拓展魯奇加壓氣化爐的原料來(lái)源

★加工轉化★拓展魯奇加壓氣化爐的原料來(lái)源王海l)張麗華2)陳曉春3》(1.哈爾濱氣化廠(chǎng),黑龍江省哈爾濱市道里區，150076;2.哈爾濱燃氣工程設計研究院,黑龍江省哈爾濱市道里區,150076;3.北京化工大學(xué)1號信箱,北京市朝陽(yáng)區,100029)摘要通過(guò)對長(cháng)焰煤、褐煤1號、褐煤2號、長(cháng)焰煤與褐煤1號配合煤的物化性能等測試,用多次實(shí)驗的結果說(shuō)明褐煤2號和配合煤可用做PKM氣化爐原料。認為加壓氣化爐的原料拓展是可行的,對保證企業(yè)的正常生產(chǎn)、提高氣化效率、提高企業(yè)經(jīng)濟效益都有益處。關(guān)鍵詞PKM 氣化爐影響 因素物性測試實(shí)驗研究原料拓展化廠(chǎng)的經(jīng)濟效益具有重要的現實(shí)意義。1哈爾濱氣化廠(chǎng) 的煤質(zhì)要求哈爾濱氣化廠(chǎng)PKM氣化爐原料煤質(zhì)量指標如哈爾濱氣化廠(chǎng)1993 年引進(jìn)德國魯奇加壓氣化表1所示。該氣化爐設計日產(chǎn)煤氣160萬(wàn)m3,年需裝置,其關(guān)鍵設備無(wú)粘破裝置的設計只適合長(cháng)焰煤，6.3~ 50mm的長(cháng)焰煤71.38萬(wàn)t, 對煤質(zhì)的理想要用煤范圍很窄。裝置自投產(chǎn)以來(lái),采用的原料來(lái)源求為水分<9% ,灰分<26% ,顆粒限下率<3%。投于依蘭煤礦無(wú)粘結性的長(cháng)焰煤,雖然運行效果穩定，產(chǎn)以來(lái),一直用依蘭無(wú)粘結性長(cháng)焰煤,單- -的原料路但單-一的原料供應路線(xiàn)難以適應企業(yè)發(fā)展的要求。線(xiàn)和原料煤灰分指標很難達到設計要求,嚴重影響隨著(zhù)依蘭煤礦開(kāi)采量和儲量的動(dòng)態(tài)變化,低粘結長(cháng)氣化效果和經(jīng)濟效益。焰煤的長(cháng)期穩定供應難以保證,而哈爾濱地區煤礦2影響氣化效率的主要因素的褐煤儲量豐富。因此,哈爾濱氣化廠(chǎng)在對引進(jìn)設備進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的同時(shí)，為使PKM氣化爐適應國2.1操作 條件的影響內煤礦資源結構的需要,進(jìn)-步開(kāi)發(fā)、拓展氣化裝置從化學(xué)工程角度分析,在- -定條件下,要用原料的新原料路線(xiàn),采取調整氣化裝置的運行策略,配套煤生產(chǎn)出滿(mǎn)足要求的合格煤氣,必須維持--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荷。氧負荷過(guò)大,將導致原料煤轉化為CO2,從礦的褐煤為研究對象,探討PKM氣化爐應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,對于更好地利用國外技術(shù)，提高氣滿(mǎn)足煤氣化的要求。水蒸汽量減少,將導致煤的氣表1哈爾濱氣化廠(chǎng) PKM氣化爐原料煤的質(zhì)指標煤種粒度/mm水分/%灰分/%揮發(fā)分/%固定碳/%焦油含量/%非粘結性煤7~209.726.421.142.82.1弱粘結性煤6~305.022.031.042.0。10.5化效率降低;水蒸汽量增大,雖然碳的氣化效率得到子數減少的反應,增大壓力對生成甲烷有利，同時(shí)體保證,但大量的水蒸汽在系統內循環(huán),加大了水處理系內產(chǎn)生熱量增多,有利于節能和降低煤的氧化消的負荷,能量消耗進(jìn)-步增大;生成甲烷的反應為分耗。因此,在原料煤相對穩定的情況下,提高煤氣產(chǎn)44中國煤炭第29卷第8期2003年8月量的主要方法是對氣化爐的主要操作參數進(jìn)行全方含量、提高煤氣質(zhì)量會(huì )起到積極作用。通過(guò)多次實(shí)位優(yōu)化，使氣化爐的綜合效果提高。驗發(fā)現,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。煤中水分對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(guò)多會(huì )3種煤中,長(cháng)焰煤的可燃基揮發(fā)分含量最高,按照一導致煤氣產(chǎn)率降低;煤中灰分是影響氣化爐運行工般規律,揮發(fā)分含量越高,轉變?yōu)榻褂偷挠袡C物越?jīng)r和經(jīng)濟運行的最重要指標,煤灰影響燃燒反應和多,不利于氣化操作。2種褐煤的固定碳含量比長(cháng)氣固相反應的過(guò)程,降低化學(xué)反應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%,2區與氣化區的床層溫度。在相同負荷下,灰分增大，種褐煤作為PKM氣化爐的原料,與長(cháng)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。分的增加對氣化爐的運行工況影響不大,但能造成3.2煤的 物性測試副產(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,尤其是煤的粘結離裝置的負荷;固定碳是參與氣化反應和燃燒反應性、膨脹性、灰熔點(diǎn)和熱穩定性數據,我們對3種煤的最終物質(zhì),它含量多少對氣化爐的效率有直接影進(jìn)行了物性測試,結果如表3所示。響,煤中固定碳含量增大，煤氣產(chǎn)率增加,氣化爐運行的經(jīng)濟性提高。表3 3種煤樣的物性分析數據(2)煤粘結性和膨脹性。煤的粘結性對氣化操煤樣粘結自由膨 變形溫軟化溫流動(dòng)溫作與設備選擇有十分密切的關(guān)系,對粘結性煤,在氣指數G_脹序數度/C度/C 度/C化過(guò)程中會(huì )出現粘結和膨脹,從而導致氣流分布不褐煤1號1.01.012301320均勻,阻礙料層下移,使氣化條件惡化。因此,氣化長(cháng)焰煤01390 > 1450 > 1450褐煤2號0.51340 > 1450 > 1450爐的操作要求原料煤的粘結性和膨脹性越小越好。(3)煤灰熔點(diǎn)和熱穩定性。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號更適合加壓氣越高,爐渣愈不易粘結,氣體通過(guò)固定床層的流動(dòng)性化爐的操作,褐煤1號會(huì )對氣化爐的操作產(chǎn)生影響，越好。因此所用原料的灰熔點(diǎn)越高越好。需要考慮機械破粘;從表3給出的數據還可以看出，長(cháng)焰煤灰熔點(diǎn)的檢測指標較好,其變形、軟化、流動(dòng)3拓展原料煤的實(shí)驗溫度均較高,2種褐煤的灰熔點(diǎn)比長(cháng)焰煤略低,但降3.1 煤的組成測試低的幅度不大。一般加壓氣化爐氣化區的溫度范圍為拓寬PKM氣化爐的原料來(lái)源，以黑龍江地是950~ 1050C ,灰熔點(diǎn)軟化溫度要求大于1200C ,方煤礦生產(chǎn)的褐煤1號和褐煤2號及長(cháng)焰煤為研究從2種褐煤的灰熔點(diǎn)軟化溫度> 1320C和> 1450C對象,首先進(jìn)行了組成測試，測試結果如表2所示。的指標看,如果應用這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試結果的熱穩定性方面分析,2種褐煤的熱穩定性比長(cháng)焰煤種水分/%灰分/% 揮發(fā)分/% 固定碳/%煤更高,因此在氣化爐內更不易破碎,從氣化用煤的褐煤1號10.223.8432.5242.33指標上看更適合氣化用煤的要求。9.923.6532. 6136.943.3 配合煤實(shí)驗9.7%27.7232.6334.06哈爾濱氣化廠(chǎng)5號氣化爐為實(shí)驗爐,所有實(shí)驗在該實(shí)驗爐上進(jìn)行。根據上述分析可以看出，褐煤其中,褐煤1號、褐煤2號水分含量均接近2號已達到氣化用煤的指標,符合氣化用煤的要求。10% ,對于氣化爐的固定床操作是適宜的,基本滿(mǎn)足將褐煤1號和長(cháng)焰煤以質(zhì)量比1:1的比例制成配合PKM氣化爐的要求。長(cháng)焰煤的干基灰分較高,達到煤進(jìn)行各種性能檢測,其結果為:可燃基揮發(fā)分.27.72% ,而2種褐煤的干基灰分比長(cháng)焰煤低4%左39.68% ;分析基水分5.53%;干基灰分26. 13% ;粘右,這對改善固定床的均勻透氣性、減少灰渣中的碳結指數0;自由膨脹系數1/2;變形溫度1380 C ;熔拓展魯奇加壓氣化爐的原料來(lái)源15化溫度/> 1450 C ;流動(dòng)溫度/> 1450 C。長(cháng)焰煤的粘結性、發(fā)熱量、熱穩定性均能滿(mǎn)足從配合煤性能檢測指標可以看出:配合煤能滿(mǎn)PKM氣化爐的要求,但從煤礦的開(kāi)采情況看，煤礦足氣化工藝操作條件的要求。粘結性和膨脹性都在的上層煤年產(chǎn)量107.9萬(wàn)t,其灰分含量為48.64%;氣化爐要求的范圍內,盡管褐煤1號具有一定的膨中層煤年產(chǎn)量為58.1萬(wàn)t,灰分含量為19. 40% ,中脹性和粘結性,但經(jīng)配合后無(wú)膨脹性和弱粘結性。層煤的組成雖然滿(mǎn)足灰分含量的要求,但其總量不褐煤1號的熱穩定性好,所以配合煤的熱穩定性較能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要,因此需要將上、中層煤合理搭配進(jìn)長(cháng)焰煤有進(jìn)-步的加強,配合煤的灰熔點(diǎn)與長(cháng)焰煤行均衡生產(chǎn)。由表2可知,2種褐煤的組成均滿(mǎn)足的灰熔點(diǎn)相近,對操作無(wú)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測試，結果證明,各項性能、質(zhì)量指標均能達到與上層煤合理匹配是可行的。PKM爐的設計指標。在煤的所有組成指標中,灰分是影響氣化爐經(jīng)濟效益的最重要因素,以年產(chǎn)3.6x 108m3煤氣為4經(jīng)濟效益評價(jià)例,在人爐煤水分、粒度基本相同的前提下,灰分變.4.1經(jīng)濟效 益分析化與經(jīng)濟效益的關(guān)系分析如表4所示。表4灰分變化與經(jīng)濟效益的關(guān)系粗煤氣產(chǎn)量x 108/m3灰分含量/%人爐煤數量/萬(wàn)t毛煤數量/萬(wàn)t煤氣成本/元.m3) 氣化產(chǎn)率/m3r-13.62630.60.2551176.52832.4720.27111.1303800.30 .10003239.687.40.33909.093443.2960.36833.3，3646.80.39769.2從表4可見(jiàn),要維持同樣的煤氣年產(chǎn)量煤中灰炭資源,采取切實(shí)有效的措施降低人爐煤灰分含量。分增加,需要的人爐煤數量將增加,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,提高產(chǎn)氣率。元,以年產(chǎn)3.6億m3煤氣計算,則每年增加費用(2)依蘭長(cháng)焰煤與2種褐煤匹配可降低人爐煤1080萬(wàn)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)濟效益的和提高經(jīng)濟效益的有效途徑。良好途徑。4.2進(jìn)一步降低原料煤灰分的建議(3)加強受煤系統排矸,提高篩選系統選矸率，經(jīng)過(guò)上述分析可知，氣化廠(chǎng)“人爐煤灰分含量對最大限度降低人爐煤灰分,可直接提高經(jīng)濟效益。氣化指標影響很大，必須盡可能充分利用現有的煤(責任編輯康淑云)(上接第43頁(yè))清楚楚,并且要讓每1個(gè)崗位司機都明白該怎樣操2個(gè)生產(chǎn)班的時(shí)間,就有可能將跳汰機選煤效果提作?必須達到什么樣的數量質(zhì)量水平?生產(chǎn)產(chǎn)生波高到重介選煤的水平,- -般情況是在解決生產(chǎn)問(wèn)題動(dòng)是什么原因?該怎樣進(jìn)行調整?等等。所謂增加的同時(shí)提高選煤效率3%~4%,估計提高精煤產(chǎn)率知識技術(shù)投人，就是要根據本廠(chǎng)的工藝和設備條件，2.5%~3.0%,這不是理論上的推測，而是實(shí)踐的真正確地制訂出每個(gè)環(huán)節崗位上的任務(wù)指標、工藝條實(shí)數據。件和運行機制,實(shí)現各工藝環(huán)節在合理、有效配合的要使選煤廠(chǎng)取得高效率,就一-定要根據原煤可條件下完成各自的數量、質(zhì)量指標任務(wù),實(shí)現全廠(chǎng)在.選性和產(chǎn)品質(zhì)量要求，對工藝過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節的質(zhì)量合格穩定的條件下，選煤效率達到應達到的水任務(wù)指標要求、工藝條件,運行機制等都要規定得清16中國煤炭第29卷第8期2003年8月