氣化型煤的生產(chǎn)

2013年6月化肥工業(yè)29氣化型煤的生產(chǎn)陳家仁(煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工分院北京100013)摘要概述了無(wú)機黏結劑型煤有機黏結劑型煤和復合黏結劑型煤生產(chǎn)技術(shù)。在型煤生產(chǎn)中,要考慮煤本身的變質(zhì)程度、彈塑性等特點(diǎn),合理選用黏結劑和生產(chǎn)工藝是提高型謀質(zhì)量的保證。最后指出,近年來(lái)氣流床氣化技術(shù)取得了較大的發(fā)展,但鑒于固定層氣化技術(shù)固有的特性，今后還有相當的存在空間,為型煤技術(shù)的發(fā)展造就了美好的前景。關(guān)鍵詞型煤黏結劑應用Production of Formed Coal for GasificationChen Jiaren( Bejing Research Institute of Coal Chemistry , China Coal Research Institute Beijing 100013)Abstract A survey is given of the production technology of inorganie binders, organic bindersand compound binders for formed coal. In the production consideration is to be given to thecharacteristics of the coal itself, viz, degree of modification and elastoplasticity , and rational selectionof binders and production technology are the assurance for improving the quality of the formed coal. Itis fnally pointed out that the entrained bed gasification technology has grown greatly, but the fixed bedgasification process has intinsic features, and there is still space for its existence in future, bringingup magificent prospects for the growth of the formed coal technology.Keywords formed coal binders use能,它與煤的變質(zhì)程度有關(guān)。彈塑性大的煤在成1氣化型煤的生產(chǎn)型時(shí)不易被壓密實(shí),所需的黏結劑耗量大且制取按成型方法,氣化型煤的生產(chǎn)可分為無(wú)黏結的型煤強度較差。如接近貧煤的山西陽(yáng)泉、河南劑成型和有黏結劑成型2種,分別應用于不同的新密等地的無(wú)煙煤和山西長(cháng)治高平等地的貧煤就煤種。屬于此類(lèi)煤。這類(lèi)煤在熱解時(shí),因氣體析出會(huì )使對年輕褐煤,如德國黑水泵廠(chǎng)和澳大利亞使煤粒表面形成裂紋,造成型煤熱強度下降,不利于用的高水分含量褐煤,采用高壓無(wú)黏結劑成型制生產(chǎn)出高質(zhì)量的型煤。取的煤磚,長(cháng)期應用于魯奇氣化爐工業(yè)生產(chǎn)中。.1 有機黏結劑型煤但無(wú)黏結劑的高壓成型技術(shù)不適合我國變質(zhì)這是一種表面黏結劑的型煤,利用煤粒表面程度較高的褐煤，如我國呼倫貝爾的褐煤,經(jīng)干燥黏附的黏結劑粘結成型。有機黏結劑中的灰分很后壓力成型的煤磚強度較差,很難用于液渣排灰少,不會(huì )增加型煤的灰分。除瀝青外,此類(lèi)黏結劑的魯奇氣化爐。大多為水溶性物質(zhì),尤其是堿性物質(zhì)還具有一定在通常采用的有黏結劑的型煤生產(chǎn)中,可按的吸潮性,通常須將型煤進(jìn)行干燥,除去其中的水黏結劑的性質(zhì)分為有機黏結劑、無(wú)機黏結劑和復分,以保證型煤的冷態(tài)強度,故也被稱(chēng)為不防水合黏結劑3類(lèi)。型煤。煤的彈塑性對煤的成型也有較大影響。所謂有機黏結劑的種類(lèi)很多,如紙漿濃縮廢液糠煤的彈塑性是指煤受壓后在壓力解除時(shí)的回彈性醛渣廢液、腐植酸鹽類(lèi)溶液、淀粉堿處理液羧甲30化肥工業(yè)第40卷第3期基纖維素、聚乙烯醇和焦油瀝青等。其中采用較的生產(chǎn)成本。廣的是由風(fēng)化煤制取的腐植酸鹽類(lèi)黏結劑型煤;1966年,唐山煤研所曾生產(chǎn)了一批用焦作無(wú)由于羧甲基纖維素和聚乙烯醇價(jià)格較貴,通常用煙煤粉加瀝青制成的型煤,型煤的冷強度和落下作輔助添加劑，添加量較少;瀝青黏結劑的添加量強度都很好,在洛陽(yáng)拖拉機廠(chǎng)煤氣站的3M-21型為6%~8%(質(zhì)量分數),但會(huì )增加型煤的揮發(fā)氣化爐中進(jìn)行了試驗。結果因氣化爐轉鼓加煤機分,使用時(shí)容易產(chǎn)生污染,因此較少應用。有一定的溫度,導致型煤在此處軟化,強度變差,1.1.1腐植酸鹽類(lèi) 黏結劑型煤人爐的型煤粉碎嚴重，護內氣化狀況惡化;帶出的該類(lèi)型煤生產(chǎn)技術(shù)由煤炭科學(xué)研究總院北京煤粉、瀝青堵塞氣化爐后部洗滌塔內的竹算層,導煤化所于1973年開(kāi)發(fā)研究成功,在廣東、河北等致試驗工作無(wú)法進(jìn)行。廣東紫金縣某鋼鐵廠(chǎng)用無(wú)地的小合成氨企業(yè)推廣應用,取得了很好的效果。煙煤加瀝青生產(chǎn)的型煤經(jīng)干餾后,在高爐煉鐵中腐植酸原料取自于風(fēng)化煤,當時(shí)選用游離腐植酸的應用十分成功。含量較高的大同風(fēng)化煤,加入氫氧化鈉和氨水溶目前，因瀝青價(jià)格較貴,故可用黏結性較強的液制得腐植酸鈉或腐植酸銨。黏結劑中的腐植酸煙煤來(lái)代替。但黏結性煙煤必須在較高溫度下才質(zhì)量濃度為30~60mg/mL,烘干后制得含水質(zhì)量能產(chǎn)生膠質(zhì)體,使冷壓成型的型煤達到一定的冷分數<2%的型煤,其冷態(tài)強度很高(比如,京西強度,保證其干餾前不會(huì )破碎。山西、寧夏、沈陽(yáng)煤、廣東四望嶂煤等年老無(wú)煙煤生產(chǎn)的型煤冷態(tài)等地的技術(shù)人員進(jìn)行過(guò)這方面的試驗工作?？箟簭姸瓤蛇_980 N/球以上,焦作、晉城等中年.熱壓型煤是將無(wú)煙煤粉與黏結性較強的煙煤無(wú)煙煤生產(chǎn)的型煤冷態(tài)抗壓強度可達686 N/球),粉分別快速加熱,然后按一定比例混合，熱壓成型能很好地滿(mǎn)足水煤氣氣化爐的生產(chǎn)要求。除了黏制成型煤。20世紀60年代，福建廈門(mén)海滄的一-結劑制備要求能達到濃度值外,對煤球的生產(chǎn)應家新法煉焦企業(yè)曾用當地的無(wú)煙煤與湖南邵東的做到“兩千、一均勻、壓密實(shí)”。兩干:①制取煤球煙煤粉混合熱壓成型生產(chǎn)了-批氣化型煤,在湖的煤粉要干,以保證--定量的液體黏結劑能加入南株洲玻璃廠(chǎng)的煤氣爐中進(jìn)行生產(chǎn)性試驗,取得而又能使成型煤料的水分含量符合成型的最佳水較滿(mǎn)意的效果。無(wú)煙煤的比例是70% ~ 80% (質(zhì)分(- -般質(zhì)量分數為9% ~ 10% )要求;②型煤一量分數),加熱溫度600~700C;邵東煙煤粉的定要干透,- -般要求含水質(zhì)量分數<2%,以保證.配比為20%~30%(質(zhì)量分數),加熱溫度300~:型煤的冷態(tài)抗壓強度。均勻:黏結劑與煤要混合350 C。2種煤料混合后的溫度為~ 500 C ,此時(shí)均勻。壓密實(shí):壓制成的型煤應有一-定的強度,防煙煤粉產(chǎn)生的膠質(zhì)體把無(wú)煙煤粉粘結在- -起,用止濕煤球破碎。對于表面黏結劑來(lái)說(shuō)，煤粉的表型煤機前的預壓成型機先將煤料預壓成扁形的條面性質(zhì)對型煤的強度會(huì )產(chǎn)生影響,長(cháng)期堆放的無(wú)帶狀，再由臥式型煤機壓制成型煤。煤料的快速煙煤粉因表面氧化,制得的腐植酸黏結劑型煤強加熱采用旋風(fēng)簡(jiǎn)加熱器。度低于相同未經(jīng)過(guò)氧化的無(wú)煙煤粉。鞍山熱能研究所在熱壓型煤方面進(jìn)行過(guò)大量目前,腐植酸黏結劑型煤技術(shù)已在湖南、湖北的研究工作,也曾為內蒙古海勃灣玻璃廠(chǎng)等用戶(hù)和河南各地的氮肥企業(yè)和動(dòng)力煤氣站廣泛應用。進(jìn)行過(guò)可行性研究,但都沒(méi)有實(shí)施。其原因:①I(mǎi)1.1.2瀝青類(lèi)黏結劑型煤和熱壓型煤藝復雜,投資較高;②操作溫度范圍較窄,不易控瀝青類(lèi)黏結劑較適合于次煙煤和年輕無(wú)煙煤制，成型產(chǎn)品率較低;③系統密封要求高,尤其是粉的成型。次煙煤和年輕無(wú)煙煤在受熱時(shí)會(huì )析出加熱后的混合料的溫度較高,膠質(zhì)體析出時(shí)會(huì )產(chǎn)揮發(fā)物,易使煤粒產(chǎn)生裂紋而影響型煤的熱強度,生揮發(fā)分的污染等。此時(shí)瀝青類(lèi)黏結劑會(huì )熔化流人裂紋中,在溫度進(jìn).2 無(wú)機黏結劑型煤一步升高時(shí),形 成瀝青焦彌補其不足。但溫度1.2.1石 灰碳酸化型煤達~60 C時(shí),瀝青會(huì )軟化,使型煤強度下降,直至石灰碳酸化型煤是一種骨架型黏結劑型煤,干餾完成形成瀝青焦后強度才能恢復和加強。因依靠石灰碳酸化后形成的碳酸鈣骨架,將煤粉固此,此類(lèi)型煤有時(shí)需干餾后才能使用,增加了型煤化成型。因此,黏結劑石灰的加入量很大,一般為2013年6月陳家仁:氣化型煤的生產(chǎn)31煤量的20% ~ 25% (質(zhì)量分數) ,使型煤的灰分有粉料代替水泥用作黏結劑。水泥類(lèi)黏結劑型煤也較大的增加,質(zhì)量分數達到~40%。是骨架型型煤,養護后的水泥類(lèi)黏結劑型煤具有石灰碳酸化過(guò)程中所需的二氧化碳可采用化良好的防水性能,在水中浸泡后仍能保持良好的肥生產(chǎn)裝置變換后的變換氣,也可采用石灰窯氣。強度。這類(lèi)黏結劑用于揮發(fā)分較高的無(wú)煙煤種石灰窯氣中的二氧化碳含量較低,碳化時(shí)間較長(cháng)，(如山西高平、陽(yáng)泉、寧夏汝其溝和河南新密等地但較安全。采用變換氣時(shí),根據變換工藝的不同，的無(wú)煙煤)時(shí),生產(chǎn)的型煤往往熱耐磨強度較差，可采用常壓變換氣或加壓變換氣,各有利弊。在實(shí)際生產(chǎn)中也曾有很多失敗的經(jīng)歷。碳酸化過(guò)程中反應產(chǎn)生的水必須及時(shí)移除,因此，生產(chǎn)水泥類(lèi)型煤使用的水泥料應保存在干燥碳酸化過(guò)程又伴隨著(zhù)干燥過(guò)程，通常采用蒸汽間處，防止受潮變質(zhì);制作時(shí),應混合均勻并調整好接加熱碳酸化原料氣的方法干燥水分。為使型煤適當的成型水分(質(zhì)量分數約10%),避免壓制時(shí)的中心部位碳酸化良好,不應將型煤中的水分全產(chǎn)生過(guò)多的返料;返料應及時(shí)返回再壓制，防止料部帶走,必須保留型煤毛細孔中的水分，使二氧化中的黏結劑固化變質(zhì);養護時(shí),應使型煤表面保持碳可溶解于毛細孔的水中而進(jìn)人型煤的內部,將一定的潮濕度,防止干燥過(guò)快而影響養護效果。其中心的氫氧化鈣碳酸化。檢驗型煤中心是否碳1.3 復合黏結劑型煤酸化良好,可將型煤掰開(kāi),用酚酞試劑滴在其截面此類(lèi)黏結劑的品種繁多,從有關(guān)的專(zhuān)利中也上,以肉眼觀(guān)察被氫氧化鈣染成粉紅色區域的大可查到大量不同配方的報道,但基本成分還是前小(即未被碳酸化成碳酸鈣區域),以便改進(jìn)操作述無(wú)機、有機配料,取長(cháng)補短,或采用一些價(jià)格較條件和工藝參數。低的原料以降低黏結劑的成本或型煤的生產(chǎn)碳酸化良好的骨架型石灰碳酸化型煤的優(yōu)成本。點(diǎn):具有很好的防水性能;對煤種的成型性能不如2氣化型煤生產(chǎn)的綜合評述表面黏結劑那樣敏感;對于灰熔點(diǎn)較低的煤,由于大量的石灰存在，反而可提高型煤的灰熔點(diǎn)。在(1)氣化型煤的經(jīng)濟性氣化過(guò)程中,灰渣中大量游離氧化鈣的存在，即使氣化型煤的生產(chǎn)成本,包括黏結劑和加工費,氣化爐內結了較大的疤塊,經(jīng)過(guò)氣化劑中水蒸氣- -般在60元/t。如粉煤與塊煤價(jià)差在~100元，的作用會(huì )被逐步“消化”掉;同時(shí),氧化鈣的存在型煤生產(chǎn)應該是經(jīng)濟的。對均相水煤氣反應具有催化作用,使產(chǎn)生的水煤(2)型煤的特點(diǎn)氣中-.氧化碳含量降低,臧輕變換工段的負荷。型煤的粒度均勻,煤質(zhì)也相對均勻,有利于氣由于灰分增加,氣化此類(lèi)型煤時(shí)應加大氣化爐的化煤質(zhì)的均質(zhì)化,生產(chǎn)操作參數和生產(chǎn)過(guò)程相對出灰能力;氣化時(shí)產(chǎn)出的灰渣中會(huì )有一些類(lèi)似水較穩定。泥的沉積物,可在爐箅上設置沖水機構，以維持出型煤的反應活性?xún)?yōu)于塊煤，如潞安集團屯留灰機構的順利運行。煤型煤比屯留塊煤在二氧化碳反應性上要高近1.2.2水泥類(lèi)黏結劑型煤15%(1 100 C)。此類(lèi)型煤最早在江蘇東?；蕪S(chǎng)和浙江桐鄉一些貧瘦煤的機械強度較差,塊煤產(chǎn)率通?；蕪S(chǎng)中使用,之后又在唐山一帶的化肥企業(yè)應很低,而且塊煤的機械強度很差(如潞安、鶴璧、用。水泥的加入量約相當于煤料的10% (質(zhì)量分淮北朔里等煤) ,用此類(lèi)煤粉生產(chǎn)的型煤,其機械數),比石灰碳酸化型煤少50%。如采用耐火的強度甚至優(yōu)于塊煤,對氣化爐的運行更有利。鋁酸鹽水泥,用量可減少至約為煤料的7% (質(zhì)量(3)型煤質(zhì)量檢測方法分數) ,養護時(shí)間也可由10 d縮短至3 d,可提高在氣化型煤質(zhì)量的檢驗方法中,型煤的強度煤的灰熔點(diǎn),但黏結劑的價(jià)格比- -般水泥要高些。通常包括落下強度、冷態(tài)抗壓強度以及熱態(tài)抗壓水泥生產(chǎn)時(shí)加入的一- 些輔助材料如石膏等在強度等指標。熱態(tài)抗壓強度的測量條件與型煤在型煤制取過(guò)程中的作用不大,因此,目前的水泥類(lèi)氣化爐內氣化時(shí)的實(shí)際溫度和受流體沖擊的動(dòng)態(tài)型煤生產(chǎn)大多從水泥廠(chǎng)直接購買(mǎi)水泥熟料的磨細(下轉第59頁(yè))2013年6月陳勝軍:雙吸收低溫甲醇洗工藝應用總結59水分離塔的操作情況也直接影響甲醇的損失種情況在開(kāi)車(chē)接氣、停車(chē)切氣以及進(jìn)氣量大幅變量。當水分離塔塔釜溫度低時(shí),會(huì )降低甲醇與水化時(shí)尤其容易出現,應及時(shí)調整各處壓差穩定,保的分離效果,導致大量甲醇從底部排出。因此，日證甲醇的穩定輸送。常生產(chǎn)中應及時(shí)調整工況,使水分離塔穩定運行,3.4 系統腐蝕問(wèn)題以降低排水中的甲醇含量。另外,在停車(chē)時(shí),要關(guān)在原始開(kāi)車(chē)、系統剛接氣時(shí),排出的廢水是黑閉一些重要調節閥的手閥，尤其是高壓串低壓處色的,接氣后不久就先后出現各泵的前過(guò)濾器發(fā)的手閥，防止因閥門(mén)內漏使高壓系統的甲醇串人生堵塞,尤其是貧甲醇泵、N2汽提塔底部的富甲低壓系統,導致低壓系統部分容器滿(mǎn)液位后排入醇泵等熱區泵,過(guò)濾器頻繁堵塞。天津堿廠(chǎng)曾出火炬系統造成甲醇損失?，F2臺大型甲醇過(guò)濾器在投用1 h后就被迫切出3.3系統甲醇液位波動(dòng)系統的情況。經(jīng)取樣分析,從過(guò)濾器中清出的黑當塔器等設備的甲醇液位發(fā)生較大波動(dòng)時(shí),色粉末狀物質(zhì)的主要成分為FeS。在純的甲醇會(huì )導致自動(dòng)控制閥的開(kāi)度大幅波動(dòng),不能保證各中,CO2和H2S不會(huì )對設備和管線(xiàn)造成腐蝕,但在處甲醇量的穩定性和連續性,進(jìn)而可能導致凈化系統中有水存在的情況下,甲醇溶液中的CO2和氣指標不合格。同時(shí),液位的大幅波動(dòng)將使各泵H2S使設備和管線(xiàn)處于酸性環(huán)境中,會(huì )發(fā)生電化的出口流量大幅波動(dòng),導致電機電流不穩定。學(xué)腐蝕。在剛開(kāi)車(chē)時(shí),由于系統干燥不徹底,并且出現液位波動(dòng)的主要原因:①泵前的過(guò)濾器水分離塔的操作情況不太好,導致系統中甲醇含堵塞,導致泵加不上量,不能將甲醇及時(shí)排出。因水質(zhì)量分數在4%左右，故出現了嚴重腐蝕。為.此,日常生產(chǎn)中應隨時(shí)關(guān)注各泵的電流變化趨勢此,采取更換部分新甲醇、調整甲醇含水量等措及入口壓力的變化情況,當出現電流下降、泵人口施,降低了系統中的水分,減輕了系統腐蝕。此壓力下降的情況時(shí),應及時(shí)倒泵,防止出現空轉、外,每次停車(chē)后應對系統進(jìn)行完全再生,并減少系氣蝕現象而毀壞機泵。②由于系統中有一部分甲統設備暴露在空氣中的機會(huì ),如需檢修,應及時(shí)用醇是通過(guò)壓差進(jìn)行輸送的,當系統壓力波動(dòng)時(shí),會(huì )N2進(jìn)行置換。影響這部分甲醇的輸送,從而引起液位波動(dòng)。這(收到修改稿日期2013-01-18)010000000000100@00010D0010010000000004110四0000(上接第31頁(yè))品時(shí),固定層氣化技術(shù)在熱解段就可以通過(guò)煤的狀況相差較大，所以用熱態(tài)耐磨強度來(lái)衡量型煤熱解得到相當數量的最終產(chǎn)品或初最終產(chǎn)品。如質(zhì)量、指導生產(chǎn)會(huì )更接近氣化爐內的實(shí)際情況，因用煤來(lái)生產(chǎn)合成天然氣時(shí),加壓碎煤氣化爐的粗而更可靠。煤氣中就含有近50% (體積分數)的甲烷。從煤(4)型煤技術(shù)的前景的間接液化技術(shù)來(lái)看,用加壓碎煤氣化技術(shù)就可近年來(lái)隨著(zhù)氣流床氣化技術(shù)的發(fā)展,不少人以從煤焦油中得到近8% (質(zhì)量分數)油產(chǎn)品。而認為固定層氣化技術(shù)必將被淘汰,其理由之- -就在采用高溫液態(tài)排渣的氣流床氣化技術(shù)所得到的是這種技術(shù)需要塊狀燃料,而隨著(zhù)煤炭采集機械粗煤氣中，甲烷含量近乎為零,更無(wú)油類(lèi)組分。因化程度的提高,粉煤產(chǎn)率會(huì )不斷增加。通過(guò)多年此，固定層氣化技術(shù),特別是加壓和液態(tài)排渣的技來(lái)對氣流床氣化的實(shí)際操作，人們逐漸認識到原術(shù),今后還有相當的存在空間,為型煤技術(shù)的發(fā)展料粉煤粒度要求很細,干燥、磨煤的功率消耗也相造就了美好的前景。當可觀(guān)。尤其是以煤制天然氣和油品這類(lèi)燃料產(chǎn)(收稿日期2011-11-22);版為適應我國信息化建設,擴大本刊及作者知識信息交流渠道,本刊已被國內外文獻索引、權文摘和全文數據庫收錄,其作者文章著(zhù)作權使用費與本刊稿酬-次性給付。 如作者不同意文章被收錄，請在來(lái)稿時(shí)向本刊聲明,本刊將做適當處理?！痘使I(yè)》編輯部