★加工轉(zhuǎn)化★拓展魯奇加壓氣化爐的原料來源王海l)張麗華2)陳曉春3》(1.哈爾濱氣化廠,黑龍江省哈爾濱市道里區(qū)，150076;2.哈爾濱燃氣工程設(shè)計研究院,黑龍江省哈爾濱市道里區(qū),150076;3.北京化工大學(xué)1號信箱,北京市朝陽區(qū),100029)摘要通過對長焰煤、褐煤1號、褐煤2號、長焰煤與褐煤1號配合煤的物化性能等測試,用多次實驗的結(jié)果說明褐煤2號和配合煤可用做PKM氣化爐原料。認為加壓氣化爐的原料拓展是可行的,對保證企業(yè)的正常生產(chǎn)、提高氣化效率、提高企業(yè)經(jīng)濟效益都有益處。關(guān)鍵詞PKM 氣化爐影響 因素物性測試實驗研究原料拓展化廠的經(jīng)濟效益具有重要的現(xiàn)實意義。1哈爾濱氣化廠 的煤質(zhì)要求哈爾濱氣化廠PKM氣化爐原料煤質(zhì)量指標如哈爾濱氣化廠1993 年引進德國魯奇加壓氣化表1所示。該氣化爐設(shè)計日產(chǎn)煤氣160萬m3,年需裝置,其關(guān)鍵設(shè)備無粘破裝置的設(shè)計只適合長焰煤，6.3~ 50mm的長焰煤71.38萬t, 對煤質(zhì)的理想要用煤范圍很窄。裝置自投產(chǎn)以來,采用的原料來源求為水分<9% ,灰分<26% ,顆粒限下率<3%。投于依蘭煤礦無粘結(jié)性的長焰煤,雖然運行效果穩(wěn)定，產(chǎn)以來,一直用依蘭無粘結(jié)性長焰煤,單- -的原料路但單-一的原料供應(yīng)路線難以適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的要求。線和原料煤灰分指標很難達到設(shè)計要求,嚴重影響隨著依蘭煤礦開采量和儲量的動態(tài)變化,低粘結(jié)長氣化效果和經(jīng)濟效益。焰煤的長期穩(wěn)定供應(yīng)難以保證,而哈爾濱地區(qū)煤礦2影響氣化效率的主要因素的褐煤儲量豐富。因此,哈爾濱氣化廠在對引進設(shè)備進行二次開發(fā)的同時，為使PKM氣化爐適應(yīng)國2.1操作 條件的影響內(nèi)煤礦資源結(jié)構(gòu)的需要,進-步開發(fā)、拓展氣化裝置從化學(xué)工程角度分析,在- -定條件下,要用原料的新原料路線,采取調(diào)整氣化裝置的運行策略,配套煤生產(chǎn)出滿足要求的合格煤氣,必須維持--定的氧改造煤氣的后處理工藝。本文主要以哈爾濱部分煤氣負荷。氧負荷過大,將導(dǎo)致原料煤轉(zhuǎn)化為CO2,從礦的褐煤為研究對象,探討PKM氣化爐應(yīng)用褐煤而增大煤的損失,所以必須維持合適的水蒸汽量,以為原料的可行性,對于更好地利用國外技術(shù)，提高氣滿足煤氣化的要求。水蒸汽量減少,將導(dǎo)致煤的氣表1哈爾濱氣化廠 PKM氣化爐原料煤的質(zhì)指標煤種粒度/mm水分/%灰分/%揮發(fā)分/%固定碳/%焦油含量/%非粘結(jié)性煤7~209.726.421.142.82.1弱粘結(jié)性煤6~305.022.031.042.0。10.5化效率降低;水蒸汽量增大,雖然碳的氣化效率得到子數(shù)減少的反應(yīng),增大壓力對生成甲烷有利，同時體保證,但大量的水蒸汽在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),加大了水處理系內(nèi)產(chǎn)生熱量增多,有利于節(jié)能和降低煤的氧化消的負荷,能量消耗進-步增大;生成甲烷的反應(yīng)為分耗。因此,在原料煤相對穩(wěn)定的情況下,提高煤氣產(chǎn)44中國煤炭第29卷第8期2003年8月量的主要方法是對氣化爐的主要操作參數(shù)進行全方含量、提高煤氣質(zhì)量會起到積極作用。通過多次實位優(yōu)化，使氣化爐的綜合效果提高。驗發(fā)現(xiàn),煤中灰分由27%降低至21 % ,PKM爐的產(chǎn)2.2煤質(zhì) 的影響氣率提高4%~5% ,煤氣熱值提高0.5% ,生產(chǎn)每立(1)煤半工業(yè)分析指標。煤中水分對PKM爐方米煤氣消耗的氧氣和水蒸汽均降低3%左右。在的耗氧量不會產(chǎn)生實質(zhì)性影響,但煤中水分過多會3種煤中,長焰煤的可燃基揮發(fā)分含量最高,按照一導(dǎo)致煤氣產(chǎn)率降低;煤中灰分是影響氣化爐運行工般規(guī)律,揮發(fā)分含量越高,轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂偷挠袡C物越?jīng)r和經(jīng)濟運行的最重要指標,煤灰影響燃燒反應(yīng)和多,不利于氣化操作。2種褐煤的固定碳含量比長氣固相反應(yīng)的過程,降低化學(xué)反應(yīng)的總速度和燃燒焰煤有較大幅度提高,分別增加8.27%和2.83%,2區(qū)與氣化區(qū)的床層溫度。在相同負荷下,灰分增大，種褐煤作為PKM氣化爐的原料,與長焰煤相比單產(chǎn)氣率降低,排灰量的增加會造成熱損失加大;揮發(fā)位質(zhì)量的原料能提供更多的氣化產(chǎn)品。分的增加對氣化爐的運行工況影響不大,但能造成3.2煤的 物性測試副產(chǎn)品焦油產(chǎn)率提高和煤氣產(chǎn)率降低,增大液體分為掌握2種褐煤的物性參數(shù),尤其是煤的粘結(jié)離裝置的負荷;固定碳是參與氣化反應(yīng)和燃燒反應(yīng)性、膨脹性、灰熔點和熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù),我們對3種煤的最終物質(zhì),它含量多少對氣化爐的效率有直接影進行了物性測試,結(jié)果如表3所示。響,煤中固定碳含量增大，煤氣產(chǎn)率增加,氣化爐運行的經(jīng)濟性提高。表3 3種煤樣的物性分析數(shù)據(jù)(2)煤粘結(jié)性和膨脹性。煤的粘結(jié)性對氣化操煤樣粘結(jié)自由膨 變形溫軟化溫流動溫作與設(shè)備選擇有十分密切的關(guān)系,對粘結(jié)性煤,在氣指數(shù)G_脹序數(shù)度/C度/C 度/C化過程中會出現(xiàn)粘結(jié)和膨脹,從而導(dǎo)致氣流分布不褐煤1號1.01.012301320均勻,阻礙料層下移,使氣化條件惡化。因此,氣化長焰煤01390 > 1450 > 1450褐煤2號0.51340 > 1450 > 1450爐的操作要求原料煤的粘結(jié)性和膨脹性越小越好。(3)煤灰熔點和熱穩(wěn)定性。煤灰熔點主要影響氣化爐的排渣操作和氣化氣體的流動性。煤灰熔點從粘接性和膨脹性看，褐煤2號更適合加壓氣越高,爐渣愈不易粘結(jié),氣體通過固定床層的流動性化爐的操作,褐煤1號會對氣化爐的操作產(chǎn)生影響，越好。因此所用原料的灰熔點越高越好。需要考慮機械破粘;從表3給出的數(shù)據(jù)還可以看出，長焰煤灰熔點的檢測指標較好,其變形、軟化、流動3拓展原料煤的實驗溫度均較高,2種褐煤的灰熔點比長焰煤略低,但降3.1 煤的組成測試低的幅度不大。一般加壓氣化爐氣化區(qū)的溫度范圍為拓寬PKM氣化爐的原料來源，以黑龍江地是950~ 1050C ,灰熔點軟化溫度要求大于1200C ,方煤礦生產(chǎn)的褐煤1號和褐煤2號及長焰煤為研究從2種褐煤的灰熔點軟化溫度> 1320C和> 1450C對象,首先進行了組成測試，測試結(jié)果如表2所示。的指標看,如果應(yīng)用這2種褐煤作為PKM氣化爐的原料,能夠保證氣化爐的正常排渣操作;從3種煤表2黑龍江地方煤礦褐煤的組成測試結(jié)果的熱穩(wěn)定性方面分析,2種褐煤的熱穩(wěn)定性比長焰煤種水分/%灰分/% 揮發(fā)分/% 固定碳/%煤更高,因此在氣化爐內(nèi)更不易破碎,從氣化用煤的褐煤1號10.223.8432.5242.33指標上看更適合氣化用煤的要求。9.923.6532. 6136.943.3 配合煤實驗9.7%27.7232.6334.06哈爾濱氣化廠5號氣化爐為實驗爐,所有實驗在該實驗爐上進行。根據(jù)上述分析可以看出，褐煤其中,褐煤1號、褐煤2號水分含量均接近2號已達到氣化用煤的指標,符合氣化用煤的要求。10% ,對于氣化爐的固定床操作是適宜的,基本滿足將褐煤1號和長焰煤以質(zhì)量比1:1的比例制成配合PKM氣化爐的要求。長焰煤的干基灰分較高,達到煤進行各種性能檢測,其結(jié)果為:可燃基揮發(fā)分.27.72% ,而2種褐煤的干基灰分比長焰煤低4%左39.68% ;分析基水分5.53%;干基灰分26. 13% ;粘右,這對改善固定床的均勻透氣性、減少灰渣中的碳結(jié)指數(shù)0;自由膨脹系數(shù)1/2;變形溫度1380 C ;熔拓展魯奇加壓氣化爐的原料來源15化溫度/> 1450 C ;流動溫度/> 1450 C。長焰煤的粘結(jié)性、發(fā)熱量、熱穩(wěn)定性均能滿足從配合煤性能檢測指標可以看出:配合煤能滿PKM氣化爐的要求,但從煤礦的開采情況看，煤礦足氣化工藝操作條件的要求。粘結(jié)性和膨脹性都在的上層煤年產(chǎn)量107.9萬t,其灰分含量為48.64%;氣化爐要求的范圍內(nèi),盡管褐煤1號具有一定的膨中層煤年產(chǎn)量為58.1萬t,灰分含量為19. 40% ,中脹性和粘結(jié)性,但經(jīng)配合后無膨脹性和弱粘結(jié)性。層煤的組成雖然滿足灰分含量的要求,但其總量不褐煤1號的熱穩(wěn)定性好,所以配合煤的熱穩(wěn)定性較能滿足生產(chǎn)需要,因此需要將上、中層煤合理搭配進長焰煤有進-步的加強,配合煤的灰熔點與長焰煤行均衡生產(chǎn)。由表2可知,2種褐煤的組成均滿足的灰熔點相近,對操作無特殊影響。PKM氣化爐的要求，因此,為了提高依蘭煤的利用用褐煤2號與配合煤分別在PKM爐上進行實率,進一步減低成本,用2種褐煤和依蘭煤礦中層煤驗測試，結(jié)果證明,各項性能、質(zhì)量指標均能達到與上層煤合理匹配是可行的。PKM爐的設(shè)計指標。在煤的所有組成指標中,灰分是影響氣化爐經(jīng)濟效益的最重要因素,以年產(chǎn)3.6x 108m3煤氣為4經(jīng)濟效益評價例,在人爐煤水分、粒度基本相同的前提下,灰分變.4.1經(jīng)濟效 益分析化與經(jīng)濟效益的關(guān)系分析如表4所示。表4灰分變化與經(jīng)濟效益的關(guān)系粗煤氣產(chǎn)量x 108/m3灰分含量/%人爐煤數(shù)量/萬t毛煤數(shù)量/萬t煤氣成本/元.m3) 氣化產(chǎn)率/m3r-13.62630.60.2551176.52832.4720.27111.1303800.30 .10003239.687.40.33909.093443.2960.36833.3，3646.80.39769.2從表4可見,要維持同樣的煤氣年產(chǎn)量煤中灰炭資源,采取切實有效的措施降低人爐煤灰分含量。分增加,需要的人爐煤數(shù)量將增加,氣化產(chǎn)率降低。(1)充分發(fā)揮配煤作用,用依蘭煤礦上層煤與中灰分每增加2%,每立方米粗煤氣成本增加約0.03層煤合理搭配以發(fā)揮最大的資源優(yōu)勢,提高產(chǎn)氣率。元,以年產(chǎn)3.6億m3煤氣計算,則每年增加費用(2)依蘭長焰煤與2種褐煤匹配可降低人爐煤1080萬元。因此,降低入爐煤灰分含量是降低成本灰分,提高固定碳含量,是提高產(chǎn)氣率與經(jīng)濟效益的和提高經(jīng)濟效益的有效途徑。良好途徑。4.2進一步降低原料煤灰分的建議(3)加強受煤系統(tǒng)排矸,提高篩選系統(tǒng)選矸率，經(jīng)過上述分析可知，氣化廠“人爐煤灰分含量對最大限度降低人爐煤灰分,可直接提高經(jīng)濟效益。氣化指標影響很大，必須盡可能充分利用現(xiàn)有的煤(責(zé)任編輯康淑云)(上接第43頁)清楚楚,并且要讓每1個崗位司機都明白該怎樣操2個生產(chǎn)班的時間,就有可能將跳汰機選煤效果提作?必須達到什么樣的數(shù)量質(zhì)量水平?生產(chǎn)產(chǎn)生波高到重介選煤的水平,- -般情況是在解決生產(chǎn)問題動是什么原因?該怎樣進行調(diào)整?等等。所謂增加的同時提高選煤效率3%~4%,估計提高精煤產(chǎn)率知識技術(shù)投人，就是要根據(jù)本廠的工藝和設(shè)備條件，2.5%~3.0%,這不是理論上的推測，而是實踐的真正確地制訂出每個環(huán)節(jié)崗位上的任務(wù)指標、工藝條實數(shù)據(jù)。件和運行機制,實現(xiàn)各工藝環(huán)節(jié)在合理、有效配合的要使選煤廠取得高效率,就一-定要根據(jù)原煤可條件下完成各自的數(shù)量、質(zhì)量指標任務(wù),實現(xiàn)全廠在.選性和產(chǎn)品質(zhì)量要求，對工藝過程中的每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量合格穩(wěn)定的條件下，選煤效率達到應(yīng)達到的水任務(wù)指標要求、工藝條件,運行機制等都要規(guī)定得清16中國煤炭第29卷第8期2003年8月