煤質(zhì)變化對殼牌粉煤氣化工藝的影響

諸葛杰源 湯吉祥

摘 要：文章闡述煤質(zhì)的參數(shù)變化對殼牌粉煤氣化裝置的影響，并根據(jù)這些影響采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)；殼牌粉煤氣化；措施

中圖分類號：TQ546 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0169-02

殼牌粉煤氣化工藝目前在國內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛。通過實際運行，我們發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)的變化對殼牌粉煤氣化爐的影響很大，它不僅對整個氣化爐的能耗、物耗有影響，而且還影響整個殼牌粉煤氣化爐的安全連續(xù)穩(wěn)定運行。由于我國地大物博，各地大大小小的的煤礦數(shù)不勝數(shù)，各地的煤礦的煤質(zhì)參數(shù)又各不相同，因此煤質(zhì)的波動很難避免。正因如此，研究煤質(zhì)的變化就有了非常重要的作用。通過對原煤各種參數(shù)變化的分析，搞明白煤質(zhì)變化對氣化爐運行所帶來的各種影響，并采取相應(yīng)穩(wěn)定煤質(zhì)的措施，以實現(xiàn)殼牌粉煤氣化爐安全連續(xù)穩(wěn)定的運行。

1 煤質(zhì)變化對殼牌粉煤氣化裝置的影響因素

1.1 粒 度

殼牌粉煤技術(shù)對粉煤粒度有著很高的要求。要是粒度過粗，在粉煤加壓輸送過程中，必然會對管道設(shè)備形成沖刷磨損，減少其使用周期。要是粒度過細，則粉煤在加壓輸送過程中容易被壓結(jié)實，進而給粉煤的運輸帶來麻煩，并且也會影響粉煤的煤循環(huán)，影響煤燒嘴的穩(wěn)定運行。所以，一般要求粉煤粒度為5～90 μm>80%。

1.2 灰 分

殼牌粉煤技術(shù)的重要原理之一就是 “以渣抗渣”，所謂“以渣抗渣”是指水冷壁外表面附著一層耐火材料，內(nèi)置金屬銷釘。生產(chǎn)中，高溫熔融下的流態(tài)熔渣，順?biāo)浔谥亓Ψ较蛳铝?，?dāng)渣層較薄時，由于耐火襯里和金屬銷釘具有很好的熱傳導(dǎo)作用，渣外表層冷卻至灰熔點固化附著，當(dāng)渣層增厚到一定程度時，熱阻增大，傳熱減慢，外表渣層溫度升高到灰熔點以上時，熔渣流淌減??；當(dāng)渣層減薄到一定厚度時，熱阻減小，傳熱量增大，渣層溫度降低到灰熔點以下時熔渣聚積增厚，這樣不斷的進行動態(tài)平衡，這樣煤的灰熔點不出現(xiàn)大的變化，氧/碳比不出現(xiàn)大的波動，水冷壁內(nèi)鍋爐水能夠正常供給，爐內(nèi)溫度就不會出現(xiàn)大幅度波動，渣層厚度在動態(tài)中相對穩(wěn)定的。這樣在正常生產(chǎn)情況下，就實現(xiàn)了“以渣抗渣”，有效保護了水冷壁不受反應(yīng)腐蝕、不受高溫?zé)g、不受熔渣磨蝕，使得使用壽命延長。實踐表明，對于液態(tài)排渣型殼牌粉煤氣化爐，飛灰殘?zhí)恳罂刂圃?%～18%。飛灰殘?zhí)窟m中，這樣才能在水冷壁上形成良好的渣層。如果飛灰殘?zhí)刻?，那么就無法在水冷壁上形成保護渣層，要不然就是形成的渣層太薄，達不到保護氣化爐內(nèi)件的效果。要是飛灰殘?zhí)刻?，則會增加整個殼牌氣化裝置的物料損耗。

1.3 灰熔點

殼牌粉煤氣化爐內(nèi)溫度大概在1 450℃～1550 ℃，一般殼牌氣化爐操作溫度要比原料煤的灰熔點大概高120 ℃左右。因此要求原料煤的灰熔點一般<1 350 ℃。要是灰熔點太低，容易使得氣化粉煤的碳轉(zhuǎn)化率偏低，可能還會致使氣化爐水冷壁上不能正常掛渣，影響氣化爐的安全連續(xù)穩(wěn)定運行。對于低灰熔點煤種，一般通過將幾種原煤按一定比例配煤來提高其灰熔點。要是灰熔點太高，高過殼牌氣化爐的最高設(shè)計溫度則會給設(shè)備帶來很大的安全隱患，那么就要通過加入助熔劑（石灰石），以改變?nèi)墼阅埽乖厦旱幕胰埸c<1 350 ℃或更低（對應(yīng)于

1 450 ℃～1 550 ℃的氣化溫度），從而保證正常的渣流動性。在對某種類煤進行氣化之前，技術(shù)部門必須確定采用助熔劑的添加量?！斑^助熔”，亦即加入過量助熔劑，會造成爐渣粘度上升，過多助熔劑比助熔劑不足更糟。

1.4 原料煤水分

原料煤中水分含量高低對粉煤的研磨和運送有很大的影響。原煤中水分含量過高，研磨出同樣負荷的原煤所需要的燃料氣會增多，增加物耗，而且易導(dǎo)致粉煤在運送過程中結(jié)塊，形成堵塞，影響生產(chǎn)；粉煤水分含量高的話，在運送跟存儲的過程中還容易結(jié)塊，引起煤閥波動，嚴(yán)重時還會使得煤閥無煤下來，危及煤燒嘴的穩(wěn)定運行。因此，殼牌粉煤氣化工藝要求煤中水分越低越好，原則上要求不超過10%為宜。

1.5 結(jié)渣積灰

殼牌粉煤氣化爐出口合成氣是通過四個中壓蒸汽發(fā)生器和一個中壓蒸汽過熱器來冷卻降溫的。如果灰渣的結(jié)垢特性較強，則易導(dǎo)致中壓蒸汽發(fā)生器和中壓蒸汽過熱器結(jié)垢，從而降低合成氣冷卻器水冷壁的換熱效果，使得合成氣冷卻器出口溫度偏高，嚴(yán)重時會危及整個氣化裝置的安全運行。運行時，如果發(fā)現(xiàn)煤的氣化具有較高的結(jié)渣趨勢，則增加激冷比率，以避免激冷管、輸氣管及過熱器有太高的結(jié)垢率。

1.6 原煤含硫量

對于殼牌粉煤氣化工藝來說，原煤中存在的硫是有害物質(zhì)，它會腐蝕管道設(shè)備，造成合成氣外漏，殘留在管道壁上的硫，遇到高溫還可能引發(fā)自然，發(fā)生火災(zāi)，對安全生產(chǎn)存在嚴(yán)重威脅。原煤中存在的硫分進入到合成氣后，亦會對下游的凈化系統(tǒng)帶來影響，對于非耐硫變換來說，合成氣中含硫高還容易引發(fā)催化劑中毒，對安全生產(chǎn)帶來不小的隱患。此外，氣化反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫如果外漏還會對人身安全帶來極大的危害。所以，一般情況下，原煤中的含硫量盡量越低越好。

1.7 揮發(fā)分

揮發(fā)分是煤加熱后揮發(fā)出的有機質(zhì)及其分解產(chǎn)物，能大致代表煤的變質(zhì)程度。一般而言，揮發(fā)分越高，煤化程度越淺。煤質(zhì)越輕，反應(yīng)活性越好，對氣化反應(yīng)越有利。但由于殼牌粉煤氣化工藝采用高溫氣化，氣體在爐內(nèi)的停留時間比較短，以氣固所之間的擴散反應(yīng)是控制碳轉(zhuǎn)化的重要因素，因而對煤粉粒度要求較高，而對揮發(fā)分及反應(yīng)活性要求不是很嚴(yán)格。殼牌粉煤氣化要求原煤的揮發(fā)分不大于30%。

2 穩(wěn)定煤質(zhì)的措施

2.1 加強原煤采購源頭管理

加強源頭管控，確保原煤質(zhì)量堅持從源頭抓起，強化選礦環(huán)節(jié)管控。對原料煤礦的出礦數(shù)據(jù)認真分析，并與數(shù)據(jù)庫中以往的數(shù)據(jù)進行比對，看煤質(zhì)是否有變化。盡量選擇煤質(zhì)較為穩(wěn)定的大礦作為氣化爐的入爐煤種來源礦，以確保生產(chǎn)穩(wěn)定。同時對選煤礦的各種細節(jié)嚴(yán)格管控，做到有據(jù)可查。

2.2 優(yōu)化配煤穩(wěn)定煤質(zhì)

加強配煤的穩(wěn)定均勻性很多時候，原料煤種不止來自一個煤礦，可能有2～3個煤礦，這時候就需要通過按合適的比例把這幾種原煤配在一起，為保證煤質(zhì)的穩(wěn)定，務(wù)必做到幾種原煤的均勻混合。

2.3 加強原煤分析工作

通知分析人員每天定時對原煤采集取樣，對采集的原煤樣品及時分析，及時匯報數(shù)據(jù)給操作人員。

2.4 做好原煤的轉(zhuǎn)運和篩選

原煤從煤礦拉到廠里后，要及時做好轉(zhuǎn)運工作，期間要避免被雨水淋濕，進而使得原煤含水偏高，還要避免跟其他煤堆混合引起原煤二次污染。在用皮帶輸送到磨煤單元的時候，要及時進行篩選，把原煤中攜帶的各類雜物濾掉，以保證粉煤輸送順暢。

2.5 做好原煤數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作

了解以往進廠原煤的各種表征參數(shù)，對每一批次進廠原煤的煤質(zhì)參數(shù)及時記錄和統(tǒng)計，逐步形成完整的原煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫，以供日后查詢。

2.6 建立煤質(zhì)管理體系，實現(xiàn)規(guī)范化管理

為實現(xiàn)煤質(zhì)管理規(guī)范化，采取全員參與、齊抓共管的方法，從根本上把住煤質(zhì)關(guān)。利用每周的安全活動、班前會、黨員活動等形式，向廣大員工講清提高煤質(zhì)、提高企業(yè)經(jīng)濟效益以及員工收入的重要意義，使員工轉(zhuǎn)變輕質(zhì)量的觀念，從而調(diào)動員工抓煤質(zhì)、提效益的積極性，形成了全公司人人抓煤質(zhì)的良好氛圍。

3 結(jié) 語

煤質(zhì)的各種表征參數(shù)，體現(xiàn)了煤質(zhì)的各種特性，煤質(zhì)是否穩(wěn)定決定了氣化爐是否能夠安全連續(xù)穩(wěn)定地運行。因此，在了解了煤質(zhì)的各種特性后，通過采取相應(yīng)的措施來穩(wěn)定煤質(zhì)，進而保證氣化爐能夠安全平穩(wěn)地運行。

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