气化用煤均质化探讨

第2期煤质技术2012年3月气化用煤均质化探讨陈家仁(煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院,北京100013)摘要:阐述了在采用多种煤配混的情况下,气化用煤的均质化对移动床、气流床等气化炉的操作控制和稳定运行具有重要的影响,并探讨了一些气化用煤均质化的具体方法。关键词:气化用煤;均质化;探讨中图分类号:TQ54文献标识码:B文章编号:1007-7677(2012)02-0010-02Discussion on homogenizing of coal quality for gasificationChen Jia-renBeijing Research Institute of Coal Chemistry. China Coal Research Institute, Beijing 100013Abstract: The significant influence of coals quality on the operating control and steady operation ofed gasification andentrained flow gasification furnace is analyzed under the condition of multiple coals blending and the methods of homogenizing ofcoal quality for gasification are discussed in this paperKey words: coal for gasification; homogenizing; discussion1煤炭气化的基本原理煤气质量差而少,在湿式排灰的气化炉中,容易造成气化炉阻力增大的麻烦。从气化的形式来分,煤气化技术一般分为固定在加压碎煤气化炉内,通常用“汽氧比”(指床(移动床)、流化床、气流床和熔渣池(浴)等每通入1m3氧气所需配入的蒸汽的公斤数)来调4类。气化本身是将结构十分复杂的大分子的固体节气化炉反应层的适合温度。“饱和温度”和“汽煤变成小分子的可燃气体CO、H2、CH4等的过程。氧比”在上述2种气化技术中,都是需要严格加以对通常的煤气化过程,也可称为煤的“完全气控制的核心操作参数。而核心参数的高低都与煤的化”,其得到的最终产品是煤气,剩下的是灰渣。气化特性有关,尤其是与煤的灰熔融性温度和灰分国外有些人又把煤气化称为煤的“部分氧化”含量有密切的关系。( Partial Oxidation),在煤气化的过程中,除了煤中碳、氢等元素与气化剂中氧进行强放热的氧化反2气化技术对原料用煤煤质的基本要求应外,还要进行吸热的还原反应。各种气化技术对其所用的原料煤质量都会有一为了使煤的气化在所需的工况下进行,通常气些特定的要求,如固定床气化技术就尽量要求用粒化剂采用氧气与水蒸气按所设定的比例通入气化炉度均匀的块煤(如25mm~50mm的中块煤等),内。氧气作为升温的一方,同时也体现一个气化炉为了在气化炉内维持良好的透气性,要求煤块有的负荷大小;而蒸汽作为气化剂中的降温成分,让定的机械强度和热稳定性。为此,对常压固定床煤气化过程保证在“和谐”的气氛下有序地进行。气发生炉的原料煤煤质,专门制定了其“用煤技术在常压空气鼓风的固定床煤气发生炉中,常采要求”的国家标准(GBT9143-2001),两段煤用蒸汽饱和后的空气作为气化剂,即准确地控制配气发生炉和水煤气炉用煤也有相应的用煤技术标入空气中的蒸汽量,使气化炉底部的燃烧带的温度准中国煤化工不致过高,使生成的的灰渣不会结成“大疤块”而对于CNMHG温度较低、气流排不出来;又不致温度过低而连小渣块都形不成速度较高,就要求煤有较高的反应性(活性)。流第2期煤质技术2012年3月化床气化炉对煤的灰分高、低,水分等都不太敏1600℃,运行中必须添加石灰石作为助熔剂。开感,有的气化技术开发商对自己公司的技术的煤种始时,煤中灰分含量低,在加助熔剂的数量上,厂方适用范围过分夸大,造成技术推广时的实际麻烦。认为不必加太多即可顺利排渣,但不久因来煤中灰在目前情况下,实际上什么煤都能气化的“万能气分增高(约增加了10%),使炉内熔渣不能顺利排化炉”还不存在,每一种气化技术在原料煤质量的出。究其原因是因为刘二矿的不同批次煤的灰分会适应范围只有宽窄之别或好坏之分。有国外流化床有10%以上的变化。所以在设计上,对于非均质气化技术开发公司的专家认为,适合流化床气化技化的煤,应该有一个能使煤质均质化的大煤场才术的煤种是氧含量在10%以上的煤,实际是次烟好。在采用壳牌公司技术的荷兰IGCC电厂的进口煤以下的低煤化度煤类。处,就设有一个大煤场,在该煤场可对各国进口的以往人们常把近年来发展较多的高温熔渣排灰煤先进行煤的均质化处理。的气流床气化技术称为“万能炉”,然而经过多年从以上的工程实例中,可以清楚地看到气化用的生产实践后,人们逐渐认识到,从经济运行的角煤均质化对于气化炉的生产稳定运行是多么的重度考虑还是有其一定的煤种质量要求。如水煤浆的要GE- TEXACO气化炉要求原料煤的灰分最好在13%4实现气化用煤均质化的具体方法以下,可以提高煤浆的可燃物含量,提高气化炉的热转化效率;灰熔融性温度FT最好能低于1350℃,煤质均质化对煤气化炉的操作稳定相当有益,对耐火材料的寿命提高有利。高水分高灰分的劣质但如何实现均质化,最常用的办法如南非沙索尔那褐煤无论是用干粉加料的壳牌、GSP和HTL等气样设置一个大的均质化煤场,而国内一些大型电厂化炉技术也均不会带来好的经济效果。设置配煤场的日的也是为了发电用煤的均质化从气化原理的分析中可以看到,在众多煤质指在气流床气化炉运行中,通常采用加添加剂,标中,煤的灰分多寡和煤的灰熔融温度的高低对于使煤灰熔融性降低。煤中灰分如果增加了,就会影气化炉的操作参数控制的影响较为突出。响到添加剂数量的变化。如果煤的灰熔融性变化不3气化用煤均质化对气化炉运行的重要性大时,为保持气化炉的顺利运转,实际上只要控制煤中灰分的相对稳定即可。对于某些煤矿有洗煤厂在煤气生产、试验过程中煤质的优劣除质量指的也可以用洗煤的办法解决,如神华集团神东公司标外,还体现在质量的均匀和稳定上。南非沙索尔各煤矿将大于13mm的块煤进行重介质洗煤,使公司根据其多年的经验,特别强调用煤质量的均质其混煤的灰分得到控制,因其灰的特性变化不大化( Homogenize),强调在厂内设置一个大煤场,对于气化、动力用户均十分有利针对各煤矿来煤,采用横铺竖切的办法使其原料煤对于某些煤化工企业,为了控制原料煤煤质,尽可能在相当长的一段时间内维持稳定,以有利于往往需要采用“配煤气化”及配煤炼焦、燃烧等其操作参数的相对稳定。他用煤,如湖南巴陵厂采用神府煤与当地煤混合使在气流床气化技术中,20世纪90年代初,德用,安徽林泉厂用晋城煤和神东煤混合作原料,神士古水煤浆气化被山东鲁南化肥厂引进时,采用枣华鄂尔多斯直接液化厂采用神东煤与少量乌海煤搭庄的柴里矿煤。在第一次把柴里煤送到美国蒙托贝配用于壳牌气化炉等。总而言之,对于煤化工企业洛的试验炉中做试验时,比较顺利;然而针对第二来说,如何使其混合均匀,即“用煤均质化”则是次送去的煤进行试验时,其运行就造成出渣口堵塞确保气化炉平稳生产的关键所在。的问题,究其原因就是第二批柴里煤的灰熔融流动温度比第一批的高了50℃,而实验人员并未注意作者简介:陈家仁(1938-),男,上海人,研究员,长期从事到,因而造成了操作上的麻烦。前几年,壳牌气化煤气化和气炉在我国大力推广时,安庆化肥厂的气化炉用煤为yH中国煤化工CNMHG皖北刘二矿煤,刘二矿煤的灰熔融流动温度高达(收稿日期:2011-08-09)