★加工轉(zhuǎn)化★拓展魯奇加壓氣化爐的原料來源王海1)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?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)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(hào)信箱,北京市朝陽區(qū),100029)摘要通過對(duì)長焰煤、褐煤1號(hào)、褐煤2號(hào)、長焰煤與褐煤1號(hào)配合煤的物化性能等測(cè)試,用多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明褐煤2號(hào)和配合煤可用做PKM氣化爐原料。認(rèn)為加壓氣化爐的原料拓展是可行的,對(duì)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(jì)效益都有益處。關(guān)鍵詞PKM氣化爐影響因素物性測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究原料拓展1哈爾濱氣化廠的煤質(zhì)要求化廠的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義哈爾濱氣化廠PKM氣化爐原料煤質(zhì)量指標(biāo)如哈爾濱氣化廠1993年引進(jìn)德國魯奇加壓氣化表1所示。該氣化爐設(shè)計(jì)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(jì)只適合長焰煤,6.3~-50mm的長焰煤71.38萬t,對(duì)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(yùn)行效果穩(wěn)定產(chǎn)以來,一直用依蘭無粘結(jié)性長焰煤,單一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(biāo)很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)重影響隨著依蘭煤礦開采量和儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)變化,低粘結(jié)長氣化效果和經(jīng)濟(jì)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(chǔ)量豐富。因此,哈爾濱氣化廠在對(duì)引進(jìn)設(shè)備進(jìn)行二次開發(fā)的同時(shí),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(jìn)一步開發(fā)、拓展氣化裝置從化學(xué)工程角度分析,在一定條件下,要用原料的新原料路線,釆取調(diào)整氣化裝置的運(yùn)行策略,配套煤生產(chǎn)出滿足要求的合格煤氣,必須維持一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(fù)荷。氧負(fù)荷過大,將導(dǎo)致原料煤轉(zhuǎn)化為CO2,從礦的褐煤為研究對(duì)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(duì)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)量指標(biāo)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7~209.726.421.142.8弱粘結(jié)性煤22.031.042.010.5化效率降低;水蒸汽量增大雖然碳的氣化效率得到子數(shù)V凵中國煤化工成甲烷有利同時(shí)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)CNMHG和降低煤的氧化消的負(fù)荷能量消耗進(jìn)一步增大;生成甲烷的反應(yīng)為分耗。因此在原料煤相對(duì)穩(wěn)定的情況下,提高煤氣產(chǎn)中國煤炭第29卷第8期2003年8月量的主要方法是對(duì)氣化爐的主要操作參數(shù)進(jìn)行全方含量、提高煤氣質(zhì)量會(huì)起到積極作用。通過多次實(shí)位優(yōu)化,使氣化爐的綜合效果提高。驗(yàn)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(biāo)。煤中水分對(duì)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(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響,但煤中水分過多會(huì)3種煤中,長焰煤的可燃基揮發(fā)分含量最高,按照導(dǎo)致煤氣產(chǎn)率降低;煤中灰分是影響氣化爐運(yùn)行工般規(guī)律,揮發(fā)分含量越高,轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂偷挠袡C(jī)物越?jīng)r和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最重要指標(biāo),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%,區(qū)與氣化區(qū)的床層溫度。在相同負(fù)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(huì)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(duì)氣化爐的運(yùn)行工況影響不大,但能造成3.2煤的物性測(cè)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(fù)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(diǎn)和熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù),我們對(duì)3種煤的最終物質(zhì),它含量多少對(duì)氣化爐的效率有直接影進(jìn)行了物性測(cè)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高。表33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(duì)氣化操作與設(shè)備選擇有十分密切的關(guān)系,對(duì)粘結(jié)性煤,在氣煤樣粘結(jié)自由膨變形溫軟化溫流動(dòng)溫指數(shù)G脹序數(shù)度度AC度化過程中會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)和膨脹,從而導(dǎo)致氣流分布不褐煤1號(hào)1.01.0123013201320均勻,阻礙料層下移,使氣化條件惡化。因此,氣化長焰煤001390>1450>1450爐的操作要求原料煤的粘結(jié)性和膨脹性越小越好。褐煤2號(hào)0>1450>14503)煤灰熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性。煤灰熔點(diǎn)主要影響氣化爐的排渣操作和氣化氣體的流動(dòng)性。煤灰熔點(diǎn)從粘接性和膨脹性看,褐煤2號(hào)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(dòng)性化爐的操作,褐煤1號(hào)會(huì)對(duì)氣化爐的操作產(chǎn)生影響越好。因此所用原料的灰熔點(diǎn)越高越好。需要考慮機(jī)械破粘;從表3給出的數(shù)據(jù)還可以看出長焰煤灰熔點(diǎn)的檢測(cè)指標(biāo)較好,其變形、軟化、流動(dòng)3拓展原料煤的實(shí)驗(yàn)溫度均較高,2種褐煤的灰熔點(diǎn)比長焰煤略低,但降3.1煤的組成測(cè)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950~1050℃,灰熔點(diǎn)軟化溫度要求大于1200℃方煤礦生產(chǎn)的褐煤1號(hào)和褐煤2號(hào)及長焰煤為研究從2種褐煤的灰熔點(diǎn)軟化溫度>1320℃和>1450℃對(duì)象,首先進(jìn)行了組成測(cè)試測(cè)試結(jié)果如表2所示的指標(biāo)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(cè)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(hào)10.223.8432.5242.33指標(biāo)上看更適合氣化用煤的要求。褐煤2號(hào)9.932.613.3配合煤實(shí)驗(yàn)長焰9.7%哈爾濱氣化廠5號(hào)氣化爐為實(shí)驗(yàn)爐,所有實(shí)驗(yàn)在該實(shí)驗(yàn)爐上進(jìn)行。根據(jù)上述分析可以看出,褐煤其中,褐煤1號(hào)、褐煤2號(hào)水分含量均接近2號(hào)已達(dá)到氣化用煤的指標(biāo),符合氣化用煤的要求10%,對(duì)于氣化爐的固定床操作是適宜的,基本滿足將褐中國煤化工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(dá)到煤7.72%,而2種褐煤的干基灰分比長焰煤低4%左CNMH課果為:可燃基揮發(fā)分39.6,力基小方37;基灰分26.13%;粘右,這對(duì)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)12;變形溫度1380℃;熔拓展魯奇加壓氣化爐的原料來源化溫度/>1450℃;流動(dòng)溫度/>1450℃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(cè)指標(biāo)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(hào)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(hào)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(jìn)長焰煤有進(jìn)一步的加強(qiáng),配合煤的灰熔點(diǎn)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(diǎn)相近,對(duì)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(hào)與配合煤分別在PKM爐上進(jìn)行實(shí)率,進(jìn)一步減低成本,用2種褐煤和依蘭煤礦中層煤驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果證明,各項(xiàng)性能、質(zhì)量指標(biāo)均能達(dá)到與上層煤合理匹配是可行的。PKM爐的設(shè)計(jì)指標(biāo)。在煤的所有組成指標(biāo)中,灰分是影響氣化爐經(jīng)4經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)濟(jì)效益的最重要因素,以年產(chǎn)3.6×10m3煤氣為例,在人爐煤水分、粒度基本相同的前提下,灰分變4.1經(jīng)濟(jì)效益分析化與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系分析如表4所示。表4灰分變化與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系粗煤氣產(chǎn)量×10灰分含量/%入爐煤數(shù)量/萬t毛煤數(shù)量歷萬t煤氣成本/元·m3)氣化產(chǎn)率/m3t-13.60.255I176.53.63.610003.687.4833.346.8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(shí)有效的措施降低入爐煤灰分含量。分增加,需要的入爐煤數(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(shì),提高產(chǎn)氣率。元,以年產(chǎn)3.6億m3煤氣計(jì)算,則每年增加費(fèi)用(2)依蘭長焰煤與2種褐煤匹配可降低入爐煤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(jì)效益的和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。良好途徑。4.2進(jìn)一步降低原料煤灰分的建議(3)加強(qiáng)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(duì)最大限度降低入爐煤灰分,可直接提高經(jīng)濟(jì)效益。氣化指標(biāo)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)boooooeoeoooeoeceoeoececeoeoeoe-oooooeoooooooooOoooeoOoooooGoOoOoOceoooOoOoOoOoOoOoOoOoOoOooooO(上接第43頁)清楚楚,并且要讓每1個(gè)崗位司機(jī)都明白該怎樣操2個(gè)生產(chǎn)班的時(shí)間,就有可能將跳汰機(jī)選煤效果提作?必須達(dá)到什么樣的數(shù)量質(zhì)量水平?生產(chǎn)產(chǎn)生波髙到重介選煤的水平,一般情況是在解決生產(chǎn)問題動(dòng)是什么原因?該怎樣進(jìn)行調(diào)整?等等。所謂增加的同時(shí)提高選煤效率3%~4%,估計(jì)提高精煤產(chǎn)率知識(shí)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(cè),而是實(shí)踐的真正確地制訂出每個(gè)環(huán)節(jié)崗位上的任務(wù)指標(biāo)、工藝條實(shí)數(shù)據(jù)件和中國煤化工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ˉCNMHG示任務(wù),實(shí)現(xiàn)全廠在選性和產(chǎn)品質(zhì)量要求,對(duì)工藝過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量合m,x率達(dá)到應(yīng)達(dá)到的水任務(wù)指標(biāo)要求、工藝條件,運(yùn)行機(jī)制等都要規(guī)定得清平(責(zé)任編輯康淑云)中國煤炭第29卷第8期2003年8月