Shell粉煤氣化裝置混配使用俄羅斯煙煤總結(jié)

李 卓，王貴順，宋星星，葉蓮祥，王 建，王 磊

(中石化巴陵分公司，湖南岳陽 414003)

岳陽中石化殼牌煤氣化有限公司SCGP煤氣化裝置位于煤資源匱乏地區(qū)，所用原料煤均需從省外長途運(yùn)進(jìn)，運(yùn)營成本較高，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。2012年以來，為克服原料煤資源緊張、煤質(zhì)不穩(wěn)定、單一煤種不適應(yīng)Shell干粉煤氣化技術(shù)等困難，岳陽中石化殼牌煤氣化有限公司成功研發(fā)了二元和三元混煤技術(shù)，使入爐粉煤煤質(zhì)更加穩(wěn)定，更容易滿足SCGP工藝的入爐煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步降低用煤成本，提高上下游經(jīng)濟(jì)效益，公司于2017年成功開發(fā)了新煤種——俄羅斯煙煤B，同時開發(fā)了專用配方山西無煙煤A∶俄羅斯煤B(質(zhì)量比1∶1，下同)。試運(yùn)行期間，氣化爐運(yùn)行穩(wěn)定，各單元參數(shù)能穩(wěn)定控制在合適范圍內(nèi)，灰渣排放基本通暢，碳轉(zhuǎn)化率高。

1 煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

俄羅斯煙煤B具有中灰熔點(diǎn)、低硫、低灰分、高揮發(fā)分、高硅鋁比、中氧化鐵含量、低氧化鈣含量、高鉀鈉含量等特點(diǎn)。與之配對的組分為山西無煙煤A，具有中硅鋁比、低氧化鐵含量、低硫、高灰分、高灰熔點(diǎn)、產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)[3-5]。入爐粉煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(含石灰石)：水分Mad≤2%，灰分Aad在15.0%～21.0%，灰熔點(diǎn)(FT)在1 390～1 410 ℃。煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

注：山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤理論煤質(zhì)數(shù)據(jù)(不含石灰石，軟件計(jì)算)

2 氣化模型建立

由表1可以看出：與入爐粉煤標(biāo)準(zhǔn)相比，山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配得到的混煤，其灰熔點(diǎn)較高，需要添加石灰石來滿足入爐煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。添加不同比例的石灰石后，試驗(yàn)測定混煤灰熔點(diǎn)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用黏溫模型軟件計(jì)算得出渣完全液化時的溫度Tliq，T250指黏度 25.0 Pa·s 對應(yīng)渣溫度，T20指黏度2.0 Pa·s對應(yīng)渣溫度，最低氣化溫度=Max(Tliq，T250)+150。不同比例的石灰石混配后相關(guān)數(shù)據(jù)對比如表2所示。

從表2可以看出：隨著石灰石添加比例的增加，操作窗口減小，而FT降低。

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)粉煤的氣化模型模擬的氣化爐運(yùn)行參數(shù)如表3所示。

表2 不同比例石灰石混配后相關(guān)數(shù)據(jù)對比

從表1至表3可知：山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)粉煤的硅鋁比為1.89、氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.94%，添加3.0%石灰石后灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.4%、灰熔點(diǎn)FT為1 410 ℃，操作空間250 ℃，渣口和渣屏堵塞風(fēng)險(xiǎn)低，灰中鉀、鈉含量中高，十字吊架堵塞風(fēng)險(xiǎn)中高，總體符合入爐煤的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以試用；但試用過程需監(jiān)控粉煤灰組成，與氣化模型結(jié)果進(jìn)行對比，適當(dāng)調(diào)整氧煤比、氣化爐蒸汽產(chǎn)量、石灰石添加比例和水氧比。

表3 模型模擬的氣化爐運(yùn)行參數(shù)

3 試用后評估

在平均有效氣負(fù)荷96.3%的情況下，裝置穩(wěn)定運(yùn)行6 d，測試了山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤投用后的相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)分別在單煤入場和混煤入爐時進(jìn)行了對應(yīng)項(xiàng)目分析，其原煤工業(yè)分析和入爐粉煤灰分析數(shù)據(jù)分別見表4和表5。

表4 原煤工業(yè)分析數(shù)據(jù)

表5 入爐粉煤灰分析數(shù)據(jù)

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤在經(jīng)歷了1個周期試用后，主要運(yùn)行參數(shù)如下：合成氣冷卻器入口溫度712.2 ℃，氧負(fù)荷19.90 kg/s，氧煤比0.832，水氧比0.047，氣化爐計(jì)算溫度為1 624 ℃，氣化爐小室蒸汽產(chǎn)量4.13 kg/s，合成氣出口溫度316 ℃，十字吊架壓差8.36 kPa，有效氣負(fù)荷96.3%，合成氣中CO2體積分?jǐn)?shù)2.39%、CH4體積分?jǐn)?shù)130×10-6。

4 結(jié)語

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤添加3%石灰石混配后，煤質(zhì)穩(wěn)定，灰中氧化鐵含量低，氧化鈣含量適中，符合入爐煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行期間，氣化爐壓力穩(wěn)定，渣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，飛灰中殘?zhí)己康?。不考慮循環(huán)使用濾餅時，碳轉(zhuǎn)化率較高(達(dá)96.9%)，氣化污水合格率100%。粉煤灰分中鈉、鉀含量相對較高，本次運(yùn)行期間合成氣冷卻器壓差略有上漲。最終生產(chǎn)實(shí)踐證明，此次俄羅斯煙煤試燒是成功的。

參考文獻(xiàn)

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