原料煤的性質(zhì)對Shell煤氣化工藝操作的影響

2009年10月Oct.2009第32卷第5期Vol.32 No.5原料煤的性質(zhì)對Shell煤氣化工藝操作的影響胡長(cháng)勝(大唐能源化工有限責任公司，北京，00000摘要介紹煤質(zhì)以及煤灰的性質(zhì)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(guān)鍵詞原料煤性質(zhì)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(shí)間一長(cháng),極可以氣化從無(wú)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(zhì)特性對Shell煤氣化裝置的穩定、經(jīng)濟運行起著(zhù)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,穩定原料煤質(zhì)是和coS。硫含量過(guò)高，會(huì )增加后系統煤氣的凈化煤氣化生產(chǎn)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(guò)濾器壓差高。1.5 固定碳.1煤質(zhì)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(méi)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(jīng)濟性,影響氣化負荷及煤氣響較大,煤濕度過(guò)大,會(huì )造成堵料,影響生產(chǎn)，且根組分,特別在換煤種過(guò)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(chǎn)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(zhì),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(jīng)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(chǎn)能力;同時(shí)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(zhì),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(wú)多大影響，但其中某些組分含量過(guò)1.3 揮發(fā)分高會(huì )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(zhì)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(chǎn)物,它是反映煤的變質(zhì)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(xué)化I I.藝專(zhuān)業(yè),現在大唐能源化上有限責任公同一個(gè)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(huà):13911762938。第5期胡長(cháng)勝.原料煤的性質(zhì)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(guò)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(xué)組成相關(guān)的-一個(gè)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(diǎn)關(guān),但生產(chǎn)實(shí)踐表明灰熔點(diǎn)并不能完全反映煤在越高。煤灰中鐵的化合價(jià)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(diǎn)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(zhì)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(huì )使灰的熔融點(diǎn)比半還原性條件下(鐵以FeO量有很大的關(guān) 系,這就說(shuō)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(diǎn)有關(guān)外,還與煤中的灰Al2O3 .SiO2生成一種低熔點(diǎn)的二價(jià)鐵與鋁的硅酸分含量有較大的關(guān)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(diǎn)約結渣,不好氣化,但經(jīng)洗煤降灰后,結渣性良好,實(shí)100~ 150心。如果灰熔點(diǎn)過(guò)高,勢必要求提高氣踐證明氣化時(shí)也不易結渣?；瘻囟?從而影響氣化爐的運行經(jīng)濟性。因此灰熔渣的黏度是反映結濟指數的一個(gè)重要指熔點(diǎn)低對氣化排渣有利。對高灰熔點(diǎn)的煤,- -般標,而“臨界黏度"下的溫度高低是結清性的一個(gè)可以通過(guò)添加助熔劑來(lái)改變煤的熔融特性,以保重要控制參數,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(guò)一-定流體變?yōu)榧偎苄怨腆w,形成結渣。的含量之后就會(huì )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(huì )使煤灰熔3原料煤的選擇及更換煤種點(diǎn)升高。從較簡(jiǎn)單的施特諾K系數判別法來(lái)計綜上所述,為了增加裝置運行的經(jīng)濟性和操算石灰石的加入量:K = (SiO2 + Al2O3)/(Fe2O3 +作的穩定性,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(zhì)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(jiàn)表2.3。出于經(jīng)濟或煤的供應考慮,許多煤氣化廠(chǎng)希l。表1鶴壁煤煤灰組成望運行期間能夠在幾個(gè)煤種之間切換,事實(shí)證明，即使是2個(gè)最佳操作溫度區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(shí)現平穩切換。荷蘭Buggenum電六礦53.35_ 4.87 28.17 1.42 3.8廠(chǎng)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(chē)8次,其中5次都是更換煤種過(guò)程中停的車(chē)。1)添加Ca0%量:(52.56 + 28.64)%/(4.5+所以在更換煤種時(shí),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(shí)調整氧煤3)添加石灰石量(按石灰石中含CaCO3 為比,將中國煤化工區域之內,保90%計算):9.36/90% = 10.4,則每100t煤中需添.護好才HCNMHG實(shí)現平穩切換加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,曾平穩的實(shí)現了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未做太大的改變,但在一次鶴壁八礦煤向一混并穩定煤質(zhì),根據計算結果配比均勻加入適量的煤轉換的過(guò)程中,由于兩煤種之間煤質(zhì)及灰質(zhì)差石灰石,根據工況調整好氧煤比的情況下,維護好別較大,加上氧煤比調節不及時(shí),造成氣化爐渣口關(guān)鍵設備及尤備機動(dòng)設備的安全運行,還是能夠堵渣口壓差高而跳車(chē)。實(shí)現穩定長(cháng)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2009年5月.石化產(chǎn)業(yè)振興規劃出臺,將煤制天然氣列為煤化工的五類(lèi)示范T程之一,并指出要重點(diǎn)抓好現有的示范工程。盡管?chē)覍γ褐铺烊粴忭椖康膶徟?肖持非常謹慎的態(tài)度,至今為止仍然沒(méi)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(gè)領(lǐng)域的巨大投資熱情絲毫未減。自2008 年以來(lái).各大能源企業(yè)在煤制天然氣領(lǐng)域掀起千化億投資大戰。目前國內規劃的煤制大然氣項目已經(jīng)有近10個(gè),合計產(chǎn)能約為2x 10°mr/a,任何一個(gè)皆斥資逾百億。我國能源結構的特點(diǎn)是富煤少油貧氣,從宏觀(guān)上講.以煤為原料生產(chǎn)天然氣,將會(huì )作為L(cháng)PG(液化石油天然氣)和常規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(kāi)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(chǎn)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(zhuān)家認為,我國現在的煤炭需求量已經(jīng)相當巨大.而內地的各大煤礦卻出現了煤炭資源緊張的局面。各大煤礦已經(jīng)沒(méi)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(jīng)尤煤叮采.還有1/3的煤井出現斷層,13個(gè)國家級煤炭基地也出現了煤炭資源緊張的局面。如果煤炭主產(chǎn)區還集中在山西.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(gè)煤炭霸主的內蒙占的煤炭產(chǎn)得出來(lái)卻運不出來(lái).對國家大量依靠煤炎的能源現狀是個(gè)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(lái)這個(gè)問(wèn)題。據統計,新疆淮東煤電煤化工業(yè)園區現已引發(fā)超過(guò)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(chǎng)的基礎上.通過(guò)資產(chǎn)重組成立的股份制民營(yíng)企業(yè),是一一個(gè)以生產(chǎn)化肥為主的化T.企業(yè)。重慶華強硫酸磷銨裝置節能降耗技改項目總投資約1.4億元,計劃包括兩項內容:-是對現有設備老化、.能耗高的80kt硫鐵礦制酸裝置實(shí)施技術(shù)改造.使之達到120k/a 硫酸的生產(chǎn)能t”其對珈1ienL.硒--銨裝置進(jìn)行技術(shù)改造.新增120kt磷酸二銨裝置.同時(shí)對磷酸系統進(jìn)行改造。技改中國煤化工舊采用國內成熟、可靠、先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，選用國產(chǎn)自動(dòng)化程度高的設備,在現有生產(chǎn)，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