水煤浆气化技术论文范文
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水煤浆气化技术论文范文篇一
煤质对水煤浆气化装置运行的影响
【摘要】水煤浆的制备需要有高质量的煤炭，只有高质量的煤炭才能够制备出高质量的水煤浆，现在水煤浆气化装置对于煤质的要求更高，因此，选择煤质成为了影响水煤浆气化装置的主要因素。本文将从以下几个方面来分析煤质对水煤浆气化装置运行的影响。
【关键词】煤质;水煤浆;气化装置;运行
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
目前，国内水煤浆气化运行过程中，对煤质的选择还不够重视，导致了水煤浆的质量不高，不仅浪费了煤炭资源，也浪费了炼制的能源，因此，研究煤质对水煤浆气化装置运行的影响很有意义。
二、简述水煤浆制备技术关键
水煤浆，即原料煤经过洗选磨筛粉碎，加水(30%-35%)，加少量添加剂(1%左右)制成煤水两相流浆体。由于原料煤的粒度级配有严格的要求，加上少量添加剂的作用，使水煤浆不同于一般的煤水混合物，而具有一定的稳定性(一个月不沉淀、不分层)和流动性。
水煤浆制备技术关键有三个方面：
1、煤种煤质的选择。煤种不同，制浆难易程度有很大差异，制浆工艺也不一样。原则上以最低的添加用量，制出最高浓度、高稳定性、高流动性、低粘度的浆体。
2、粒度级配技术。要求将原料煤磨细，限制浆中的最大粒径不超过0.2mm，而且要求煤的各种粒度有一定的比例，分布能达到较高的堆积效率。
3、添加剂，包括分散剂，稳定剂等。
其中，水煤浆添加剂是影响水煤浆成浆性的关键。在制备过程是将添加剂加入水煤浆中，改变煤粒的表面性质，使煤粒能够在水中很好的分散并使具有良好的流动性和稳定性，因此，对水煤浆添加剂的研究显得十分重要。水煤浆添加剂中分散剂的选择是一个关键性因素。
三、原料煤种分析结果
四、煤质分析
作为水煤浆加压气流床气化的原料煤种，其原料煤种煤质直接影响着料浆的成浆性能、气化性能、经济性能以及气化生产装置的稳定性。根据煤质分析结果，对所有煤种用于水煤浆加压气化制粗煤气的适应性进行评价。
1、水分、0/C和可磨指数评价
原料煤的水分含量和O/C是反映煤的变质程度的两个重要指标，也是衡量煤种成浆性能的重要指标。所提供煤样中水分含量中等，O/C均较高，均属变质程度浅的煤种。可磨指数(HGI)是衡量煤可磨性难易的重要指标。HGI越高，煤越易磨碎，在同等粒度分布条件下，磨煤的电耗越低。或者说，在同样的设备条件下，生产能力就越大。根据分析结果各矿的煤样可磨性中等。
2、灰分、固定碳和发热量
煤样的灰分含量、固定碳和发热量三者之间互为相关，其高低直接影响着气化性能和经济性能。固定碳和发热量高、灰分含量低的煤种，作为水煤浆加压气化的原料煤种时，气化氧耗、煤耗较低，气化效率较高。以上的煤样中除安家坡矿煤样的灰分含量较低外，其余煤样的灰分含量低。煤样固定碳含量中等，煤样的发热量均较高。
3、煤的反应活性
煤的反应活性是影响煤浆制备和气化的重要指标之一。反应活性好的煤，在气化过程中，反应速度快，气化效率高，能提高碳的转化效率和有效气体成分及产气量，降低煤耗、氧耗;在煤浆制备过程中，可适当增大煤粉粒度，降低磨煤电耗。从煤样的反应活性来看反应活性均较高。
4、灰熔点
水煤浆加压气化是一种液态排渣的气化工艺，因此要求所用的原料煤种应有适宜的灰熔点，若原料煤种的灰熔点过高，为保证气化炉液态排渣的顺利进行，就必须提高气化炉的操作温度，但由于气化炉操作温度过高，会导致炉内耐火材料蚀损速率加大，使用寿命缩短，同时氧、煤消耗升高，气体成分变差。根据分析结果煤样灰熔点均较低。
5、总硫含量
原料煤中存在的硫，在气化过程中生成H。S和少量的有机硫(COS)，原料煤中的含硫量主要影响合成气的净化。根据分析结果煤样的硫含量低，属低硫煤种。
6、煤粉粒度分布确定及料浆制备
煤粉粒度主要根据煤的反应活性来确定。从表2可知，所提供的五个煤种反应活性较好，根据水煤浆加压气化装置对煤种的试验结果，参照目前国内料浆加压气化制粗煤气工业化运行结果，认为煤样制浆粒度<200目占40%—45%为宜。
五、水煤浆气化合适的原料煤特征
1、主要指标
(一)成浆性煤的成浆性好是指煤制浆浓度高、粘度低及泵送性、 流动性、动静状态下的稳定性好。水煤浆加压气化工艺一般要求煤浆浓度在6 0 %以上，粘度在1P a .s左右。
(1)水分 内水越低越有利于制备高浓度的煤浆,内水大于8%的煤种是不经济的。全水分含量越低越好。
(2)哈氏可磨指数易于破碎的煤容易制成浆,节省磨机功耗。选煤时应尽可能选择哈氏可磨指数大的煤种。
(3)添加剂用量制得相同浓度的水煤浆，添加剂用量越少越好。
(二)灰分 水煤浆气化装置在灰分小于13%时能够经济稳定运行。煤中灰分不得高于15-20%,越低越好，最好能小于1 0-15%。
(三)灰熔点选择灰融熔温度FT(即灰渣流动温度T4)在1300℃以下的煤质为合适，对激冷流程，越低越好。
(四)灰渣粘温特性灰渣最佳粘度为 25-40Pa•s。最佳粘度对应的操作温度为最佳操作温度,要选择最佳操作温度低,温度范围较宽的煤 ,这样有利于操作。
(五)发热量参考指标25MJ/kg，越高越好。
2、次要指标
(一)挥发分与化学活性煤中挥发分高,有利于气化,碳转化率高。最好Vdaf≧37%。变质程度浅者化学活性高,在气化炉内反应容易,碳转化率高,因此要选择活性高的煤种。
(二)固定碳固定碳含量越高越好。
(三)煤质稳定性尽可能选择服务年限长、储量大、地质条件相对好、煤层厚的矿点。
(四)热稳定性热稳定性差的煤种在气化炉内容易粉化,有利于充分反应,因此热稳定性差的煤碳化率高。
(五)有害元素含量煤中硫、 氯、 砷、 磷、 汞、 氟等含量越低越好。含氯量超过0.5 %(重量)的煤种不能采用。
六、决定煤的灰熔融性温度的因素分析及其计算方法
1、化学成份对煤灰熔融性的影响
煤灰是一种极为复杂的无机混合物，其熔融温度与化学组成有一定的关系。煤灰的组成为Al2O3、SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、K2O、Na2O、TiO2、SO3等，影响其熔融性温度的规律如下。
(一)Al2O3、TiO2含量高的煤灰，其熔融温度也高。当Al2O3含量>40%时，煤灰的FT必定超过1500℃。
(二)SiO2含量的影响没有A12O3那样显著，其规律没有那么明显：SiO2含量>40%的煤灰其熔融温度较SiO2含量<40%的煤灰来得高些。SiO2含量大于60%时，SiO2的增加看不出熔融性温度有规律的变化。o
(三)煤灰中的CaO大多是以CaSiO3形态存在，而CaSiO3熔点较低，所以一般CaO含量愈高，煤的灰熔融温度愈低：由于CaO本身熔点很高(2590℃)，如果CaO含量高于50%时，则熔融温度升高：实验结果表明，对于SiO2/A12O3>3.0且SiO2含量大于50%的煤灰，当CaO含量在20%—25%时，煤灰的熔融温度最低，CaO含量超过这个范围时，煤灰熔融温度开始提高。对于SiO2/A12O3，<3.0的煤灰，当CaO含量在30%—35%时，煤灰的熔融温度最低，当CaO含量超过这个范围时，煤灰熔融温度开始提高。
(四)由于煤灰中的MgO含量一般很少，MgO又与SiO2形成低熔点的硅酸盐，所以也起降低灰 熔融温度的作用。
2、矿物成份对煤灰熔融性的影响
Vassilev指出：煤中主要结晶矿物(>5%)是石英、高岭石、伊利石、长石、方解石、黄铁矿和石膏;次要矿物(1%—5%)是方石英、蒙脱石、赤铁矿、菱铁矿、白云石、氯化物和重晶石等。通常富含石英、高岭石、伊利石的煤的灰熔融温度较高;而蒙脱石、斜长石、方解石、菱铁矿和石膏含量高的煤则灰熔融温度较低。煤经高温灰化后，由于发生了物理化学变化，煤灰中的主要结晶矿物变成石英、粘土矿物、长石、碳酸硅、赤铁矿和硬石膏。煤灰熔融性试验表明，硅酸盐矿物含量高的煤灰，熔融温度较高;如果硅酸盐含量少而硫酸盐和氧化物矿物含量高，则煤灰熔融温度较低。煤灰中的耐熔矿物是石英、偏高岭石、莫来石和金红石，而常见的助熔矿物是石膏、酸性斜长石、硅酸钙和赤铁矿，目前还不能准确定量分析高温灰的矿物组成。
七、结束语
在今后水煤浆气化装置的工作中，首先要重视对煤质的选择，优选合适的煤质进行水煤浆的制作，这样才能够提高水煤浆的质量，提高运行效率。
【参考文献】
[1]张继臻,种学峰.煤质对Texaco气化装置运行的影响及其选择(上)[J].化肥工业,2012,03:3-7+60.
[2]王旭宾.水煤浆气化装置运行状况[J].化工生产与技术,2010,02:17-21.
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