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    德士古水煤漿氣化工藝對煤種的要求
    作者:管理員    發布于:2013-03-20 09:40:33    文字:【】【】【
    摘要:簡單明了的介紹了德士古水煤漿氣化工藝對原材料煤的各項指標的要求

    1)總水分

       總水:包括外在水分和內在水分

        外在水分是煤粒表面附著的水分,來源于人為噴灑和露天放置中的雨水,通過自然風干即可失去。外在水分對德士古煤氣化沒有影響,但如果波動太大對煤漿濃度有一定影響,而且會增加運輸成本,應盡量降低。

        內在水分是煤的結合水,以吸附態或化合態形式存在于煤中,煤的內在水分高同樣會增加運輸費用,但更重要的是內在水分是影響成漿性能的關鍵因素。內在水分越高成漿性能越差,制備的煤漿濃度越低,對氣化時的有效氣體含量、氧氣消耗和高負荷運行不利

    2)揮發份及固定碳

        煤化程度增加,則可揮發物減少,固定碳增加。固定碳與可揮發份之比稱為燃料比,當煤化程度增加時,它也顯著增加,因而成為顯示煤炭分類及特性的一個參數。

        煤中的揮發份高,有利于煤的氣化和碳轉化率的提高,但是揮發份太高的煤種容易自燃,給儲煤帶來一定麻煩。

    3)煤的灰份

    灰份雖然不直接參與氣化反應,但卻要消耗煤在氧化反應中所產生的反應熱,用于灰份的升溫、熔化及轉化?;曳莺新试礁?,煤的總發熱量就越低,漿化特性也較差。根據資料顯示,同樣反應條件下,灰份含量每增加1%,氧耗約增加0.7%-0.8%,煤耗約增加1.3%-1.5%。

    4)煤的灰熔點、灰渣黏溫特性及助熔劑

       1)、煤灰的熔融性習慣上用4個溫度來衡量,即煤灰的初始變形溫度T1,軟化溫度T2,半球溫度T3,和流動溫度T4,煤的灰熔點一般是指流動溫度,它的高低與灰的化學組成密切相關。

    SiO2、Al2O3、CaO、和Fe2O3組分約占灰份組成的90%-95%,它們的含量相對變化對灰熔點影響極大,一般認為,灰份中Fe2O3、 CaO、MgO的含量越多,灰熔點越低; SiO2、Al2O3含量越高,灰熔點越高。

    2)、灰渣黏溫特性是指熔融灰渣的黏度與溫度的關系,熔融灰渣的黏度是熔渣的物理特性,一旦煤種確定,它只與實際操作溫度有關,熔渣在氣化內主要受自身的重力作用向下流動,同時流動的氣流也向其施加一部分作用力,熔渣的流動特性可能是牛頓流體,也可能是非牛頓流體,這主要取決于煤種和操作溫度的高低。為了順暢排渣,專家認為熔渣行為處在牛頓流體范圍內操作比較合適,一旦進入非牛頓流體范圍區,氣化爐內容易結渣。

         水煤漿氣化采用液態排渣,操作溫度升高,灰渣黏度降低,有利于灰渣的流動,但灰渣黏度太低,爐磚侵蝕剝落較快,液態排渣爐氣化zui佳操作溫度以灰渣的黏溫特性而定,一般推薦高于煤灰熔點30-50℃。

    3)、助熔劑

       由于材料耐熱能力的限制,如果灰熔點高于1400℃的煤還要采用熔渣爐氣化,建議使用助熔劑,以降低煤的灰熔點。根據煤質中礦物質對灰熔點影響的有關研究表明,添加適當助熔劑降低酸堿比,可有效降低灰熔點。

       一般選用氧化鈣或氧化鐵作為助熔劑。因為它們是煤的常規礦物組成,幾乎對系統沒有什么影響,流動性與一般的水煤漿相同,加入后又能有效改變熔渣的礦物組成,降低灰熔點和黏度。加入量視灰渣成分不同及向火面耐火材料的構成合理選擇。

       在選擇煤種時,宜選擇灰熔點較低的煤種,這可有效地降低操作溫度,延長爐磚的使用壽命,同時可以降低氧耗、煤耗和助熔劑消耗。

    5)、發熱量

        是煤的主要性能指標之一,其值與煤的可燃組分有關,熱值越高每千克煤產有效氣量就越大,要產相同數量的有效氣體煤耗量就越低。

    (6)元素分析

        煤中有機質主要由碳、氫、氧、氮、硫五種元素構成,碳是其中的主要元素。煤中的含碳量隨煤化程度增加而增加,氫和氧含量隨煤化程度加深而減少,氮在煤中的含量變化不大,硫則隨成煤植物的品種和成煤條件的不同而有較大的變化,與煤化程度無關。

        氣化用煤希望有效元素碳和氫的含量越高越好,其他元素含量越低越好。

    1)氧含量。一般在10%左右,對氣化過程沒有副作用。

      

    2)硫含量。

         大部分生成硫化氫和硫氧化碳,其中硫化氫會對設備和管道產生腐蝕。已有用戶使用過含硫量達5%的煤種,發現對氣化裝置影響不大。煤中含硫量的多少對后續的酸性氣體脫除和硫回收裝置影響也較大,因此要求煤中的可燃硫含量要相對穩定,以便選擇正確的脫硫方法。

    3)氮含量。

         煤中的氮含量決定著煤氣中氨含量和冷凝液的PH值。冷凝液中氨含量高,PH值高,可減輕腐蝕作用。但生成過多的氨,在低溫下會與二氧化碳反應而形成堵塞。引起故障,同時PH值升高,極易引起碳酸鈣結垢,因此應正確考慮氮含量的影響,以利用于合理選擇設備材質、平衡系統水量。

    4)砷含量

         煤中砷含量在0.5-176μg/l范圍。隨煤種變化差異很大。雖然煤中砷含量不高,但砷可以以揮發態單質轉化到粗煤氣中,進入變換催化劑床層后與活性組分Co、Mo形成比較穩定的化合物,使催化劑失去活性,造成不可恢復的慢性中毒。

         研究表明當變換催化劑中砷含量達到0.06%時,其反應活性即開始下降,達到0.1%時基本失去全部反應活性。因此煤中的砷含量越低越好。

    5)氯含量

        氣化反應后氯有一部分隨固體渣排出裝置,另一部分溶滯于工藝循環水中,當氯含量過高時會對設備和管道造成腐蝕,特別是對于不銹鋼材質,工藝運行中應予以適當控制。

    6)可磨指數

        哈氏可磨指數表示煤的可磨性,是指煤樣與美國一種粉碎性為100的標準煤進行比較而得到的相對粉碎性數值,指數越高越容易粉碎。煤的可磨指數決定于煤的巖相組成、礦質含量、礦質分布及煤的變質程度。易于破碎的煤容易制成漿,節省磨機功耗,一般要求煤中的哈氏可磨指數在50-60以上。

    7)煤的化學活性

        煤的化學活性指煤在一定溫度下與二氧化碳、水蒸汽或氧反應的能力。我國采用二氧化碳介質與煤進行反應,測定二氧化碳被還原成一氧化碳的能力,還原率越高,活性越大,煤的反應活性越強,它與煤的炭化程度、灰份組成、粒度大小以及反應溫度等因素有關。反應活性高,有利于氣體質量、產氣率和碳轉化率的提高。

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