰煤的长期稳定供应难以保证,而哈尔滨地区煤矿2影响气化效率的主要因素的褐煤储量丰富。因此,哈尔滨气化厂在对引进设备进行二次开发的同时，为使PKM气化炉适应国2.1操作 条件的影响内煤矿资源结构的需要,进-步开发、拓展气化装置从化学工程角度分析,在- -定条件下,要用原料的新原料路线,采取调整气化装置的运行策略,配套煤生产出满足要求的合格煤气,必须维持--定的氧改造煤气的后处理工艺。本文主要以哈尔滨部分煤气负荷。氧负荷过大,将导致原料煤转化为CO2,从矿的褐煤为研究对象,探讨PKM气化炉应用褐煤而增大煤的损失,所以必须维持合适的水蒸汽量,以为原料的可行性,对于更好地利用国外技术，提高气满足煤气化的要求。水蒸汽量减少,将导致煤的气表1哈尔滨气化厂 PKM气化炉原料煤的质指标煤种粒度/mm水分/%灰分/%挥发分/%固定碳/%焦油含量/%非粘结性煤7~209.726.421.142.82.1弱粘结性煤6~305.022.031.042.0。10.5化效率降低;水蒸汽量增大,虽然碳的气化效率得到子数减少的反应,增大压力对生成甲烷有利，同时体保证,但大量的水蒸汽在系统内循环,加大了水处理系内产生热量增多,有利于节能和降低煤的氧化消的负荷,能量消耗进-步增大;生成甲烷的反应为分耗。因此,在原料煤相对稳定的情况下,提高煤气产44中国煤炭第29卷第8期2003年8月量的主要方法是对气化炉的主要操作参数进行全方含量、提高煤气质量会起到积极作用。通过多次实位优化，使气化炉的综合效果提高。验发现,煤中灰分由27%降低至21 % ,PKM炉的产2.2煤质 的影响气率提高4%~5% ,煤气热值提高0.5% ,生产每立(1)煤半工业分析指标。煤中水分对PKM炉方米煤气消耗的氧气和水蒸汽均降低3%左右。在的耗氧量不会产生实质性影响,但煤中水分过多会3种煤中,长焰煤的可燃基挥发分含量最高,按照一导致煤气产率降低;煤中灰分是影响气化炉运行工般规律,挥发分含量越高,转变为焦油的有机物越况和经济运行的最重要指标,煤灰影响燃烧反应和多,不利于气化操作。2种褐煤的固定碳含量比长气固相反应的过程,降低化学反应的总速度和燃烧焰煤有较大幅度提高,分别增加8.27%和2.83%,2区与气化区的床层温度。在相同负荷下,灰分增大，种褐煤作为PKM气化炉的原料,与长焰煤相比单产气率降低,排灰量的增加会造成热损失加大;挥发位质量的原料能提供更多的气化产品。分的增加对气化炉的运行工况影响不大,但能造成3.2煤的 物性测试副产品焦油产率提高和煤气产率降低,增大液体分为掌握2种褐煤的物性参数,尤其是煤的粘结离装置的负荷;固定碳是参与气化反应和燃烧反应性、膨胀性、灰熔点和热稳定性数据,我们对3种煤的最终物质,它含量多少对气化炉的效率有直接影进行了物性测试,结果如表3所示。响,煤中固定碳含量增大，煤气产率增加,气化炉运行的经济性提高。表3 3种煤样的物性分析数据(2)煤粘结性和膨胀性。煤的粘结性对气化操煤样粘结自由膨 变形温软化温流动温作与设备选择有十分密切的关系,对粘结性煤,在气指数G_胀序数度/C度/C 度/C化过程中会出现粘结和膨胀,从而导致气流分布不褐煤1号1.01.012301320均匀,阻碍料层下移,使气化条件恶化。因此,气化长焰煤01390 > 1450 > 1450褐煤2号0.51340 > 1450 > 1450炉的操作要求原料煤的粘结性和膨胀性越小越好。(3)煤灰熔点和热稳定性。煤灰熔点主要影响气化炉的排渣操作和气化气体的流动性。煤灰熔点从粘接性和膨胀性看，褐煤2号更适合加压气越高,炉渣愈不易粘结,气体通过固定床层的流动性化炉的操作,褐煤1号会对气化炉的操作产生影响，越好。因此所用原料的灰熔点越高越好。需要考虑机械破粘;从表3给出的数据还可以看出，长焰煤灰熔点的检测指标较好,其变形、软化、流动3拓展原料煤的实验温度均较高,2种褐煤的灰熔点比长焰煤略低,但降3.1 煤的组成测试低的幅度不大。一般加压气化炉气化区的温度范围为拓宽PKM气化炉的原料来源，以黑龙江地是950~ 1050C ,灰熔点软化温度要求大于1200C ,方煤矿生产的褐煤1号和褐煤2号及长焰煤为研究从2种褐煤的灰熔点软化温度> 1320C和> 1450C对象,首先进行了组成测试，测试结果如表2所示。的指标看,如果应用这2种褐煤作为PKM气化炉的原料,能够保证气化炉的正常排渣操作;从3种煤表2黑龙江地方煤矿褐煤的组成测试结果的热稳定性方面分析,2种褐煤的热稳定性比长焰煤种水分/%灰分/% 挥发分/% 固定碳/%煤更高,因此在气化炉内更不易破碎,从气化用煤的褐煤1号10.223.8432.5242.33指标上看更适合气化用煤的要求。9.923.6532. 6136.943.3 配合煤实验9.7%27.7232.6334.06哈尔滨气化厂5号气化炉为实验炉,所有实验在该实验炉上进行。根据上述分析可以看出，褐煤其中,褐煤1号、褐煤2号水分含量均接近2号已达到气化用煤的指标,符合气化用煤的要求。10% ,对于气化炉的固定床操作是适宜的,基本满足将褐煤1号和长焰煤以质量比1:1的比例制成配合PKM气化炉的要求。长焰煤的干基灰分较高,达到煤进行各种性能检测,其结果为:可燃基挥发分.27.72% ,而2种褐煤的干基灰分比长焰煤低4%左39.68% ;分析基水分5.53%;干基灰分26. 13% ;粘右,这对改善固定床的均匀透气性、减少灰渣中的碳结指数0;自由膨胀系数1/2;变形温度1380 C ;熔拓展鲁奇加压气化炉的原料来源15化温度/> 1450 C ;流动温度/> 1450 C。长焰煤的粘结性、发热量、热稳定性均能满足从配合煤性能检测指标可以看出:配合煤能满PKM气化炉的要求,但从煤矿的开采情况看，煤矿足气化工艺操作条件的要求。粘结性和膨胀性都在的上层煤年产量107.9万t,其灰分含量为48.64%;气化炉要求的范围内,尽管褐煤1号具有一定的膨中层煤年产量为58.1万t,灰分含量为19. 40% ,中胀性和粘结性,但经配合后无膨胀性和弱粘结性。层煤的组成虽然满足灰分含量的要求,但其总量不褐煤1号的热稳定性好,所以配合煤的热稳定性较能满足生产需要,因此需要将上、中层煤合理搭配进长焰煤有进-步的加强,配合煤的灰熔点与长焰煤行均衡生产。由表2可知,2种褐煤的组成均满足的灰熔点相近,对操作无特殊影响。PKM气化炉的要求，因此,为了提高依兰煤的利用用褐煤2号与配合煤分别在PKM炉上进行实率,进一步减低成本,用2种褐煤和依兰煤矿中层煤验测试，结果证明,各项性能、质量指标均能达到与上层煤合理匹配是可行的。PKM炉的设计指标。在煤的所有组成指标中,灰分是影响气化炉经济效益的最重要因素,以年产3.6x 108m3煤气为4经济效益评价例,在人炉煤水分、粒度基本相同的前提下,灰分变.4.1经济效 益分析化与经济效益的关系分析如表4所示。表4灰分变化与经济效益的关系粗煤气产量x 108/m3灰分含量/%人炉煤数量/万t毛煤数量/万t煤气成本/元.m3) 气化产率/m3r-13.62630.60.2551176.52832.4720.27111.1303800.30 .10003239.687.40.33909.093443.2960.36833.3，3646.80.39769.2从表4可见,要维持同样的煤气年产量煤中灰炭资源,采取切实有效的措施降低人炉煤灰分含量。分增加,需要的人炉煤数量将增加,气化产率降低。(1)充分发挥配煤作用,用依兰煤矿上层煤与中灰分每增加2%,每立方米粗煤气成本增加约0.03层煤合理搭配以发挥最大的资源优势,提高产气率。元,以年产3.6亿m3煤气计算,则每年增加费用(2)依兰长焰煤与2种褐煤匹配可降低人炉煤1080万元。因此,降低入炉煤灰分含量是降低成本灰分,提高固定碳含量,是提高产气率与经济效益的和提高经济效益的有效途径。良好途径。4.2进一步降低原料煤灰分的建议(3)加强受煤系统排矸,提高筛选系统选矸率，经过上述分析可知，气化厂“人炉煤灰分含量对最大限度降低人炉煤灰分,可直接提高经济效益。气化指标影响很大，必须尽可能充分利用现有的煤(责任编辑康淑云)(上接第43页)清楚楚,并且要让每1个岗位司机都明白该怎样操2个生产班的时间,就有可能将跳汰机选煤效果提作?必须达到什么样的数量质量水平?生产产生波高到重介选煤的水平,- -般情况是在解决生产问题动是什么原因?该怎样进行调整?等等。所谓增加的同时提高选煤效率3%~4%,估计提高精煤产率知识技术投人，就是要根据本厂的工艺和设备条件，2.5%~3.0%,这不是理论上的推测，而是实践的真正确地制订出每个环节岗位上的任务指标、工艺条实数据。件和运行机制,实现各工艺环节在合理、有效配合的要使选煤厂取得高效率,就一-定要根据原煤可条件下完成各自的数量、质量指标任务,实现全厂在.选性和产品质量要求，对工艺过程中的每个环节的质量合格稳定的条件下，选煤效率达到应达到的水任务指标要求、工艺条件,运行机制等都要规定得清16中国煤炭第29卷第8期2003年8月