煤的适应性对水煤浆加压气化工艺的影响

广东化工2014年第18期www.gdchem.com第41卷总第284期煤的适应性对水煤浆加压气化工艺的影响周涛,雷鹏(蒲城清洁能源化工有限责任公司,陕西蒲城715500[摘要]从煤的适应性角度分析原料煤的发热量、原料煤的灰分含量及灰熔点、原料煤的元素组成、煤浆浓度和煤粉粒度分布以及煤的挥发分对水煤浆加压气化工艺的影响。通过国家一级标准水煤浆与以原料煤制成的水煤浆特性的对比,表明红柳林煤矿的烟煤是合适的水煤浆加压气化工艺用煤。[关键词]煤的适应性;水煤浆加压气化:烟煤;影响[中图分类号TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2014)18-006602Effects of Coal-water Slurry Pressurized Gasification about Coal AdaptabilityZhou Tao, Lei PengPucheng Clean Energy Chemical Co, Ltd, Pucheng 715500, China)Abstract: The factors affecting Coal-Water Slurry Pressurized Gasification are analyzed by calorific value of raw coal, ash content and ash melting point,contents of elemental, coal slurry concentration, particle size distribution and volatile content of coal pulverized from the adaptability of coal. By contrasted thestandard features with coal water slurry made by raw coal, the bituminous coal from Hong Liulin can be suitable for coal-water slurry pressurized gasificationprocessKeywords: coal adaptability: coal-water shurry pressurized gasification; the bituminous coal: influence陕、晋、蒙交界地区的煤由于化学反应性高和热稳定性好的煤的酸碱比为24,满足工艺要求。气化操作般是灰熔点特点,是很好的化工用煤。能否制备出高浓度、低黏度水煤浆,T3+50℃,熔融态灰渣的运动粘度2040Pas的煤最有利于经济满足水煤浆加压气化工艺的要求,煤的适应性是关键。文章以陕运行。鉴于炉内耐火材料承受限制,原料煤的灰熔点<1350℃,西神木红柳林煤矿的烟煤为原料煤,阐述煤的适应性对水煤浆加过高不利于气化。选择合适的煤种必须结合灰熔点温度和灰渣运压气化工艺的影响动黏度综合考虑才能确定。1煤质对水煤浆气化工艺的影响1.2煤的元素组成对水煤浆气化工艺的影响1.1煤的灰分及灰熔点对水煤浆气化工艺的影响原料煤的元素分析结果见表2。原料煤的灰性质分析见表1表2原料煤的元素分析结果表1原料煤的灰性质分析Tab 2 Element analysis of the raw coalTab. I Ash properties analysis of the raw coal项目(干基煤)煤灰性质接收基水分/wt%内在水分/wt%AlOy/wt%.18碳/wt%6801Fe2O,/w氢/wt%CaO/wt%1665氮/wt%2.10Mgo/wt%硫/wt%043TiO/wt%氧/wtPrOs/wt%0.28氯/mgkg)K,O/wt%SOy/wt%2.87含氧极性官能团对煤的成浆性主要表现在对水的吸附作用上,含氧官能团越多,煤浆浓度越低,气化率低且有效气的含量NayO/wt%0.86低。氮含量决定着灰水系统的pH和氨的生成。pH高能减轻对系统的腐蚀,但使得水中的Ca2、Mg2以碳酸盐的形式引起结垢Ty℃酸度高则对管道和设备的腐蚀也很严重;过多的氨能和生成的CO2反应形成碳酸氢铵,在低温下能堵塞变换工序的管道。过多灰分的主要化学成分是Fe2O3、SiO2、A12O3、CaO、MgO的氯离子严重腐蚀管道和设备。砷能使 Co-Mo催化剂中毒,造成NaO等。煤中的灰含量增加会增加氧气消耗,同时也增加原料煤后续系统中触媒活性降低甚至丧失。硫元素是对气化反应最为有害的元素,过多的硫以H2S和有机硫COS的形式存在,也可以与%08%,煤耗增大13%15%另外灰分含量,煤的灰分含量过渡金属如铁元素形成稳定的硫铁化合物,进而抑制催化反应或高,煤灰分产率高,在燃烧和气化过程中产生的灰渣就多,在煤灰熔融渣温度较低时,容易造成炉子结渣的现象。虽然煤质的矿2水煤浆的国家(一级)标准和原料水煤浆技术物质或灰分中的碱金属及过渡金属元素具有催化作用,但是国内用煤一般控制灰含量在7%-11%,过低的灰分含量不利于水煤浆指标对比气化工艺中以渣抗渣的目的。原料煤的灰分为1236%,可以保21煤浆浓度对水煤浆气化工艺的影响证装置能够经济运行原料煤的技术规格见表3以酸碱比定义煤的灰熔点的高低。酸碱比如表3所示,原料煤制成的水煤浆的浓度为609w%。随着=(TO2+iO2+A12O3(CaO+MgO+Na2O+Fe2O3+K2O),酸碱比在煤浆浓度升高,工艺气的有效成分增加,气化效率提高,氧耗下1.988-4.329之间的煤属易熔。碱性氧化物含量越多,灰熔点越低降。煤浆的粒」酸性氧化物含量越高,灰熔点越高。通过添加含碱性氧化物的助中国煤化工为媒粒在炉中的停密切相关。较大的颗熔剂,降低煤的熔点。一般加入石灰石来降低煤的灰熔点。原料料粒离开喷嘴后,表面积又与颗料CNMH或拉短,另一方面,比,以墨叮廓啊结果必然使小颗粒的[收稿日期]201407-09[作者简介]周涛(1986),男,陕西华县人,硕土研究生,主要研究方向为煤炭化工。2014年第18期广东化工第41卷总第284期www.gdchem.com转化率高于大颗粒。煤浆浓度增加1%,工艺气体含量增加05%以上向。表3水煤浆的国家(一级标准和原料水煤浆技术指标对比Tab3 Standards of coal water slurry(level D)and indicators technical of coal water shut the raw coal国标要求原料水煤浆的技术指标浓度>66.0平均粒度/u<50灰分Acwm%<6.00%硫分 St. cwm%<0.35发热量/(MJKg2)>19.5272挥发分vda%>30.0030.38熔融温度/℃稳定性3个月不发生不可恢复性硬沉淀稳定22煤浆的粒度对水煤浆气化工艺的影响有609%的煤浆浓度,发热量为27.2MJKg,煤浆具有良好的流水煤浆的流变性是影响水煤浆雾化喷燃性能的重要因素。在变特性,,煤浆颗粒分布适宜,灰分含量<13%,发热量高水煤浆制备时,希望其静态黏度较大以防止沉淀,动态时有较低煤浆的灰熔点<1350℃,稳定性好,是合适的水煤浆气化工艺的黏度,煤浆的粒度大小和级配关系到煤浆的粘度,直影响煤浆煤的触变性、稳定性和雾化燃烧效果。符合这种要求的流体为屈服假塑性体5。其要求煤浆粒度为238mm。粒度大小影响传热速度和气化效率参考文献煤浆含固量过高,粒度过细,有利于气化效率的提高;但煤]席文洪,唐卫兵.65MPa水媒浆气化工艺特点及运行大氮肥,2000(6):427429般在0609ms,>09m5时对管道腐蚀严重:反之,煤浆浓度2孙凤伟,煤气化技术研究与发展辽宁化工,2010,395:527528过低,粒度过大,一方面使发热量降低,气化效率低,另外还会影响煤的成浆性及稳定性,颗粒易于析出6[4]郭树才.煤化工工艺学M].北京:化学工业出版社,201223煤的挥发分对水煤浆气化工艺的影响[5]周明松,邱学青,王卫星,水煤浆分散剂研究进展煤炭转化,2004煤的挥发分含量与含水量相关。一般而言,挥发份的含量则27(3):12-16影响煤的有效气产率。挥发分越高,煤化程度越浅,反应性越好,[6]郑宝祥.灰渣粘温特性对德士古液态排渣气化运行的影响J渭化科技对气化反应越有利。当挥发份在25%5%时,内在水分最低;>2001,7(2):1-430%时内在水随挥发份的增加而增加;当>40%时,增加较快;[门许世森,张东亮,任永,大规模煤气化技术[M]北京:化学工业出版<20%时,随着挥发分的降低而增加社,20063结语[8]张晓慧,王晓东.浅谈煤质对多元料浆气化工艺的影响门2008,3(2)36-38.煤的反应性、成浆性、灰熔融温度是的主要指标。水煤浆气化对煤质适应性较广,除褐煤、泥煤及热值低(本文文献格式:周涛,雷鹏.煤的适应性对水煤浆加压气化工艺于22.94MJKg,其它粘结性煤、含灰量较高的石油焦粉、烟煤均的影响[J].广东化工,2014,41(18):66-67)可作原料。如表3所示,以红柳林烟煤为原料煤制成的水煤浆具(上接第55页表5动态实验表4缓蚀实验Tab 4 Corrosion inhibitor腐蚀速污垢沉积年污垢热药剂编号配方K=2腐蚀率K=3腐蚀率K-腐蚀率材质率/(mma)速率/mcm阻(m2Kw2)配方1007100.0310碳钢管000703.42x10配方20.0365铜管配方30.0049000230.0019配方4000420.00200.0015以取得良好的缓蚀阻垢效果。各项指标均完全满足循环水系统的从表4可以看出,配方的腐蚀率随浓缩倍数的增加呈现降低要求,可以达到磷系药剂相同的处理效果。替换后药剂循环水总趋势。配方3和配方4均表现出较好的缓蚀性能m33与杀菌剂配伍性实验的要求。上述结果表明,本实验低磷水处理剂配方完全可以取代由上面缓蚀阻垢实验配方筛选初定配方TS50301为30原有的高磷含量的水处理剂在工业生产中使用。mgL,Ts-503为20mg/L,考察此药剂配方与现场应用效果良好的氧化型杀菌剂TS-821和非氧化型杀菌剂TS-809的配伍性。其参考文献中TS821投加剂量控制余氯<0.5mgL,TS809投加浓度为120(1]王旭升,空调循环水的化学处理门工业水处理,2007,23(8)3637缓蚀阳垢剂的缓蚀性能和阻垢性能均未受到影响,阻垢率2齐东子.散开式循环冷却水系统的化学处理M.北京:化学工业出版99%以上。由此说明该配方与杀菌剂配伍性良好。34动态模拟试验结果[3]鲁梁.水处理药剂及材料使用手册DM].北京:中国石化出版,2000根据静态实验结果,对选定的配方进行了动态模拟实验,试110验方法按照《冷却水动态模拟试验方法》(HGT2016-1991)进行(本文文献格式:杨喻,王宝良,康红欣.中央空调低磷水处理剂实验用水为天津自来水,进口温度32℃,出口温度42℃,加热的研究应用[.车蒸汽温度100℃,循环水流速1.0ms,投加TS-50301为30mg/LTS-503为20mg/L,投加氧化性杀菌剂TS-821,日常控制余氯<中国煤化工0.5pm,冲击性投加Ts809至浓度120ppm,浓缩倍数控制在CNMHG3.5倍左右,实验时间360小时。结果如下表5