煤化工用煤適應性研究

第3-4期煤質(zhì)技術(shù)2008年6月.煤化工煤化工用煤適應性研究陳亞飛，姜英(煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工研究分院，北京100013)摘要:各種煤化工轉化技術(shù)對原料煤有一定的要求，發(fā)展謀化工項目應做好煤炭資源的適應性研究，同時(shí)要保護及高附加值地利用“稀缺”煤種資源，鼓勵煤化工用原料煤使用“劣質(zhì)煤”資源，建議制訂相關(guān)標準以規范煤化工用煤。關(guān)鍵詞:煤化工;用煤;適應性中圖分類(lèi)號: TQ53文獻標識碼: A文章編號: 1007-7677 (2008) 3-4-0001-03Study on adaptability of raw material coal for coal chemical engineeringCHEN Ya-fei, JIANG Ying(Beiing Research Insitute of Coal Chemistry, China Coal Research Institute. Beijing 10013, China)Abstract: Various technologies of coal chemical engineering have certain requirements for material coal, so it is necessary toresearch the adaptability of material coal resource for various coal chemical engineering items. Besides, the scarce and special coalresources must be protected and utilized with high added value. The use of“poor quality coal resource" as raw material coal shouldbe encouraged. It is suggested that related standards should be drafted to standard the raw material coal of coal chemicalengineering.Key words: coal chemical engineering; raw material coal; adaptability隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，中國對清潔能源的需求度。煤質(zhì)的好壞對焦炭質(zhì)量有決定性的影響。越來(lái)越大，我國的資源特點(diǎn)又是富煤而貧油氣，所對煉焦用煤而言，結焦性和黏結性是最為重以通過(guò)煤化工生產(chǎn)清潔能源勢在必行。目前我國煤要的指標。在GB 5751-86《中國煤炭分類(lèi)》中,化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來(lái)越受到重視。我國幅員遼闊，1/2中黏煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤種齊全，煤質(zhì)差異較大，這為煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展煤、瘦煤、貧瘦煤均屬煉焦煤范疇，可作為煉焦.提供了資源保障。煤化工是以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)(配)煤來(lái)使用。加工將煤轉化為多產(chǎn)品的過(guò)程，廣義地講，煤化工在煉焦過(guò)程中，煤中的灰分幾乎全部轉入焦炭項目和產(chǎn)品包括煤焦化生產(chǎn)焦炭、煤焦油、煤氣產(chǎn)之中。高溫時(shí)，由于焦炭與灰分的熱膨脹性不同,品等;煤氣化生產(chǎn)化肥、甲醇、二甲醚、合成油、焦炭沿灰分顆粒周?chē)a(chǎn)生裂紋并擴大，使焦炭碎裂烯烴產(chǎn)品等;煤直接液化生產(chǎn)油品;煤基活性炭;或粉化?；曳种蠸iO2. Al2O3 等酸性氧化物，熔融煤基炭素材料;煤基特殊產(chǎn)品等。該文在論述各種性溫度較高，在煉鐵過(guò)程中只能靠加入石灰石等助煤化工技術(shù)用煤技術(shù)條件的基礎上，結合我國煤炭熔劑以熔渣形式排出，因而會(huì )使爐渣量增加，降低的資源特點(diǎn)，提出了煤化工用煤的適應性研究的必生鐵產(chǎn)量。焦炭灰分高，則要求適當提高高爐爐渣要性和應考慮的問(wèn)題。堿度，高爐氣中鉀、鈉蒸氣含量也相應增加，會(huì )加速焦炭與CO2的反應而加速其消耗。.1煤化工技術(shù)用煤的技術(shù)要求由焦炭帶入的硫分，僅5% ~20%隨高爐煤氣1.1煉焦用煤的技術(shù)要求逸出，其余的參加爐內硫循環(huán)，只能靠爐渣排出。焦隨著(zhù)煉鐵高爐大型化和強化冶煉技術(shù)的發(fā)展,炭含硫言合體出鐵今儒坦宜啪加生鐵的熱脆性，同對焦炭強度的要求也日益增高。冶金焦煉鐵過(guò)程時(shí)增炭耗!YH中國煤化工每增加0.1%，焦中，焦炭既要作為燃料為冶煉過(guò)程提供熱源，又作CN M H G產(chǎn)量約下降2%。為主要的還原劑，同時(shí)為維持爐內料柱的透氣性,煉焦用煤的全碗含量應在1.50%以下，且最好不使高爐能夠正常運行，需要焦炭有一定的塊度和強超過(guò)1%。第3-4期.煤質(zhì)技術(shù)2008年6月煤中所含的磷幾乎全部殘留在焦炭之中。焦炭由于該技術(shù)在較高溫度、較短時(shí)間內對原料煤進(jìn)行中的磷又全部轉入生鐵，影響生鐵質(zhì)量，并進(jìn)而影氣化，所以對煤種原則上沒(méi)有特殊的要求，任何煤響鋼鐵的冷脆性。因此，煉焦用煤的磷含量應盡量種都可以使用。由于該技術(shù)為液態(tài)排渣，所以對煤低些?；胰廴谛詼囟扔幸?定的要求，這3種典型的爐型分1.2 氣化用煤(煤化工)的技術(shù)要求別要求ST小于1250C，1 350C, 1 450C。煤氣化是現代煤化工的基礎，煤化工項目中的1.3 直接液化用煤的技術(shù)要求間接液化、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制合成氨化在高溫、高壓及催化劑的作用下加氫熱解使低肥等都以氣化為龍頭。煤的氣化是將固體燃料煤轉階煤如褐煤、長(cháng)焰煤、不黏煤和氣煤的復雜的有機化為煤氣的過(guò)程。通常用氧氣、空氣或水蒸氣等作化學(xué)結構破壞而直接轉化為液體燃料及其他化學(xué)產(chǎn)為氣化劑，使煤中的有機物轉化成含H2和CO等品的過(guò)程。液化反應的溫度一般在400C ~ 470C,成分的可燃氣體。根據氣化劑和煤氣成分的不同，反應壓力為10 MPa~30 MPa。大致可分為空氣煤氣、混合煤氣、水煤氣和半水煤由于是在高溫、高壓下直接給原料煤加氫，要氣等。求原料煤的變質(zhì)程度低，所以從煤種角度看，以年1.2.1 固定床煤氣發(fā)生爐用煤的技術(shù)要求老褐煤、長(cháng)焰煤、不黏煤、弱黏煤、年輕氣煤為固定床煤氣發(fā)生爐包括常壓和加壓兩大類(lèi)，以好。雖然褐煤的變質(zhì)程度較低，但是由于褐煤的氧空氣、富氧空氣和水蒸氣、氧氣和水蒸氣作氣化含量較高，加氫液化時(shí)耗氫量較多，所以要選擇年劑，使原料煤在相對靜止的狀態(tài)下進(jìn)行氣化，氣化老的褐煤。劑和原料煤是逆向運動(dòng)，所以需要用塊煤，而且塊另外，由于惰質(zhì)組分直接加氫比較困難，所以煤在爐中的停留時(shí)間較長(cháng)，所以需要原料沒(méi)有或弱要求原料煤中的活性組分(鏡質(zhì)組+殼質(zhì)組+ 1/3黏結性，由于是固態(tài)排渣,要求煤灰熔融性溫度高。半鏡質(zhì)組)大于80%。當然原則上講要求原料煤因此，煤的類(lèi)別要求為長(cháng)焰煤、不黏煤、弱黏煤、的氫含量高、碳含量低、氫/碳原子比高和芳香度1/2中黏煤、氣煤、貧瘦煤、貧煤和無(wú)煙煤等弱黏結小，原料煤選擇時(shí)考慮氫含量(Ha) 大于5%，或不黏結煤。煤的品種以13~25 mm、25~50 mm碳含量(Can) 小于85%，芳香度小于0.7。和50~80 mm的各粒級塊煤為宜，對于塊煤限下率1.4 水煤漿用煤的技術(shù)要求應不大于18%。煤灰熔融性(ST)最好在1 250C對替代燃油作為燃料的水煤漿而言,除考慮成漿以上。另外，塊煤需要一定的熱穩定性及抗碎強性外，還要考慮燃燒性。一般都采用煙煤為原料，通度，熱穩定性(TS.6) 應大于60%，抗碎強度常要求其灰分低于10. 00%，硫分也宜低于0. 80%,(大小25 mm)應大于60. 0%?？赡バ砸?，HGI 值至少在50以上。發(fā)熱量要高，1.2.2沸騰床 (流化床)氣化爐用煤的技術(shù)要求以能達到2t左右水煤漿代替1 t重油的為好。煤沸騰床(流化床)氣化技術(shù)是以空氣、富氧空種以1/3焦煤，氣煤，弱黏煤、不黏煤為好。對水氣或氧氣作氣化劑，使原料煤在沸騰或流化的狀態(tài)煤漿德士古氣化而言，要考慮成漿性，煤的反應性下進(jìn)行氣化，由于種種原因，該技術(shù)的氣化溫度較和煤灰熔融性?？梢酝ㄟ^(guò)煤中的空氣干燥基水分低，氣化溫度- -般在1 000C左右，所以要求原料M。和可磨性指數HGI兩個(gè)常規煤質(zhì)指標初步判斷煤的活性越大越好，CO2的分解率在9500時(shí)大于煤的成漿性。即D=7.5+ 0. 5Ms - 0. 05HGI。如60%的煤，可以用褐煤，也可用長(cháng)焰煤或不黏煤。果D值小于4則為易成漿煤; D在4~7則為中等要求入爐粒度小于8 mm;煤的灰熔融性(ST) 溫成漿性煤; D在7~10則為難成漿性煤; D大于10度應大于1 200C，全硫應小于2. 00%。典型的爐則為極難成漿煤。型是恩德?tīng)t。1.5活性炭 用煤的技術(shù)要求1.2.3 氣流床氣化爐用煤的技術(shù)要求活件炭用煤的灰分(A.) 以低于3. 00%為好,氣流床氣化技術(shù)是以氧氣和水蒸氣作氣化劑，使如灰中國煤化工產(chǎn)出的就是中低原料煤在氣流狀態(tài)下進(jìn)行氣化，有德士古水煤漿氣化檔活|YHCNMHG,硫分要低。制造爐，殼牌干煤粉氣化爐，GSP干煤粉氣化爐3種典顆粒狀的活性炭用煤，熱穩定性好也是一一個(gè)十分重型的爐型，干煤粉氣化入爐粒度小于0. 075 mm,要的指標，因為熱穩定性不好的無(wú)煙塊煤在加熱處第3-4期煤質(zhì)技術(shù)2008年6月理過(guò)程中會(huì )碎裂成粉而達不到要求。但在制造粉末4鼓勵煤化工用原料煤使用“劣質(zhì)煤”狀的活性炭時(shí)，甚至低灰低硫褐煤也能使用，因為在經(jīng)過(guò)高溫處理后固定碳增高，活性也較大。國家發(fā)展改革委《關(guān)于加強煤化工項目建設管2開(kāi)展煤化工應做好前期煤質(zhì)適應性研究理促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》指出了煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展鼓勵高硫煤等劣質(zhì)煤的使用。發(fā)展煤化工應該統我國煤種齊全為開(kāi)展各種煤化工項目創(chuàng )造了條籌規劃，合理安排，做到各種質(zhì)量的煤炭資源按比件，從全國范圍講，我國各煤種都有，可以開(kāi)展各例開(kāi)發(fā)應用，以保護優(yōu)質(zhì)資源，用好優(yōu)質(zhì)資源。種煤化工，但由于煤種分布不平衡，煤質(zhì)水平相差發(fā)展煤化工要有計劃地開(kāi)發(fā)利用高硫煤等“劣較大，加上水資源等外部環(huán)境的制約，煤炭資源特質(zhì)”資源，雖然我國總體上煤炭含硫量不高，含硫性與煤化工適應性的研究在煤化工項目選擇和工藝量(S.)大于2.00%的煤炭?jì)α空济禾靠們α康倪x擇方面顯得尤為重要。10%左右。但高硫煤作為一種資源，對于像我國這所選工藝要與煤質(zhì)特點(diǎn)相匹配，例如采用焦化樣資源短缺的國家而言，應該有計劃有步驟地加以工藝應有優(yōu)質(zhì)的煉焦煤資源;雖然任何煤都可以氣開(kāi)發(fā)利用。煤化工開(kāi)辟了高硫煤的使用平臺。國家化開(kāi)展煤化工項目，但要考慮經(jīng)濟性，應考慮煤灰也應制訂有關(guān)鼓勵使用高硫煤的政策措施，尤其是熔融性、煤的反應性，可磨性等煤質(zhì)指標的適應應大力開(kāi)發(fā)使用下部高硫煤資源。性。直接液化對煤質(zhì)的要求較高，在考慮采用該工因此，在滿(mǎn)足相關(guān)煤化工轉化技術(shù)工藝基本要藝時(shí)，要更加注重考慮煤質(zhì)?；钚蕴繉γ旱幕曳忠蟮那疤嵯?，盡量使用較高硫分煤、相對劣質(zhì)煤和求較高，應考慮低灰煤。其它非煤含炭固體物質(zhì)(例如半焦末等)。 對于在項目立項前應做好前期煤質(zhì)的評價(jià)工作。由現在生產(chǎn)礦井基礎上、通過(guò)技術(shù)改造能生產(chǎn)開(kāi)發(fā)高于煤化工的主要原料一煤炭比較復雜，有許多性硫煤或相對劣質(zhì)煤資源(例如下組煤)的，應考慮質(zhì)還不能通過(guò)一般的煤質(zhì)指標來(lái)評價(jià)，在前期工開(kāi)發(fā)利用該資源作為煤化工用原料煤。作中應做一些工藝性試驗， -方面可了解煤的工5應制訂相關(guān)標準，規范煤化工用煤藝性能，另一方面可為工程設計提供基礎數據。例如:40kg焦爐試驗，氣化試驗，水煤漿成漿性試為了更好地規范煤化工用煤，在煤質(zhì)與工藝相驗，高壓釜加氫液化試驗，直接液化工藝試驗等。.適應的前提下，鼓勵使用高硫煤等“劣質(zhì)”煤,保3保護及高效利用“稀缺”煤種資源護特殊、稀缺煤種，很有必要制定有關(guān)標準，目前正在起草“煤化工用煤導則”國家標準。該標準的煤炭資源的不可替代性決定了煤炭在能源資源制定對煤炭資源的開(kāi)發(fā)規劃，對我國特殊、稀缺煤利用中的特殊性，煤炭作為一種含碳氫的可燃礦物種的保護，對老礦區資源的接續一-開(kāi)發(fā)下組煤而發(fā)資源，不但作為一種燃料而且還可作為許多工業(yè)的展適宜的煤化工，都將產(chǎn)生重要的作用。原料，隨著(zhù)整個(gè)社會(huì )生產(chǎn)技術(shù)體系的建立、完善和6結語(yǔ)發(fā)展，煤炭已經(jīng)成為一種不可替代的具有多用途的工業(yè)原料，例如，由煤生產(chǎn)的活性炭，焦炭，腐植各種煤化工轉化技術(shù)對原料煤有一定的要求,酸，褐煤蠟，民用煤氣,煤焦油的各種加工產(chǎn)品，選有適合的原料煤就會(huì )產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。我國以煤焦油為原料生產(chǎn)的瀝青, "炭黑;炭素材料，等煤種齊全為開(kāi)展各種煤化工項目創(chuàng )造了條件，尤其.等。煤炭特殊性的使用必然也是煤化工的范疇，也要做好前期煤質(zhì)適應性研究，同時(shí)要保護、高附加要以相關(guān)煤化工技術(shù)的發(fā)展為前提。值地利用好“稀缺”煤種資源，鼓勵煤化工用原料因此，在煤化工用煤的選擇上應注意，經(jīng)洗選煤使用“劣質(zhì)煤”資源，建議應制訂相關(guān)標準,規后能作為煉焦用的1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等范煤化工用煤。主要煉焦煤種原則上不應作為煤炭氣化、煤炭液化用中國煤化工南通人， 研究員，博土煤。具有特殊性質(zhì)或用途的稀缺性煤炭資源原則上不研YHCN M H G長(cháng)，主要從事媒化工技應作為煤炭氣化、煤炭液化用煤。具有特殊性質(zhì)或術(shù)工作用途的稀缺性煤炭資源應進(jìn)行高附加值開(kāi)發(fā)利用。(收稿日期: 2008-04-08)3