廣東化工2014年第18期www.gdchem.com第41卷總第284期煤的適應(yīng)性對(duì)水煤漿加壓氣化工藝的影響周濤,雷鵬(蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司,陜西蒲城715500[摘要]從煤的適應(yīng)性角度分析原料煤的發(fā)熱量、原料煤的灰分含量及灰熔點(diǎn)、原料煤的元素組成、煤漿濃度和煤粉粒度分布以及煤的揮發(fā)分對(duì)水煤漿加壓氣化工藝的影響。通過國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水煤漿與以原料煤制成的水煤漿特性的對(duì)比,表明紅柳林煤礦的煙煤是合適的水煤漿加壓氣化工藝用煤。[關(guān)鍵詞]煤的適應(yīng)性;水煤漿加壓氣化:煙煤;影響[中圖分類號(hào)TQ[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007-1865(2014)18-006602Effects of Coal-water Slurry Pressurized Gasification about Coal AdaptabilityZhou Tao, Lei PengPucheng Clean Energy Chemical Co, Ltd, Pucheng 715500, China)Abstract: The factors affecting Coal-Water Slurry Pressurized Gasification are analyzed by calorific value of raw coal, ash content and ash melting point,contents of elemental, coal slurry concentration, particle size distribution and volatile content of coal pulverized from the adaptability of coal. By contrasted thestandard features with coal water slurry made by raw coal, the bituminous coal from Hong Liulin can be suitable for coal-water slurry pressurized gasificationprocessKeywords: coal adaptability: coal-water shurry pressurized gasification; the bituminous coal: influence陜、晉、蒙交界地區(qū)的煤由于化學(xué)反應(yīng)性高和熱穩(wěn)定性好的煤的酸堿比為24,滿足工藝要求。氣化操作般是灰熔點(diǎn)特點(diǎn),是很好的化工用煤。能否制備出高濃度、低黏度水煤漿,T3+50℃,熔融態(tài)灰渣的運(yùn)動(dòng)粘度2040Pas的煤最有利于經(jīng)濟(jì)滿足水煤漿加壓氣化工藝的要求,煤的適應(yīng)性是關(guān)鍵。文章以陜運(yùn)行。鑒于爐內(nèi)耐火材料承受限制,原料煤的灰熔點(diǎn)<1350℃,西神木紅柳林煤礦的煙煤為原料煤,闡述煤的適應(yīng)性對(duì)水煤漿加過高不利于氣化。選擇合適的煤種必須結(jié)合灰熔點(diǎn)溫度和灰渣運(yùn)壓氣化工藝的影響動(dòng)黏度綜合考慮才能確定。1煤質(zhì)對(duì)水煤漿氣化工藝的影響1.2煤的元素組成對(duì)水煤漿氣化工藝的影響1.1煤的灰分及灰熔點(diǎn)對(duì)水煤漿氣化工藝的影響原料煤的元素分析結(jié)果見表2。原料煤的灰性質(zhì)分析見表1表2原料煤的元素分析結(jié)果表1原料煤的灰性質(zhì)分析Tab 2 Element analysis of the raw coalTab. I Ash properties analysis of the raw coal項(xiàng)目(干基煤)煤灰性質(zhì)接收基水分/wt%內(nèi)在水分/wt%AlOy/wt%.18碳/wt%6801Fe2O,/w氫/wt%CaO/wt%1665氮/wt%2.10Mgo/wt%硫/wt%043TiO/wt%氧/wtPrOs/wt%0.28氯/mgkg)K,O/wt%SOy/wt%2.87含氧極性官能團(tuán)對(duì)煤的成漿性主要表現(xiàn)在對(duì)水的吸附作用上,含氧官能團(tuán)越多,煤漿濃度越低,氣化率低且有效氣的含量NayO/wt%0.86低。氮含量決定著灰水系統(tǒng)的pH和氨的生成。pH高能減輕對(duì)系統(tǒng)的腐蝕,但使得水中的Ca2、Mg2以碳酸鹽的形式引起結(jié)垢Ty℃酸度高則對(duì)管道和設(shè)備的腐蝕也很嚴(yán)重;過多的氨能和生成的CO2反應(yīng)形成碳酸氫銨,在低溫下能堵塞變換工序的管道。過多灰分的主要化學(xué)成分是Fe2O3、SiO2、A12O3、CaO、MgO的氯離子嚴(yán)重腐蝕管道和設(shè)備。砷能使 Co-Mo催化劑中毒,造成NaO等。煤中的灰含量增加會(huì)增加氧氣消耗,同時(shí)也增加原料煤后續(xù)系統(tǒng)中觸媒活性降低甚至喪失。硫元素是對(duì)氣化反應(yīng)最為有害的元素,過多的硫以H2S和有機(jī)硫COS的形式存在,也可以與%08%,煤耗增大13%15%另外灰分含量,煤的灰分含量過渡金屬如鐵元素形成穩(wěn)定的硫鐵化合物,進(jìn)而抑制催化反應(yīng)或高,煤灰分產(chǎn)率高,在燃燒和氣化過程中產(chǎn)生的灰渣就多,在煤灰熔融渣溫度較低時(shí),容易造成爐子結(jié)渣的現(xiàn)象。雖然煤質(zhì)的礦2水煤漿的國家(一級(jí))標(biāo)準(zhǔn)和原料水煤漿技術(shù)物質(zhì)或灰分中的堿金屬及過渡金屬元素具有催化作用,但是國內(nèi)用煤一般控制灰含量在7%-11%,過低的灰分含量不利于水煤漿指標(biāo)對(duì)比氣化工藝中以渣抗渣的目的。原料煤的灰分為1236%,可以保21煤漿濃度對(duì)水煤漿氣化工藝的影響證裝置能夠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原料煤的技術(shù)規(guī)格見表3以酸堿比定義煤的灰熔點(diǎn)的高低。酸堿比如表3所示,原料煤制成的水煤漿的濃度為609w%。隨著=(TO2+iO2+A12O3(CaO+MgO+Na2O+Fe2O3+K2O),酸堿比在煤漿濃度升高,工藝氣的有效成分增加,氣化效率提高,氧耗下1.988-4.329之間的煤屬易熔。堿性氧化物含量越多,灰熔點(diǎn)越低降。煤漿的?！顾嵝匝趸锖吭礁?灰熔點(diǎn)越高。通過添加含堿性氧化物的助中國煤化工為媒粒在爐中的停密切相關(guān)。較大的顆熔劑,降低煤的熔點(diǎn)。一般加入石灰石來降低煤的灰熔點(diǎn)。原料料粒離開噴嘴后,表面積又與顆料CNMH或拉短,另一方面,比,以墨叮廓啊結(jié)果必然使小顆粒的[收稿日期]201407-09[作者簡介]周濤(1986),男,陜西華縣人,碩土研究生,主要研究方向?yàn)槊禾炕ぁ?014年第18期廣東化工第41卷總第284期www.gdchem.com轉(zhuǎn)化率高于大顆粒。煤漿濃度增加1%,工藝氣體含量增加05%以上向。表3水煤漿的國家(一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和原料水煤漿技術(shù)指標(biāo)對(duì)比Tab3 Standards of coal water slurry(level D)and indicators technical of coal water shut the raw coal國標(biāo)要求原料水煤漿的技術(shù)指標(biāo)濃度>66.0平均粒度/u<50灰分Acwm%<6.00%硫分 St. cwm%<0.35發(fā)熱量/(MJKg2)>19.5272揮發(fā)分vda%>30.0030.38熔融溫度/℃穩(wěn)定性3個(gè)月不發(fā)生不可恢復(fù)性硬沉淀穩(wěn)定22煤漿的粒度對(duì)水煤漿氣化工藝的影響有609%的煤漿濃度,發(fā)熱量為27.2MJKg,煤漿具有良好的流水煤漿的流變性是影響水煤漿霧化噴燃性能的重要因素。在變特性,,煤漿顆粒分布適宜,灰分含量<13%,發(fā)熱量高水煤漿制備時(shí),希望其靜態(tài)黏度較大以防止沉淀,動(dòng)態(tài)時(shí)有較低煤漿的灰熔點(diǎn)<1350℃,穩(wěn)定性好,是合適的水煤漿氣化工藝的黏度,煤漿的粒度大小和級(jí)配關(guān)系到煤漿的粘度,直影響煤漿煤的觸變性、穩(wěn)定性和霧化燃燒效果。符合這種要求的流體為屈服假塑性體5。其要求煤漿粒度為238mm。粒度大小影響傳熱速度和氣化效率參考文獻(xiàn)煤漿含固量過高,粒度過細(xì),有利于氣化效率的提高;但煤]席文洪,唐衛(wèi)兵.65MPa水媒漿氣化工藝特點(diǎn)及運(yùn)行大氮肥,2000(6):427429般在0609ms,>09m5時(shí)對(duì)管道腐蝕嚴(yán)重:反之,煤漿濃度2孫鳳偉,煤氣化技術(shù)研究與發(fā)展遼寧化工,2010,395:527528過低,粒度過大,一方面使發(fā)熱量降低,氣化效率低,另外還會(huì)影響煤的成漿性及穩(wěn)定性,顆粒易于析出6[4]郭樹才.煤化工工藝學(xué)M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,201223煤的揮發(fā)分對(duì)水煤漿氣化工藝的影響[5]周明松,邱學(xué)青,王衛(wèi)星,水煤漿分散劑研究進(jìn)展煤炭轉(zhuǎn)化,2004煤的揮發(fā)分含量與含水量相關(guān)。一般而言,揮發(fā)份的含量則27(3):12-16影響煤的有效氣產(chǎn)率。揮發(fā)分越高,煤化程度越淺,反應(yīng)性越好,[6]鄭寶祥.灰渣粘溫特性對(duì)德士古液態(tài)排渣氣化運(yùn)行的影響J渭化科技對(duì)氣化反應(yīng)越有利。當(dāng)揮發(fā)份在25%5%時(shí),內(nèi)在水分最低;>2001,7(2):1-430%時(shí)內(nèi)在水隨揮發(fā)份的增加而增加;當(dāng)>40%時(shí),增加較快;[門許世森,張東亮,任永,大規(guī)模煤氣化技術(shù)[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版<20%時(shí),隨著揮發(fā)分的降低而增加社,20063結(jié)語[8]張曉慧,王曉東.淺談煤質(zhì)對(duì)多元料漿氣化工藝的影響門2008,3(2)36-38.煤的反應(yīng)性、成漿性、灰熔融溫度是的主要指標(biāo)。水煤漿氣化對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性較廣,除褐煤、泥煤及熱值低(本文文獻(xiàn)格式:周濤,雷鵬.煤的適應(yīng)性對(duì)水煤漿加壓氣化工藝于22.94MJKg,其它粘結(jié)性煤、含灰量較高的石油焦粉、煙煤均的影響[J].廣東化工,2014,41(18):66-67)可作原料。如表3所示,以紅柳林煙煤為原料煤制成的水煤漿具(上接第55頁表5動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)表4緩蝕實(shí)驗(yàn)Tab 4 Corrosion inhibitor腐蝕速污垢沉積年污垢熱藥劑編號(hào)配方K=2腐蝕率K=3腐蝕率K-腐蝕率材質(zhì)率/(mma)速率/mcm阻(m2Kw2)配方1007100.0310碳鋼管000703.42x10配方20.0365銅管配方30.0049000230.0019配方4000420.00200.0015以取得良好的緩蝕阻垢效果。各項(xiàng)指標(biāo)均完全滿足循環(huán)水系統(tǒng)的從表4可以看出,配方的腐蝕率隨濃縮倍數(shù)的增加呈現(xiàn)降低要求,可以達(dá)到磷系藥劑相同的處理效果。替換后藥劑循環(huán)水總趨勢。配方3和配方4均表現(xiàn)出較好的緩蝕性能m33與殺菌劑配伍性實(shí)驗(yàn)的要求。上述結(jié)果表明,本實(shí)驗(yàn)低磷水處理劑配方完全可以取代由上面緩蝕阻垢實(shí)驗(yàn)配方篩選初定配方TS50301為30原有的高磷含量的水處理劑在工業(yè)生產(chǎn)中使用。mgL,Ts-503為20mg/L,考察此藥劑配方與現(xiàn)場應(yīng)用效果良好的氧化型殺菌劑TS-821和非氧化型殺菌劑TS-809的配伍性。其參考文獻(xiàn)中TS821投加劑量控制余氯<0.5mgL,TS809投加濃度為120(1]王旭升,空調(diào)循環(huán)水的化學(xué)處理門工業(yè)水處理,2007,23(8)3637緩蝕陽垢劑的緩蝕性能和阻垢性能均未受到影響,阻垢率2齊東子.散開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版99%以上。由此說明該配方與殺菌劑配伍性良好。34動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果[3]魯梁.水處理藥劑及材料使用手冊DM].北京:中國石化出版,2000根據(jù)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)選定的配方進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn),試110驗(yàn)方法按照《冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法》(HGT2016-1991)進(jìn)行(本文文獻(xiàn)格式:楊喻,王寶良,康紅欣.中央空調(diào)低磷水處理劑實(shí)驗(yàn)用水為天津自來水,進(jìn)口溫度32℃,出口溫度42℃,加熱的研究應(yīng)用[.車蒸汽溫度100℃,循環(huán)水流速1.0ms,投加TS-50301為30mg/LTS-503為20mg/L,投加氧化性殺菌劑TS-821,日?？刂朴嗦?中國煤化工0.5pm,沖擊性投加Ts809至濃度120ppm,濃縮倍數(shù)控制在CNMHG3.5倍左右,實(shí)驗(yàn)時(shí)間360小時(shí)。結(jié)果如下表5