2010年2月大色阻Feb. 2010第33卷第1期Lange Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.33 No.1煤質(zhì)對(duì)四噴嘴氣化系統(tǒng)的影響陳麗王雷(兗礦國(guó)泰化工有限公司,山東滕州,77527)摘要簡(jiǎn)要介紹不同煤質(zhì)的各種特性及其對(duì)煤漿制備氣化系統(tǒng)、渣水處理系統(tǒng)的影響,探索適于水煤漿氣化爐應(yīng)用的煤種,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,節(jié)約生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞煤質(zhì)水煤漿氣化適應(yīng)性摻燒混煤1煤質(zhì)對(duì)煤漿制備系統(tǒng)的影響強(qiáng)的分散性和穩(wěn)定性。煤種對(duì)添加劑的選擇性也1.1成漿性[川很強(qiáng),一種煤用某種添加劑可以制得性能優(yōu)越的影響煤成漿性的因素很多,如煤的種類,煤的水煤漿,但換一種煤卻不一-定行。根據(jù)兗礦國(guó)泰灰分含量,內(nèi)在水分含量,灰成分,煤的粒度分布，化工有限公司用煤特點(diǎn),磨煤用的添加劑一般選制備水煤漿用水特性,制漿溫度,攪拌時(shí)間強(qiáng)度，用造紙廢液，主要成分為木質(zhì)素磺酸鈉。添加劑的種類、用量等,且有些因索之間是密切相1.2煤的可磨性關(guān)的。其中最關(guān)鍵的是煤的種類、添加劑的質(zhì)量煤被破碎的難易程度稱為煤的可磨性,不同及用量。性能好的煤漿要有高的碳含量、低黏度，的煤有不同的可磨性指數(shù)。煤的可磨性直接影響表觀流動(dòng)性、穩(wěn)定性好，析水率低等。- -般水煤漿磨煤機(jī)的工作狀況,既影響水煤漿的產(chǎn)量和質(zhì)量加壓氣化工藝要求煤漿濃度在60%以上，黏度小又影響磨煤機(jī)的電量消耗。于1.200Pa.so變質(zhì)程度淺的煤，內(nèi)表面大,吸附水多,不易制得高濃度煤漿,年老煤親水性官能團(tuán)2煤質(zhì)對(duì)氣化爐系統(tǒng)的影響少,與水的結(jié)合力弱,也不易制得高濃度煤漿。-.2.1反應(yīng)活性(碳轉(zhuǎn) 化率)般變質(zhì)程度較深,內(nèi)在水分含量較低的年輕煙煤煤在氣化爐內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間--般為4~ 10s,這較易制出高濃度的水煤漿。煤的內(nèi)水含量越高，樣短暫的反應(yīng)時(shí)間，只有反應(yīng)速度很快才能達(dá)到煤中0/C越高,含氧官能團(tuán)和親水官能團(tuán)越多，較高的碳轉(zhuǎn)化率,而提高反應(yīng)溫度又受到耐火材孔隙率越大,煤的制漿難度越大。目前較為通用料使用壽命、設(shè)備材質(zhì)和運(yùn)行周期的限制，因此氣評(píng)價(jià)成漿性難易程度的數(shù)學(xué)模型如下:化原料煤要求有較高的反應(yīng)活性,才能使氣化反D=7.5 +0.5Mu -0.05Ha應(yīng)在瞬間完成。煤反應(yīng)活性主要與煤化程度有式中:M odr -煤的分析基最高內(nèi)在水分;關(guān),一般煤的反應(yīng)活性隨著煤化程度的加深而降Her-煤的哈氏可磨指數(shù);低。煤中礦物質(zhì)含量和組成對(duì)反應(yīng)活性也有影D-成漿難度指數(shù)。響，礦物質(zhì)含量高,降低了煤中固定碳含量，使反當(dāng)D≤4時(shí),煤易成漿;4< D≤7,成漿難易程應(yīng)活性降低。而礦物質(zhì)中的堿金屬化合物對(duì)碳與度-般;7< D≤10,難于成漿;D≥10,極難成漿。CO2的反應(yīng)起催化作用,使煤的反應(yīng)活性提高。煤的內(nèi)在水含量越高所制得的煤漿濃度越收稿8期:2009-03-18;收到修改稿日期201-22。低,而且使添加劑的消耗、煤耗氧耗均有一定的作者簡(jiǎn)介:陳麗,女,1982 年出生，助理工程師,004年畢業(yè)增加。因此,一般水煤漿加壓氣化原料用煤的最于陜西科技大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè),一直在兗礦國(guó)泰化工有限公司從高內(nèi)在水含量以M不大于8%為宜。制備水煤漿事煤化工技術(shù)工作。聯(lián)系電話: 0632-2368361; E-mail: ycqph @時(shí),加入添加劑可以改善水煤漿性能,添加劑有較163. com。第1期陳麗等.煤質(zhì)對(duì)四噴嘴氣化系統(tǒng)的影響51煤的反應(yīng)活性隨溫度的升高而增加。原料煤的灰熔點(diǎn)太低，由于生產(chǎn)條件下煤灰的黏2.2渣對(duì)氣化爐耐火材料的腐蝕性度降低,也會(huì)加劇對(duì)耐火磚的侵蝕。較低灰熔點(diǎn)腐蝕性渣可導(dǎo)致耐火材料襯里蝕損率高,即的煤種可以通過(guò)配煤來(lái)解決。使在最佳操作溫度下也是如此,耐火磚蝕損率隨2.4灰的粘溫特性溫度增加而加快。因氣化爐耐火材料價(jià)格非常黏度是衡量流體流動(dòng)性能的主要指標(biāo)，要實(shí)高,所以選擇沒(méi)有腐蝕性渣的煤作為氣化原料,并現(xiàn)氣化溫度下灰渣以液態(tài)順利排出氣化爐,黏度且在較低的溫度下操作,使耐火材料的蝕損率降應(yīng)在合適的范圍之內(nèi),既要保證在耐火磚表面形到最小，以延長(zhǎng)氣化爐的運(yùn)行周期。成有效的灰渣保護(hù)層，又要保持一定的流動(dòng)性。一般高鋁質(zhì)(A1203)向火面耐火磚容易受到根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)液態(tài)排渣鍋爐的研究表明,灰渣黏熔渣侵蝕，因?yàn)槿墼幸埠邢喈?dāng)量的Al203。度應(yīng)在25 ~ 40Pa*s方可保證順利排渣,水煤漿氣熔渣中含的CaO及Fe2O3 組分侵人耐火磚,與耐化爐在操作溫度下灰渣黏度控制在25 ~ 30Pa.s火磚中的MgO組分生成MgFe204,后者的耐磨損為宜。影響灰渣黏度的主要因素是煤灰的組成，性比MgO低。--般認(rèn)為,耐火磚中的尖晶體即灰成分。煤灰的主要礦物質(zhì)成分是Al203、MgAl2O4對(duì)熔渣的侵蝕作用具有一定的抵御性。SiO2、MgO等,研究表明:A1203是渣灰熔點(diǎn)升高、然而,熔渣中的Fe2O3侵人磚, Fe3+取代了耐火磚黏度變差的主要成分。Al2O3 含量越高,煤灰的中的AI+,這種置換作用導(dǎo)致磚體膨脹,造成耐流動(dòng)溫度越高;Al203含量高于40%時(shí),煤灰的流火磚脆裂。主要組分為Cr2O3的耐火磚,受熔渣動(dòng)溫度大于l500C。MgO含量一般很少, MgO又侵人耐火磚使晶間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,性能退化,造成和SiO2形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽,起到降低灰融熔溫耐火磚脆裂。主要組分為Cr2O3、Al203及ZrO2的度的作用。SiO2 是煤灰成分中含量最高的組分，耐火磚,一般能經(jīng)受熔 渣的侵蝕。使煤的灰熔融特性變差,黏度升高,但與其他的組耐火磚氧化鉻含量越高,受熔渣的侵蝕程度分(CaO)可以形成低熔點(diǎn)的物質(zhì),因而可依據(jù)其就越輕。然而，耐火磚氧化鉻含量高,其抵御剝落含量,在一定范圍內(nèi)添加Ca0以減弱對(duì)灰黏度的的能力弱。影響。CaO 是降低灰熔點(diǎn)的組分，與SiO2 形成低從上述分析可以看出,高鐵和高鋁灰渣比高熔點(diǎn)的硅酸鹽,因而CaO是最常用助熔劑組分，鈣低鋁灰對(duì)鉻磚腐蝕輕。耐火磚經(jīng)歷上述物理變但含量過(guò)高則析出CaO單體,反而使灰熔點(diǎn)升化后,爐內(nèi)溫度較大幅度變化造成的所謂“熱沖高,黏度增大,添加量應(yīng)控制在與灰分之比為擊”作用，也會(huì)導(dǎo)致耐火磚發(fā)生剝落。為了減少耐20%左右。Fe2O3也是降低灰熔點(diǎn)及灰渣黏度的火磚的剝落,需加人助熔劑來(lái)降低灰渣的灰熔融組分,因?yàn)镕e2O3在還原氣氛下被H2或CO還原溫度,鐵或鎂助熔劑優(yōu)于鈣助熔劑。為FeO,FeO與灰渣中的SiO2和A12O3形成低熔2.3煤渣的熔融特性[2]點(diǎn)的共熔物。Fe2O3 含量低于20%的煤灰, Fe2O3煤灰的熔融特性即煤的灰熔點(diǎn)(還原條件含量每增加1%,煤灰的軟化溫度平均降低18C。下),煤的灰熔點(diǎn)以低于反應(yīng)溫度50~ 100C為宜K20和Na2O含量增高,煤灰熔融溫度顯著下降，(熔融溫度)。若煤的灰熔點(diǎn)高,為使氣化爐順利每增加1% ,煤灰的流動(dòng)溫度平均降低16C。排渣,必須將氣化爐的反應(yīng)溫度提高至煤的灰熔四噴嘴氣化工藝對(duì)原料煤要求中,最關(guān)鍵的點(diǎn)以上,溫度提高使氣化爐耐火磚的壽命相應(yīng)縮因素是煤的灰熔融性及其粘溫特性,這個(gè)因素決短(氣化爐的操作溫度每提高100C，耐火磚的磨定了氣化爐的關(guān)鍵控制變量一溫度、氣化爐能蝕速率增加2倍),氧耗、煤耗相應(yīng)增加。為了降否順利排渣、耐火磚能否長(zhǎng)周期使用等,最終決定低操作溫度必須加入助熔助，而助熔劑的加入會(huì)原料煤能否適用于四噴嘴氣化爐。增加煤中惰性物質(zhì)含量,使耐火磚磨蝕加劇,提高了制漿成本,固體灰渣處理量增加,灰渣水系統(tǒng)的3煤質(zhì)對(duì)渣水處理 系統(tǒng)的影響結(jié)垢量上升。煤的灰熔點(diǎn)以低于1300C為宜,考煤的元素分析中含有鈣、鎂、氮、硫、氯、砷等，慮到煤的氣化效率及耐火磚的使用周期等方面的這些元素與水中的一些元素發(fā)生反應(yīng)后,生成一因素,最好的煤種灰熔點(diǎn)在1250~ 1300。如果些對(duì)灰水水質(zhì)造成一-定影響的物質(zhì)。如一些堿性大氛配2010年第33 卷離子Ca2+、Mg2+等使水質(zhì)變硬,設(shè)備、管道容易結(jié)量不得高于13% ,越低越好;②次要指標(biāo)。考慮垢;CI-等-一些酸性離子使系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備、管道造成到煤漿的制備、泵輸送特性、煤的反應(yīng)活性及氣化腐蝕。要緩解水中的酸堿離子對(duì)系統(tǒng)造成的影效率,則全水分含量越低越好,揮發(fā)分含量越高越響,必須往系統(tǒng)里添加水質(zhì)穩(wěn)定劑來(lái)改變系統(tǒng)水好,固定碳含量適中為好,煤中有害元素硫、氯、砷質(zhì)情況,煤質(zhì)變化較大會(huì)造成藥劑消耗增加,增加等越低越好;可磨性指數(shù)越大越好。生產(chǎn)成本,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,甚配煤的理論依據(jù):所選用煤種的放熱量在至造成停車(chē)事故。22..00MJ/kg以上，并且放熱量高的與放熱量低的搭配，使煤的發(fā)熱量達(dá)25.12 MJ/kg以上;成漿性、4結(jié)論灰分等指標(biāo)達(dá)到水煤漿氣化技術(shù)的最低要求;采根據(jù)近幾年煤炭市場(chǎng)變化，為了企業(yè)效益最用不同煤種的混配以改變煤灰組成降低灰熔融溫大化，選擇幾種煤的混燒比例進(jìn)行逐項(xiàng)試驗(yàn)。根度,即:將煤灰組分中MgO、Fe2O3、K2O、Na20含量據(jù)原料煤的反應(yīng)活性、成漿性、灰熔融溫度來(lái)衡量高的煤與灰熔融溫度較高的煤混配來(lái)降低灰熔融煤種適應(yīng)能力的主要指標(biāo),逐漸摸索出適于四噴溫度。因此，選用合適的煤種摻燒,既保證了系統(tǒng)嘴氣化爐的煤種。同時(shí)還考慮到煤灰在還原性氣穩(wěn)定運(yùn)行，也降低了生產(chǎn)成本。氛下的流動(dòng)溫度和粘溫特性。參考文獻(xiàn)對(duì)煤質(zhì)的--般要求:①主要指標(biāo)。放熱量達(dá)1 張繼臻，種學(xué)峰.煤質(zhì)對(duì)Texaco氣化裝置運(yùn)行的影響及其選擇.中氮肥,2002(2):17-2025.121MJ/kg,越高越好;煤灰的流動(dòng)溫度小于2張華新,劉漢勇. 水煤漿氣化用煤要求及煤種選擇與采樣程1300C為宜,過(guò)高過(guò)低都不利于氣化;煤中灰的含序,大氮肥2002(6):373 -376EFFECT OF COAL QUALITY ON 4-NOZZLE GASIFICATION SYSTEMChen Li, Wang Lei( Yanzhou Guotai Chemical Corp. Lud., Tengzhou ,277527)Abstract The various performances of diferent quality of coal and their possible effet on thecoal slurry make-up, gasification system and slag-water system were introduced; the coal variety suit-able to coal-slurry gasifier was explored to ensure a stable running of system and save an operatingcost.Key words: coal quality, coal-slurnry gasification, adaptability, buming of mixed coal和眾化工年產(chǎn)70kt甲醇項(xiàng)目環(huán)評(píng)和眾化工以焦?fàn)t煤氣為原料年產(chǎn)70kt甲醇項(xiàng)目新建在四川省廣元市旺蒼縣嘉川鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū),建設(shè)以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇生產(chǎn)線-條及公輔工程、儲(chǔ)運(yùn)工程、環(huán)保設(shè)施等,年產(chǎn)精甲醇70kt。該項(xiàng)目具有工藝流程短、原料安全、充分利用焦?fàn)t煤氣排放氣、能耗低.三廢少、質(zhì)量高等特點(diǎn)，且裝置技術(shù)先進(jìn)、成熟、可靠,投產(chǎn)后可以長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全、滿負(fù)荷地運(yùn)行。該項(xiàng)目總投資21000萬(wàn)元,其中環(huán)保投資2762萬(wàn)元，占總投資的6. 1%。項(xiàng)目采取了較先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和資源綜合利用措施，生產(chǎn)工藝水平及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均處于國(guó)內(nèi)同行業(yè)較好水平,同時(shí)對(duì)各污染源均采取了有效的控制揩施，最大限度地減少了污染物的外排,符合清潔生產(chǎn)的要求。其清潔生產(chǎn)水平可達(dá)到目前國(guó)內(nèi)同類裝置的先進(jìn)水平該項(xiàng)目是與旺蒼攀成鋼焦化有限公司600kt焦化項(xiàng)目配套建設(shè)的資源綜合利用項(xiàng)目,主要以攀成鋼焦化項(xiàng)目的工業(yè)副產(chǎn)品-焦化生產(chǎn)的剩余焦?fàn)t煤氣為原料,通過(guò)變溫吸附除蔡和焦油，精脫硫轉(zhuǎn)化氣精脫硫.合成氣壓縮系統(tǒng)、甲醇合成及甲醇精餾,生產(chǎn)甲醇,既可滿足攀成鋼焦化項(xiàng)目在環(huán)保方面的現(xiàn)實(shí)需要,又可實(shí)現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)品的綜合利用,還能實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的目的,是一一個(gè)-舉三得的項(xiàng)目。瀘天化集團(tuán)公司瀘天化報(bào)社張星芒