德士古水煤浆加压气化的几个重要影响因素

2014年第5期內蒙古石油化工德士古水煤浆加压气化的几个重要影响因素谢冰,张勇(神华包头煤化工有限责任公司甲醇中心内蒙古包头014010)摘要:介绍传统德士古水煤浆加压气化技术气化工艺,结合某厂德士古气化装置的情况探讨德士古水煤浆加压气化的几个重要问题关键词:原料煤;助溶剂;煤浆浓度;氧煤比;操作压力;烧嘴中图分类号:TQ546.2文献标识码:A文章编号:1006-7981(2014)05-0055-02德士古水煤浆加压气化作为第二代煤气化技单位产品合成气的氧气消耗要增加6%~7%,相应术,有其独特的优越性,但也存在某些方面的局限,地,原料煤消耗也要增加,同时还会影响气化炉耐火我们理应对其影响因素进行探究,以便更好地指导砖使用寿命。实验和生产实践证明灰熔点低的煤,生产。下面我们就从原料煤、配煤及助熔剂、水煤浆其灰渣的粘温特性不一定就好浓度及粒度、氧煤比、气化炉操作压力和气化炉主要2配煤和助熔剂部件等方面着重进行探讨在原料煤灰熔点较高、灰渣粘温特性较差时,我1原料媒的选用们可以对入炉煤采用混配的方法,配人灰熔点低、灰根据德士古水煤浆加压气化技术的特性,在原渣粘温特性好的煤,以达到降低灰熔点,改善灰渣粘料煤的选用上,应特别注意以下几点:①原料必须定温特性的目的。另外,还可以通过添加一定的助熔剂点供应,这样煤质才能稳定,操作才容易控制,系统来降低灰熔点,提高熔渣的流动性。我们常用的助熔才能得以稳定运行。②发热量要达25.12MJ/kg(一剂是碳酸钙(石灰石),石灰石的添加量有一个最佳股的烟煤都能达到这个要求),越高越好。③挥发分值。这是因为石灰石高温下分解出的CaO在灰渣含量越高,越有利于德士古气化反应,增加煤气产石灰石体系中起着双重的作用:它作为氧化剂破坏。优化指标为vdaf>37%。④固定碳含量越高越了硅聚合物,使粘度和熔点降低;与此同时,又形成好。⑤选用含内在水份较低的煤,这样水煤浆的浓度了高熔点的原硅酸钙(其纯物质在2130℃下熔融)。可以制得高一些。根据经验,最高内在水分Mad≤在大量添加石灰石的情况下,该物质又升高了体系8%为宜。⑥选用的原料煤成浆性要好,这样制得的的熔点温度和粘度,故添加石灰石不是愈多愈好。另水煤浆才具有浓度高、表观粘度低、流动性好和稳定外,还要考虑石灰石的添加会使水煤浆的粘度和析性好的性能。⑦煤中的灰含量越低越好。煤中的灰水率有所增高,使水的硬度有所增高。分是不直接参加气化反应的情性物质,但在煤气化3水煤浆浓度及粒度时要消耗热量用于灰分本身的熔化,使氧耗增加。根3.1煤浆浓度据有关资料介绍,在同样气化压力、温度、水煤浆浓水煤浆浓度是德土古水煤浆气化的一个基本条度和有效气体产率等条件下,原料煤中灰分含量增件所谓水煤浆的浓度是指煤浆中煤的质量分数,该加5%,氧气消托增加3.5%~4.5%,煤耗要增加6%浓度与煤炭的质量、制浆的技术密切相关。需要说明10%。另外,原料煤的灰含量增加,水系统的灰含的是,水煤浆中的水分含量是指全水分,包括煤的内量也会随之增加,造成渣水处理系统灰垢严重,影响在水分通常使用的煤也并不是完全干的,一般含有系统的长周期稳定运行。因此,在一般情况下,宜选5%~8%甚至更多的水分。灰分含量低的煤,有利于节约能耗,降低成本,但3.2煤浆粒度经过技术经济比较,有时灰分含量稍高的煤也是可煤浆的粒度对碳的转化率有很大影响。因为煤以采川的。一般要求不高于15%~20%。⑧宜选用粒停留的时间和固一气反应的比接触面积与颗粒尺低灰熔点的煤,以煤灰流动点T4(还原性气氛下)<寸密切相关,较大的颗粒离开烧嘴后,在反应区的停1300℃的煤最为合适。煤的灰熔点高,气化炉的操作留时间比小颗粒的停留时间短,而且,颗粒越大气固温度就要相应提高。气化炉操作温度每提高100℃,相的接触面积减小,这双重的影响结果是使大颗粒收稿日期:2013-12-2056内蒙古石油化工2014年第5期煤的转化率降低,导致灰渣中的含碳量增大。6.1烧嘴(喷嘴)综上所述,就单纯气化过程而言,似乎水煤浆的烧嘴是德士古气化炉的心脏设备,烧嘴有不同浓度越高、煤浆粒度越小,越有利于气化。但实际生的结构,一般都采用三流道式烧嘴。它由三根同心而产过程中,不得不考虑煤浆的输送和煤浆在气化炉沿轴渐缩的喷管组装而成,氧气走中心管和外环隙,中的劣化,因为浓度越高粒度越小,粘度就越大,输中心管约导人15%氧气,外环隙约导人85%氧气,水送和雾化也就更困难,煤浆浓度一般控制在60%~煤浆走内环隙,氧气和水煤浆并流入炉在外喷嘴上70%粒度小于0.5mm,70%以上为14~60m在工设有冷却水套和冷却盘管,以减少因热辐射可能导业规模的条件下,煤浆粘度是其浓度和粒度的制约致烧嘴变形的热应力作用烧嘴的设计、制造及其安因。工业上采川添加表面活性剂来降低其粘度,但装高度,直接影响到烧嘴雾化性能、火焰刚性及长其作川并不是无限的。度、合成气有效组成、炉子寿命及其经济效益等表面活性剂是一种两亲分子,由疏水基和亲水6.2激冷环基两部分组成。在水煤浆中,表面活性剂的亲水基伸激冷环是气化炉的重要内部构件,激冷水通过入水中,而疏水基端却被煤粒的表面吸引对煤粒起激冷环上与径向成一定角度的喷水孔喷出,在激冷到很好的分散作用。水煤浆用的表面活性剂多选择环折流挡板的作用下,沿着下降管内壁旋转均布下芳烃类中与煤结构相近的物质这样可以在煤的表流,形成的水膜不仅有效地保护下降管不被高温气面更好地吸附。总之,德士古水煤浆加压气化的收益流及熔渣烧坏,而且也逐渐降低气体温度。但在实际明显受到水煤浆浓度和粒度的影响。生产中,由于激冷环垢堵及大颗粒灰渣堵塞等原因4氧煤比而使下降管及激冷环本身烧坏的现象也是发生过纸煤比是德士古水煤浆加压气化最重要的工艺的。目前,对于激冷环垢堵及大颗粒灰渣堵塞所采取条件,它对碳的转化率起决定性的影响碳转化率和的措施是定期酸洗、加激冷水过滤器、人工疏通等。反应温度随氧煤比的增大而显著增高;冷煤气效率在这些措施中,尤以人工疏通最为彻底,但由于激冷和产气率随氧煤比的增大先逐渐增高然后又逐渐环的安装位置及本身的结构特点使人工疏通的劳下降,出现最大值;二氧化碳的含量和比煤耗随氧煤动强度很大。另外,激冷环的尺寸大小相应决定着渣比的增大先逐渐下降,然后又逐渐增高出现最小口的大小,影响着气化炉反应室中气体的返混程度,值;比轼耗随氧煤比的增大而逐渐增大;甲烷含量随而返混又对有效气体成分产生直接影响例如,当渣氧煤比的增大而逐渐下降。另外,再考虑到烧嘴和耐口堵渣时,返混增强,有效气体成分上升2%~3%,火砖的使用寿命等因素,德士古水煤浆加压气化的旦消渣,有效气体成分又降到原有水平。收益将随着氧煤比的增大而先增后降,出现一个拐7績束语点。据此,可确定一个最佳轲煤比。在实际生产中以上只是对德士古水煤浆加压气化部分影响因应尽量靠近最佳氧煤比操作。当实际氧煤比低于最素的简单分析还不是很全面。在这里还要恳请广佳氧煤比时,要适当加氧(或减煤浆);当实际氧煤比大专家和工程技术人员共同努力,使我国的煤气化高于最佳氧煤比时,要适当减氧(或加煤浆),以使其技术水平跃上一个新台阶,从而实现更好的经济、社靠近最佳氧煤比会和环境效益5气化压力德士古水煤浆加压气化的操作压力可分中压[参考文献](<4.0MPa)和高压(<8.5MPa)两种众所周知,德[1]王旭宾.高灰熔点煤的气化[]煤气与热力,上古水煤浆加压气化的最大优点是节省煤气的压缩1990,(12)费川。山于气化反应是增容反应,在加压气化过程[2]史建辉.德士古气化炉的运行[J]西部煤化中,压缩氧比在常压气化压缩煤气要经济得多。工,2003,(1)另外,提髙操作压力能使碳与气化剂接触更紧[3]王旭宾.德士古煤气化工艺烧嘴的探讨[],煤密,能增强烧嘴的雾化效果,从而提高碳的转化率,气与热力,1997,(6)其转化率可达98%~99%,而常压气化只有93%~[4]许令启德士古煤气化技术改造的几个思路95%;提高操作压力可使气流速度降低,更有利于煤[J].中氮肥,2003,(3)气中灰渣分离,其分渣效率可达93%~95%提高操[5]郑宝祥,浅谈德士古气化炉稳定运行的要点作压力能提高气化强度,从而提高单炉生产能力。[J].西部煤化工,2003,(1)气化炉主要部件