適合潞安煤質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇

實(shí)用技術(shù)惡第145期doi:10.3969/jisn.1005-2798.2011.09.011適合潞安堞質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇王東飛(潞安礦業(yè)集團公司技術(shù)中心,山西長(cháng)治046204)摘要:不同的煤種,可選擇的氣化技術(shù)不同。在對潞安煤樣進(jìn)行工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量、灰成分和灰熔點(diǎn)測定的基礎上,通過(guò)對潞安煤進(jìn)行碎煤加壓氣化爐上的試燒試驗,尋求最適合潞安煤質(zhì)特性的氣化方法。研究結果表明:潞安煤理想的氣化工藝為碎煤加壓氣化工藝;潞安煤種灰熔融溫度較高,在添加助熔劑后可以用于液態(tài)排渣的氣化工藝關(guān)鍵詞:煤質(zhì)特性;氣化工藝;碎煤加壓氣化中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:B文章編號:1005-2798(2011)09-0028-03潞安礦區煤炭資源儲量豐富,煤質(zhì)優(yōu)良,產(chǎn)品可基碳含量為90.6%,為低階貧煤,原煤的灰分為中廣泛應用于發(fā)電、動(dòng)力、冶金、化工生產(chǎn)等。根據國等,硫含量特低,有較高的發(fā)熱量;15號煤樣為高灰家產(chǎn)業(yè)政策的要求,發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),以煤基合成油及高硫煤,發(fā)熱量較低。為主體,實(shí)現煤一油一電一化一硅多聯(lián)產(chǎn),進(jìn)一步延1.2與氣化特性相關(guān)的煤質(zhì)分析長(cháng)產(chǎn)業(yè)鏈提高煤炭產(chǎn)品附加值。煤氣化是煤化取潞安3號煤和15號煤進(jìn)行了灰熔點(diǎn)和熱穩工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù),考慮到企業(yè)的利潤最大化,當地定性測定,測定結果見(jiàn)表2表3。煤種氣化的技術(shù)經(jīng)濟性是必須解決的的關(guān)鍵問(wèn)表2潞安煤的灰熔點(diǎn)及焦渣特征題2∵,而氣化技術(shù)的選擇是實(shí)現不同煤種氣化經(jīng)樣品灰熔點(diǎn)/℃焦渣特征濟性最大化的保證。3號煤1500>1500煤質(zhì)分析15號煤目前世界上正在應用和開(kāi)發(fā)的煤氣化技術(shù)有數表3潞安煤的熱穩定性(按CB1573方法測定)十種之多,氣化爐型也是多種多樣。不同的氣化技樣品術(shù)及爐型要求不同的煤種與之相適應,同一爐型對3號煤15號煤72.4于不同煤種的氣化效率也不盡相同,盡管目前已經(jīng)有一些先進(jìn)技術(shù)對煤種的適應性很廣,但從經(jīng)濟技由表2可以看出,潞安3號煤的灰熔點(diǎn)焦渣特征術(shù)角度考慮,對煤種還是有一定要求的,為此,有必為3,屬于弱粘結性煤;表3測試結果表明,該煤的熱要分別對潞安煤樣進(jìn)行工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱穩定性較高,適合于固定床氣化。15號煤的灰熔點(diǎn)量、灰成分、灰熔點(diǎn)等基礎數據進(jìn)行分析與測定,以高,焦渣特征為2,屬于弱粘結性煤;熱穩定性較好。此作為煤炭氣化技術(shù)選擇與確定的依據。3煤對二氧化碳化學(xué)反應性的測定1.1煤質(zhì)基本分析首先將3~6mm的煤樣在干餾爐中以15取潞安3號煤和15號煤進(jìn)行工業(yè)分析、元素分20℃/min的速度升溫至900℃,在此溫度下停留析及發(fā)熱量測定,測定結果見(jiàn)表1。h。所得焦樣用于煤的二氧化碳反應性測定。煤表1潞安煤的工業(yè)分析、元素分析及發(fā)熱量對二氧化碳化學(xué)反應性的測定結果見(jiàn)圖1和圖2。工業(yè)分析從圖1和圖2中可看出,潞安3號煤和15號煤樣品(mQn3 A ChONS(M·k-)在貧瘦煤中,屬于反應性比較好的煤種0.5518.0812.5873.753.113.201.030.2829.121.4添加助熔劑CaO對灰熔點(diǎn)的影響15號煤0.7230.3011.7658.283.112.390.734.4722.98在煤樣中添加助熔劑后對灰熔點(diǎn)的影響進(jìn)行了測定,測定結果如圖3。對表1數據進(jìn)行換算可知,潞安3號煤的可燃收稿日期:201109作者簡(jiǎn)介:王東飛(1964-),男,山西右玉人,高級經(jīng)濟師,從事技術(shù)管理工作。中國煤化工CNMHG2011年9月王東飛:適合潞安煤質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇第20秦第9期行了氣化試燒試驗,試燒分五個(gè)階段進(jìn)行,即單爐試燒階段(找最佳氣氧比階段);在最佳氣氧比條件下雙爐滿(mǎn)負荷穩定運行階段;CO2返爐試燒階段;點(diǎn)火試驗和超負荷試驗2.1單爐試燒階段試騎基地2號氣化爐,在煤倉料位指示為40%時(shí),加入潞安煤,氣化爐負荷為5000m3/h氧氣(以下負荷75080085090095010001050l100均指氧氣量),氣氧比5.3。4h后粗煤氣半分析顯示CO2:31.7%;O2:0.2%,表明潞安煤已進(jìn)人爐內穩定圖13號煤對二氧化碳的反應性2h后,氣氧比由53降至52,負荷加至5200m3/h,粗煤氣半分析為O2:29.7%;O2:0.2%。2.2滿(mǎn)負荷穩定運行階段在隨后的兩天里,氣化爐負荷基本維持在7000~7200m3/h,氣氧比控制在4.6,粗煤氣半分析在25%~27%之間,爐篦電流未見(jiàn)異常升高,排出灰的8顏色和塊度適中,未形成大渣塊導致排灰困難情況的發(fā)生,是潞安煤在最佳工況下的運行時(shí)段。00°s5090910105102.3CO2返爐試驗階段溫度/℃在試驗基地3號氣化爐進(jìn)行CO2返爐試驗,得圖215號煤對二氧化碳的反應性到了較滿(mǎn)意的效果。CO2返爐后氣化劑溫度下降了約45℃,CO2返爐能代替蒸汽降低反應層的溫度,475相應減少同等摩爾數的蒸汽消耗,既節約了蒸汽,又實(shí)現了CO2的利用,使得粗煤氣中CO含量增加2%左右,另外氣化劑溫度降低后灰鎖溫度也隨著(zhù)降低,這對設備有利。通過(guò)本次試驗進(jìn)一步驗證了CO2返爐理論上的正確性。13502.4點(diǎn)火性能試驗1325用潞安煤進(jìn)行了點(diǎn)火試驗,蒸汽升溫進(jìn)行了3h303540空氣點(diǎn)火后運行了5h粗煤氣中O2含量才合格,總aO addition/%的空氣運行時(shí)間為6h,整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程用時(shí)9h。試圖3添加CaO助熔劑對潞安煤灰熔點(diǎn)的影響驗表明潞安煤的活性一般。從圖3可知,添加CaO助熔劑后,兩種煤樣的2.5高負荷試驗階段煤灰熔點(diǎn)均可降低至1500℃以下。在CaO較低添在加負荷試驗中,負荷由6500m3/h逐漸加至加量下,兩煤樣的灰熔點(diǎn)隨著(zhù)添加量增加均呈下降9000m3/h,在900m/h負荷下穩定運行約5h趨勢,但隨著(zhù)添加量進(jìn)一步增加煤灰熔點(diǎn)開(kāi)始上升。試驗表明在高負荷條件下各種運行參數比低負荷時(shí)這是由于煤灰中原有礦物質(zhì)與Ca0反應生成的高更好,試驗過(guò)程中取得了在高負荷條件下的最低氣鈣化合物間可形成低溫共熔物,使得煤灰熔點(diǎn)下降;氧比為43。但當煤灰中CaO含量過(guò)高時(shí),CaO作為氧化劑,在破壞硅聚合物的同時(shí),又形成了高熔點(diǎn)的正硅酸鈣3試燒結果評價(jià)( CaSio3,其純物質(zhì)在2130℃熔融),致使體系熔融通過(guò)對潞安煤的氣化試驗結果,對其氣化性能溫度上升?？梢?jiàn),兩種煤樣都可通過(guò)添加一定比例評價(jià)如下的CaO,從而適應目前液態(tài)排渣的先進(jìn)氣化爐對煤1)潞安煤系煙煤中變質(zhì)程度較高的貧煤,揮灰熔融溫度的要求。發(fā)分含量低,灰熔點(diǎn)高,無(wú)粘結性,能較好地在碎煤2煤炭氣化試驗加壓氣化爐中氣化。由于其灰熔點(diǎn)較高,因而可大幅降低氣氧比,提中國煤化工毛,減輕利用試驗基地4臺碎煤加壓氣化爐對原料煤進(jìn)廢水處理系統的負CNMH能降低2011年9王東飛:適合潞安煤質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇第20蹇葦91.0的氣氧比?？晒澥〈罅康恼羝?。表明:潞安貧煤用于碎煤加壓氣化爐的原料是可行2)由于潞安煤灰熔點(diǎn)高,故而火層溫度較的;潞安煤生產(chǎn)的凈煤氣氫碳比在1.6~1.9之間,高,因其活性差,還原層拉長(cháng),致使氣化爐出口溫度更適合于合成油,增加CO2返爐后是完全可行的提高。為保證氣化爐正常運行降低爐出口溫度,增也解決了CO2的減排問(wèn)題。通過(guò)高負荷試驗潞安加氣化爐操作彈性,建議適當增加氣化爐的高度煤在7000~9000m3/h情況下運行平穩超負荷運3)氧耗問(wèn)題:當地煤活性好,在700m3/h行工況正常,并且仍有一定的余量。負荷下產(chǎn)粗煤氣50000m3/h,潞安煤活性差,在同樣負荷下僅能產(chǎn)3829m/h粗煤氣,但噸當地煤參考文獻:產(chǎn)粗煤氣僅為1340m3,潞安煤則為1812m3。要[1]相宏偉唐宏青,李永旺煤化工工藝技術(shù)評述與展望產(chǎn)相同的氣,試驗地煤僅耗氧0.146m3/m3粗煤氣[玎].燃料化學(xué)學(xué)報,2001,29(4)潞安煤為0.181m3/m3粗煤氣,為了達到在單位時(shí)[2]倪維斗,李政,薛元以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)能間內與當地煤相同的產(chǎn)氣量,需增加比試驗地空分源系統[J.中國工程科學(xué),2003,2(8).裝置大23%的供氧能力。[3]吳楓,閻承信用成熟實(shí)用的Iumg煤氣化技術(shù)發(fā)展rGCC的探討[J].煤化工,2003,22(5):1-84結語(yǔ)通過(guò)對潞安煤樣的煤質(zhì)分析,利用潞安貧煤在[責任編輯:李月成]試驗基地氣化爐上進(jìn)行完全工業(yè)化試燒,試燒結果∈∈《cGG∈∈∈E《《∈∈鋁∈∈∈∈∈∈∈∈∈鋁∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈《∈《《《∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈《∈∈∈E∈∈∈《《∈《(上接第8頁(yè))施工人員每天分布不均,勢必造成施1)工期。由優(yōu)化前29d,到優(yōu)化后的23d,提工混亂,出現人少完不成任務(wù)、人多活少窩工的現象,高了20%。影響工程正常施工。從均衡地使用勞動(dòng)力的觀(guān)點(diǎn)來(lái)2)優(yōu)化前,高峰期第3、4、5d逐日施工人員看,這種情況是不能令人滿(mǎn)意的,因此必須根據該工多達90人之多,而最少時(shí)僅需要20人,施工人員分程可能獲得的勞動(dòng)力數和完工期等約束條件對其進(jìn)布不均,影響工程正常施工。優(yōu)化后施工人員日分行時(shí)間一用工量綜合優(yōu)化。具體優(yōu)化措施:對沒(méi)有先布最多為75人,最少為25人,其它時(shí)間均為60人后順序要求的工序根據用工量合理安排,避開(kāi)用工量左右,人員分布不均衡度降低28%,均勻合理,并低高峰期,緩解用工緊張;端頭及超前支護工作交由掘于規定的最多施工人數。進(jìn)隊完成減小安裝隊用工,取消安裝工期占時(shí)。優(yōu)化后的工期內每日用工量見(jiàn)圖3(b),明顯改善了勞5結語(yǔ)動(dòng)力分配時(shí)間。針對復合頂板條件下的工作面,從安裝切眼支護優(yōu)化、設備安裝技術(shù)改進(jìn)和設備安裝工序優(yōu)化三個(gè)方面入手來(lái)研究綜采設備快速安裝技術(shù),形成了套技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠的綜采設備快速安裝方法對提高綜采設備的快速安裝具有重要的指導意義。參考文獻1357911131517192123252729工程囗期[1]曲光,馬念杰,李新元,等大斷面全煤切眼優(yōu)化設計)優(yōu)化前及其變形規律研究[J].煤炭工程,2007(4):12-14.[2]王金華.我國煤巷錨桿支護技術(shù)的新發(fā)展[J].煤炭學(xué)報,2007,32(2):113-1l[3]雷煌.無(wú)軌膠輪輔助運輸在井下綜采工作面搬家作業(yè)中的應用[J].煤礦機械,2008(1):139-14[4]王艷軍.我國綜采工作面設備搬家現狀及發(fā)展趨勢[].煤炭技術(shù),2010(4):7-913579131517192123工程日期[5]邢茂儉,吳茂偉.礦井深部安全高效運輸安裝綜采設備(b)優(yōu)化后的實(shí)踐[J].能源技術(shù)與管理,2006(5):34-35圖3初始網(wǎng)絡(luò )中工程每天用工量統計4.3優(yōu)化效益分析中國煤化工:李月成]CNMHG