煤化工用煤适应性研究

第3-4期煤质技术2008年6月.煤化工煤化工用煤适应性研究陈亚飞，姜英(煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院，北京100013)摘要:各种煤化工转化技术对原料煤有一定的要求，发展谋化工项目应做好煤炭资源的适应性研究，同时要保护及高附加值地利用“稀缺”煤种资源，鼓励煤化工用原料煤使用“劣质煤”資源，建议制订相关标准以规范煤化工用煤。关键词:煤化工;用煤;适应性中图分类号: TQ53文献标识码: A文章编号: 1007-7677 (2008) 3-4-0001-03Study on adaptability of raw material coal for coal chemical engineeringCHEN Ya-fei, JIANG Ying(Beiing Research Insitute of Coal Chemistry, China Coal Research Institute. Beijing 10013, China)Abstract: Various technologies of coal chemical engineering have certain requirements for material coal, so it is necessary toresearch the adaptability of material coal resource for various coal chemical engineering items. Besides, the scarce and special coalresources must be protected and utilized with high added value. The use of“poor quality coal resource" as raw material coal shouldbe encouraged. It is suggested that related standards should be drafted to standard the raw material coal of coal chemicalengineering.Key words: coal chemical engineering; raw material coal; adaptability随着社会经济的发展，中国对清洁能源的需求度。煤质的好坏对焦炭质量有决定性的影响。越来越大，我国的资源特点又是富煤而贫油气，所对炼焦用煤而言，结焦性和黏结性是最为重以通过煤化工生产清洁能源势在必行。目前我国煤要的指标。在GB 5751-86《中国煤炭分类》中,化工产业的发展越来越受到重视。我国幅员辽阔，1/2中黏煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤种齐全，煤质差异较大，这为煤化工产业的发展煤、瘦煤、贫瘦煤均属炼焦煤范畴，可作为炼焦.提供了资源保障。煤化工是以煤为原料，经过化学(配)煤来使用。加工将煤转化为多产品的过程，广义地讲，煤化工在炼焦过程中，煤中的灰分几乎全部转入焦炭项目和产品包括煤焦化生产焦炭、煤焦油、煤气产之中。高温时，由于焦炭与灰分的热膨胀性不同,品等;煤气化生产化肥、甲醇、二甲醚、合成油、焦炭沿灰分颗粒周围产生裂纹并扩大，使焦炭碎裂烯烃产品等;煤直接液化生产油品;煤基活性炭;或粉化。灰分中SiO2. Al2O3 等酸性氧化物，熔融煤基炭素材料;煤基特殊产品等。该文在论述各种性温度较高，在炼铁过程中只能靠加入石灰石等助煤化工技术用煤技术条件的基础上，结合我国煤炭熔剂以熔渣形式排出，因而会使炉渣量增加，降低的资源特点，提出了煤化工用煤的适应性研究的必生铁产量。焦炭灰分高，则要求适当提高高炉炉渣要性和应考虑的问题。碱度，高炉气中钾、钠蒸气含量也相应增加，会加速焦炭与CO2的反应而加速其消耗。.1煤化工技术用煤的技术要求由焦炭带入的硫分，仅5% ~20%随高炉煤气1.1炼焦用煤的技术要求逸出，其余的参加炉内硫循环，只能靠炉渣排出。焦随着炼铁高炉大型化和强化冶炼技术的发展,炭含硫言合体出铁今儒坦宜啪加生铁的热脆性，同对焦炭强度的要求也日益增高。冶金焦炼铁过程时增炭耗!YH中国煤化工每增加0.1%，焦中，焦炭既要作为燃料为冶炼过程提供热源，又作CN M H G产量约下降2%。为主要的还原剂，同时为维持炉内料柱的透气性,炼焦用煤的全碗含量应在1.50%以下，且最好不使高炉能够正常运行，需要焦炭有一定的块度和强超过1%。第3-4期.煤质技术2008年6月煤中所含的磷几乎全部残留在焦炭之中。焦炭由于该技术在较高温度、较短时间内对原料煤进行中的磷又全部转入生铁，影响生铁质量，并进而影气化，所以对煤种原则上没有特殊的要求，任何煤响钢铁的冷脆性。因此，炼焦用煤的磷含量应尽量种都可以使用。由于该技术为液态排渣，所以对煤低些。灰熔融性温度有一-定的要求，这3种典型的炉型分1.2 气化用煤(煤化工)的技术要求别要求ST小于1250C，1 350C, 1 450C。煤气化是现代煤化工的基础，煤化工项目中的1.3 直接液化用煤的技术要求间接液化、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制合成氨化在高温、高压及催化剂的作用下加氢热解使低肥等都以气化为龙头。煤的气化是将固体燃料煤转阶煤如褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤的复杂的有机化为煤气的过程。通常用氧气、空气或水蒸气等作化学结构破坏而直接转化为液体燃料及其他化学产为气化剂，使煤中的有机物转化成含H2和CO等品的过程。液化反应的温度一般在400C ~ 470C,成分的可燃气体。根据气化剂和煤气成分的不同，反应压力为10 MPa~30 MPa。大致可分为空气煤气、混合煤气、水煤气和半水煤由于是在高温、高压下直接给原料煤加氢，要气等。求原料煤的变质程度低，所以从煤种角度看，以年1.2.1 固定床煤气发生炉用煤的技术要求老褐煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤、年轻气煤为固定床煤气发生炉包括常压和加压两大类，以好。虽然褐煤的变质程度较低，但是由于褐煤的氧空气、富氧空气和水蒸气、氧气和水蒸气作气化含量较高，加氢液化时耗氢量较多，所以要选择年剂，使原料煤在相对静止的状态下进行气化，气化老的褐煤。剂和原料煤是逆向运动，所以需要用块煤，而且块另外，由于惰质组分直接加氢比较困难，所以煤在炉中的停留时间较长，所以需要原料没有或弱要求原料煤中的活性组分(镜质组+壳质组+ 1/3黏结性，由于是固态排渣,要求煤灰熔融性温度高。半镜质组)大于80%。当然原则上讲要求原料煤因此，煤的类别要求为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、的氢含量高、碳含量低、氢/碳原子比高和芳香度1/2中黏煤、气煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤等弱黏结小，原料煤选择时考虑氢含量(Ha) 大于5%，或不黏结煤。煤的品种以13~25 mm、25~50 mm碳含量(Can) 小于85%，芳香度小于0.7。和50~80 mm的各粒级块煤为宜，对于块煤限下率1.4 水煤浆用煤的技术要求应不大于18%。煤灰熔融性(ST)最好在1 250C对替代燃油作为燃料的水煤浆而言,除考虑成浆以上。另外，块煤需要一定的热稳定性及抗碎强性外，还要考虑燃烧性。一般都采用烟煤为原料，通度，热稳定性(TS.6) 应大于60%，抗碎强度常要求其灰分低于10. 00%，硫分也宜低于0. 80%,(大小25 mm)应大于60. 0%。可磨性要好，HGI 值至少在50以上。发热量要高，1.2.2沸腾床 (流化床)气化炉用煤的技术要求以能达到2t左右水煤浆代替1 t重油的为好。煤沸腾床(流化床)气化技术是以空气、富氧空种以1/3焦煤，气煤，弱黏煤、不黏煤为好。对水气或氧气作气化剂，使原料煤在沸腾或流化的状态煤浆德士古气化而言，要考虑成浆性，煤的反应性下进行气化，由于种种原因，该技术的气化温度较和煤灰熔融性。可以通过煤中的空气干燥基水分低，气化温度- -般在1 000C左右，所以要求原料M。和可磨性指数HGI两个常规煤质指标初步判断煤的活性越大越好，CO2的分解率在9500时大于煤的成浆性。即D=7.5+ 0. 5Ms - 0. 05HGI。如60%的煤，可以用褐煤，也可用长焰煤或不黏煤。果D值小于4则为易成浆煤; D在4~7则为中等要求入炉粒度小于8 mm;煤的灰熔融性(ST) 温成浆性煤; D在7~10则为难成浆性煤; D大于10度应大于1 200C，全硫应小于2. 00%。典型的炉则为极难成浆煤。型是恩德炉。1.5活性炭 用煤的技术要求1.2.3 气流床气化炉用煤的技术要求活件炭用煤的灰分(A.) 以低于3. 00%为好,气流床气化技术是以氧气和水蒸气作气化剂，使如灰中国煤化工产出的就是中低原料煤在气流状态下进行气化，有德士古水煤浆气化档活|YHCNMHG,硫分要低。制造炉，壳牌干煤粉气化炉，GSP干煤粉气化炉3种典颗粒状的活性炭用煤，热稳定性好也是一一个十分重型的炉型，干煤粉气化入炉粒度小于0. 075 mm,要的指标，因为热稳定性不好的无烟块煤在加热处第3-4期煤质技术2008年6月理过程中会碎裂成粉而达不到要求。但在制造粉末4鼓励煤化工用原料煤使用“劣质煤”状的活性炭时，甚至低灰低硫褐煤也能使用，因为在经过高温处理后固定碳增高，活性也较大。国家发展改革委《关于加强煤化工项目建设管2开展煤化工应做好前期煤质适应性研究理促进产业健康发展的通知》指出了煤化工产业发展鼓励高硫煤等劣质煤的使用。发展煤化工应该统我国煤种齐全为开展各种煤化工项目创造了条筹规划，合理安排，做到各种质量的煤炭资源按比件，从全国范围讲，我国各煤种都有，可以开展各例开发应用，以保护优质资源，用好优质资源。种煤化工，但由于煤种分布不平衡，煤质水平相差发展煤化工要有计划地开发利用高硫煤等“劣较大，加上水资源等外部环境的制约，煤炭资源特质”资源，虽然我国总体上煤炭含硫量不高，含硫性与煤化工适应性的研究在煤化工项目选择和工艺量(S.)大于2.00%的煤炭储量占煤炭总储量的选择方面显得尤为重要。10%左右。但高硫煤作为一种资源，对于像我国这所选工艺要与煤质特点相匹配，例如采用焦化样资源短缺的国家而言，应该有计划有步骤地加以工艺应有优质的炼焦煤资源;虽然任何煤都可以气开发利用。煤化工开辟了高硫煤的使用平台。国家化开展煤化工项目，但要考虑经济性，应考虑煤灰也应制订有关鼓励使用高硫煤的政策措施，尤其是熔融性、煤的反应性，可磨性等煤质指标的适应应大力开发使用下部高硫煤资源。性。直接液化对煤质的要求较高，在考虑采用该工因此，在满足相关煤化工转化技术工艺基本要艺时，要更加注重考虑煤质。活性炭对煤的灰分要求的前提下，尽量使用较高硫分煤、相对劣质煤和求较高，应考虑低灰煤。其它非煤含炭固体物质(例如半焦末等)。 对于在项目立项前应做好前期煤质的评价工作。由现在生产矿井基础上、通过技术改造能生产开发高于煤化工的主要原料一煤炭比较复杂，有许多性硫煤或相对劣质煤资源(例如下组煤)的，应考虑质还不能通过一般的煤质指标来评价，在前期工开发利用该资源作为煤化工用原料煤。作中应做一些工艺性试验， -方面可了解煤的工5应制订相关标准，规范煤化工用煤艺性能，另一方面可为工程设计提供基础数据。例如:40kg焦炉试验，气化试验，水煤浆成浆性试为了更好地规范煤化工用煤，在煤质与工艺相验，高压釜加氢液化试验，直接液化工艺试验等。.适应的前提下，鼓励使用高硫煤等“劣质”煤,保3保护及高效利用“稀缺”煤种资源护特殊、稀缺煤种，很有必要制定有关标准，目前正在起草“煤化工用煤导则”国家标准。该标准的煤炭资源的不可替代性决定了煤炭在能源资源制定对煤炭资源的开发规划，对我国特殊、稀缺煤利用中的特殊性，煤炭作为一种含碳氢的可燃矿物种的保护，对老矿区资源的接续一-开发下组煤而发资源，不但作为一种燃料而且还可作为许多工业的展适宜的煤化工，都将产生重要的作用。原料，随着整个社会生产技术体系的建立、完善和6结语发展，煤炭已经成为一种不可替代的具有多用途的工业原料，例如，由煤生产的活性炭，焦炭，腐植各种煤化工转化技术对原料煤有一定的要求,酸，褐煤蜡，民用煤气,煤焦油的各种加工产品，选有适合的原料煤就会产生较好的经济效益。我国以煤焦油为原料生产的沥青, "炭黑;炭素材料，等煤种齐全为开展各种煤化工项目创造了条件，尤其.等。煤炭特殊性的使用必然也是煤化工的范畴，也要做好前期煤质适应性研究，同时要保护、高附加要以相关煤化工技术的发展为前提。值地利用好“稀缺”煤种资源，鼓励煤化工用原料因此，在煤化工用煤的选择上应注意，经洗选煤使用“劣质煤”资源，建议应制订相关标准,规后能作为炼焦用的1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等范煤化工用煤。主要炼焦煤种原则上不应作为煤炭气化、煤炭液化用中国煤化工南通人， 研究员，博土煤。具有特殊性质或用途的稀缺性煤炭资源原则上不研YHCN M H G长，主要从事媒化工技应作为煤炭气化、煤炭液化用煤。具有特殊性质或术工作用途的稀缺性煤炭资源应进行高附加值开发利用。(收稿日期: 2008-04-08)3