2009年10月Oct.2009第32卷第5期Vol.32 No.5原料煤的性質對Shell煤氣化工藝操作的影響胡長勝(大唐能源化工有限責任公司，北京，00000摘要介紹煤質以及煤灰的性質對Shell煤氣化工藝操作的影響,原料煤的選擇原則及更換煤種的注意事項。關鍵詞原料煤性質Shell煤氣化工藝 影響Shell 煤氣化對煤種有廣泛的適應性,它幾乎但揮發(fā)分高對粉煤的貯存影響較大,時間一長,極可以氣化從無煙煤到褐煤的各種煤,但煤的活性、易引起煤粉自燃和爆炸。結渣性.灰熔融性、水分、灰分以及灰的組分等煤1.4 總硫質特性對Shell煤氣化裝置的穩(wěn)定、經濟運行起著煤中硫的存在,在氣化環(huán)境中形成so2、H2S重要的作用。如何選好原料煤,穩(wěn)定原料煤質是和coS。硫含量過高，會增加后系統(tǒng)煤氣的凈化煤氣化生產的難題。以下從氣化原理和操作人手及脫硫的負荷,且造成輸送管道的腐蝕,發(fā)生煤氣探討原料煤對工藝操作的影響。泄漏和激冷循環(huán)氣壓縮機入口過濾器壓差高。1.5 固定碳.1煤質對 Shell煤氣化工藝操作的影響固定碳是煤轉化程度的標志，Shell工藝沒有1.1 水分對煤的固定碳做嚴格的要求,但固定碳的多少直原煤中水含量的多少對原煤的輸送和下料影接影響裝置運行的經濟性,影響氣化負荷及煤氣響較大,煤濕度過大,會造成堵料,影響生產，且根組分,特別在換煤種過程中，如果固定碳差別太據Shell煤氣化爐粉煤加壓輸送對水含量的要求大,氧碳比不易控制,造成氣化爐超溫,損壞氣化(含水量<2%),必然造成磨煤干燥負荷加大,增爐附件。如果使用CO2作為載氣輸送煤粉,增加加生產成本。了CO2+C= 2C0的反應,降低了氧耗,提高了煤1.2灰分氣中有效氣含量(6%~9%),如果使用固定碳高灰分是煤中的惰性物質,其含量的高低對氣的煤種,可以嘗試超負荷運行,提高裝置運行的經化反應影響不大,但灰分高增加了除灰、除渣單濟性。元的負荷,增加了堵灰和結渣的幾率,也影響裝置的生產能力;同時厭渣帶走大量的熱,增加了煤2煤灰的組成對 Shell煤氣化工藝操作的影響耗氧耗,降低了熱效率。由于Shell煤氣化為保煤灰是一種多礦物組成的物質,也是多種化護水冷壁.采用以清抗渣,如果灰分含量太低,爐合物的混合物,主要是由SiO2、Al2O3、Fe2O3 ,CaO、內掛渣不好,起不到爐壁的保護作用,影響氣化爐MgO.TiO2、及Na20、K2O等組成。煤灰組成- -般的使用壽命。對氣化反應無多大影響，但其中某些組分含量過1.3 揮發(fā)分高會影響煤灰的熔融特性,造成氣化爐渣口排渣揮發(fā)分是煤中的有機質加熱到一定的溫度揮中國煤化工200000發(fā)出的氣態(tài)及蒸汽產物,它是反映煤的變質程度MHC N M H G年出生.1996年畢業(yè)的重要標志。揮發(fā)分的高低,是影響反應活性的于鄭州I.業(yè)大學化I I.藝專業(yè),現(xiàn)在大唐能源化上有限責任公同一個重要因素,揮發(fā)分越高,對氣化反應越有利。工作。 聯(lián)系電話:13911762938。第5期胡長勝.原料煤的性質對Shell煤氣化工藝操作的影響307不暢或渣口堵寒。對助熔劑及加人量的選擇,應1)添加CaO%量:(53.35 + 28.17)%/(4.87結合煤灰組成,通過添加某些組分(--般選用堿性+1.42+3.8+ X)%=5,X=6.2。組分),調整煤灰的相對組成，以改善灰的熔融特2)添加CacCO3 %量:6.2/(56/100)= 11.07。3)添加石灰石量(按石灰石中含CaCO3為2.1煤灰的熔融性90%計算)11.07/90%= 12.3,則每100t煤中需添煤灰的熔觸性是與煤灰化學組成相關的-一個加12.31石灰石。重要指標,對煤的氣化和燃燒有很大影響。- -般2.2煤灰的結渣性而言,煤灰中酸性組分SiO2、Al2O3、TiO2和堿性組煤灰在氣化爐的結渣性與煤中灰的熔融性有分Fe2O3 ,CaO, MgO. Na20等的比值越大,灰熔點關,但生產實踐表明灰熔點并不能完全反映煤在越高。煤灰中鐵的化合價對煤灰熔融性有很大的氣化妒內的結渣情況,有的煤種煤灰熔點較低但影響,在強氧化性氣氛下(鐵以Fe203 的形式存在氣化中反而易結渣。在)或者在強還原性氣氛下(鐵以單質鐵的形式存研究表明,煤的結濟性與灰中易熔成分的總在)會使灰的熔融點比半還原性條件下(鐵以FeO量有很大的關 系,這就說明煤在爐內的結渣傾向的形式存在)高出許多,這是由于Fe0可與灰中的除了與操作條件、煤的熔點有關外,還與煤中的灰Al2O3 .SiO2生成一種低熔點的二價鐵與鋁的硅酸分含量有較大的關系。有的煤由于含灰量高,結鹽。Shell 煤氣化屬熔渣.氣流床氣化,為保證氣渣性的分析結果與氣化爐試驗均證明該煤很容易化爐能順利排渣.氣化操作溫度要高于灰熔點約結渣,不好氣化,但經洗煤降灰后,結渣性良好,實100~ 150心。如果灰熔點過高,勢必要求提高氣踐證明氣化時也不易結渣。化溫度,從而影響氣化爐的運行經濟性。因此灰熔渣的黏度是反映結濟指數(shù)的一個重要指熔點低對氣化排渣有利。對高灰熔點的煤,- -般標,而“臨界黏度"下的溫度高低是結清性的一個可以通過添加助熔劑來改變煤的熔融特性,以保重要控制參數(shù),在該溫度下冷卻中的熔渣從牛頓證氣化爐的正常運行。但其中一些組分超過一-定流體變?yōu)榧偎苄怨腆w,形成結渣。的含量之后就會達到“飽和”， 如加人石灰石到-定量后,灰中氧化鈣占主導地位,反而會使煤灰熔3原料煤的選擇及更換煤種點升高。從較簡單的施特諾K系數(shù)判別法來計綜上所述,為了增加裝置運行的經濟性和操算石灰石的加入量:K = (SiO2 + Al2O3)/(Fe2O3 +作的穩(wěn)定性,可以根據以下條件選擇原料煤:①水CaO+ Mg0),由于K>5為難熔灰,所以控制K≤含量<8%;②固定碳> 50%;③灰分< 30%;④5,如果K>5,補石灰石使K=5。如果K<5,基(SiO2 + Al203)/( Fe2O3 + CaO + MgO) <6.5,否則需本不用添加石灰石。以下以鶴壁八礦、六礦煤質要加入較多的石灰石;⑤SiO2/A2O3控制在1.8~為例,計算加入石灰石量。鶴壁煤煤灰組成見表2.3。出于經濟或煤的供應考慮,許多煤氣化廠希l。表1鶴壁煤煤灰組成望運行期間能夠在幾個煤種之間切換,事實證明，即使是2個最佳操作溫度區(qū)間范圍大體相同的煤組成SiO2 FeO2 AlOTO2 Ca0MgO八礦52.56 4.5 28.64 2.24 4.62 2. 24種之間也很難實現(xiàn)平穩(wěn)切換。荷蘭Buggenum電六礦53.35_ 4.87 28.17 1.42 3.8廠氣化裝置1997年6月至1999年8月間非計劃鶴壁八礦煤添加石灰石量的計算:停車8次,其中5次都是更換煤種過程中停的車。1)添加Ca0%量:(52.56 + 28.64)%/(4.5+所以在更換煤種時,在用煤種和備用煤種的灰分2.24+4.62+ X)%=5,X=5.24。含量.固定碳、(SiO2 + Al2O3)/(Fe203 + CaO +2)添加CaCO3量:5.24/(56/100) =9.36。MgO) SiQ/ALO.應盡量的接近.再及時調整氧煤3)添加石灰石量(按石灰石中含CaCO3 為比,將中國煤化工區(qū)域之內,保90%計算):9.36/90% = 10.4,則每100t煤中需添.護好才HCNMHG實現(xiàn)平穩(wěn)切換加10.4t石灰石。的。在河南煤業(yè)化工集團中原大化公司500kt甲鶴壁六礦煤添加石灰石量的計算:醇項目Shell 煤氣化裝置運行中,曾平穩(wěn)的實現(xiàn)了3082009年第32卷鶴壁八礦煤和鶴壁六礦煤之間的更換.且操作參Shell干粉加壓煤氣化工藝在選擇好原料煤數(shù)未做太大的改變,但在一次鶴壁八礦煤向一混并穩(wěn)定煤質,根據計算結果配比均勻加入適量的煤轉換的過程中,由于兩煤種之間煤質及灰質差石灰石,根據工況調整好氧煤比的情況下,維護好別較大,加上氧煤比調節(jié)不及時,造成氣化爐渣口關鍵設備及尤備機動設備的安全運行,還是能夠堵渣口壓差高而跳車。實現(xiàn)穩(wěn)定長周期運行的。INFLUENCES OF FEED COAL PROPERTIES ON OPERATION OF .SHELL COAL GASIFICATION PROCESSHu Changsheng( Dalang Energy Chemical Co., Ld., Beijing , 10000)Abstract Presents the influences of coal quality and coal ash properties on the operation ofShell coal gasification process, and presents also the selection of feed coal as well as attentions thatshould be paid to for replacing coal species.Key words: feed coal, properties, Shell coal gasification process ，influences煤制天然氣.上演千億投資大戰(zhàn)2009年5月.石化產業(yè)振興規(guī)劃出臺,將煤制天然氣列為煤化工的五類示范T程之一,并指出要重點抓好現(xiàn)有的示范工程。盡管國家對煤制天然氣項目的審批-肖持非常謹慎的態(tài)度,至今為止仍然沒有任何-家煤制犬然氣獲得國家發(fā)改委的最終核準,但中國能源企業(yè)在這個領域的巨大投資熱情絲毫未減。自2008 年以來.各大能源企業(yè)在煤制天然氣領域掀起千化億投資大戰(zhàn)。目前國內規(guī)劃的煤制大然氣項目已經有近10個,合計產能約為2x 10°mr/a,任何一個皆斥資逾百億。我國能源結構的特點是富煤少油貧氣,從宏觀上講.以煤為原料生產天然氣,將會作為LPG(液化石油天然氣)和常規(guī)天然氣的替代和補允。發(fā)展煤制犬然氣符合國家能源政策,在適合的條件下開展煤制天然氣項目,國家是支持的。在目前國內煤炭資源轉化為能源產品的方式中,煤制天然氣項目的能源利用率優(yōu)勢明顯。在發(fā)電、煤制油.煤制甲醇和二甲醚煤制大然氣等項目中.煤制天然氣的能斌效率最高.達50% ~ 52%。專家認為,我國現(xiàn)在的煤炭需求量已經相當巨大.而內地的各大煤礦卻出現(xiàn)了煤炭資源緊張的局面。各大煤礦已經沒有新的煤炭資源地.幾乎有煤的地方就有煤井。有1/3的煤井已經尤煤叮采.還有1/3的煤井出現(xiàn)斷層,13個國家級煤炭基地也出現(xiàn)了煤炭資源緊張的局面。如果煤炭主產區(qū)還集中在山西.陜西等地.面作為擁有國40%煤炭資源的新疆和有望成為下一-個煤炭霸主的內蒙占的煤炭產得出來卻運不出來.對國家大量依靠煤炎的能源現(xiàn)狀是個嚴峻的考驗，各大能源企業(yè)也因此紛紛瞄上兩地。煤制天然氣等煤化I項日可以就地轉換能源,解決煤炭運不出來這個問題。據統(tǒng)計,新疆淮東煤電煤化工業(yè)園區(qū)現(xiàn)已引發(fā)超過40家國內大型能源企業(yè)的激烈爭奪。.本刊. .重慶華強擬建硫酸磷銨裝置技改項目重慶華強化肥有限公司在原綦江化肥總廠的基礎上.通過資產重組成立的股份制民營企業(yè),是一一個以生產化肥為主的化T.企業(yè)。重慶華強硫酸磷銨裝置節(jié)能降耗技改項目總投資約1.4億元,計劃包括兩項內容:-是對現(xiàn)有設備老化、.能耗高的80kt硫鐵礦制酸裝置實施技術改造.使之達到120k/a 硫酸的生產能t”其對珈1ienL.硒--銨裝置進行技術改造.新增120kt磷酸二銨裝置.同時對磷酸系統(tǒng)進行改造。技改中國煤化工舊采用國內成熟、可靠、先進的生產技術，選用國產自動化程度高的設備,在現(xiàn)有生產，YHCNMHG征土地,水電等公用工程配套設施齊全。瀘天化集團公司瀘天化報社張星芒