Shell粉煤气化工艺煤灰熔融性探析

介绍Shell粉煤气化工艺中飞灰的形成过程及其特性,对煤灰的熔融性进行探析并提出稳定气化炉运行的操作建议。煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关,还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配比及燃烧气氛等。     

石灰石添加量对黄陵煤灰熔融特性的影响

针对渭河煤化工集团公司气化炉水煤浆加压气化中使用的高灰熔融性黄陵煤,研究了助熔剂石灰石对改善黄陵煤灰熔融特性的作用,讨论了水煤浆中石灰石添加量、灰成分酸性度、煤中灰分对灰熔融性温度的影响。结果表明,石灰石可有效改善黄陵煤的高灰熔融特性,石灰石添加量与煤灰中CaO含量及酸性度相关,确定工况下适宜的石灰石添加量为1.8%～2.5%。     

配煤对煤灰熔融性及黏温特性的影响

宁东地区煤种灰熔融温度和灰黏度均较低,是影响宁东煤化工基地大型气流床气化技术长周期稳定运行的关键因素,用X射线衍射分析(XRD)、Factsage软件、灰熔融温度测定仪和高温黏度测定仪探讨煤灰高温灰化过程中的矿物演变,研究配煤对宁东煤矿区配煤灰熔融特性及黏温特性的影响规律。结果表明,配煤比例与灰熔融特性、灰黏温特性均呈非线性关系。石槽村样煤(SM)与麦垛山煤样(MK)质量比为2∶8时,配煤的灰熔融温度为1 300℃,灰黏度5 Pa·s,基本满足德士古气化炉用煤的煤质要求,该配煤比例下高温灰的矿物组成主要是石英。可见通过配煤可以有效改善煤灰熔融及黏温特性。     

气化煤质特性指标的检测对壳牌煤气化装置稳定运行的影响

分析了壳牌煤气化工艺对煤质的适用要求,详细分析了水分、挥发分、灰分、硫和固定碳、煤灰成分及灰熔融性,配煤煤灰粘度特性等煤质特性指标对壳牌气化炉工艺的影响,应提供准确的气化煤煤质特性检测指标,以指导气化炉工艺稳定、经济运行.     

低灰熔融性神华煤干煤粉气化

神华煤具有灰分低、硫含量低、挥发分高、发热量高、水含量高的特点,但灰熔融性低于1200℃。采用Shell气化炉加工低灰熔融性神华煤时,出现了气化炉膜式水冷壁不挂渣,合成气冷却器结垢严重,干合成气飞灰过滤器滤芯频繁断裂,碳转化率低,CO变换催化剂失活等问题。通过在气化原料煤中掺混10%左右的高灰分、高灰熔融性的神华乌海高硫煤,使混合原料煤的灰熔融性高于1250℃。配煤后彻底解决了上述问题,装置运行良好。     

配煤煤灰熔融特性模拟研究

煤灰熔融特性是影响液态排渣气化炉运行稳定性的重要因素,高熔点煤会造成气化炉排渣困难,从而导致气化炉非计划停工。为了将高灰熔融温度的朱集西煤应用于液态排渣的SE-东方炉,利用热力学软件Factsage,研究朱集西煤、神华煤、门克庆煤及朱集西-神华配煤、朱集西-门克庆配煤的煤灰熔融特性,包括全液相温度、灰渣矿物组成及煤灰黏度的变化规律。朱集西-门克庆配煤和朱集西-神华配煤的完全熔化温度分别为1 390℃和1 400℃,配煤灰熔融温度并不是单纯2种煤的灰熔融温度加和; 800℃时2种配煤中堇青石和钙长石含量较高,900℃时朱集西-神华配煤灰中出现少量尖晶石;朱集西-神华配煤在黏度为25 Pa·s时的温度为1 400℃。结果表明,朱集西-门克庆配煤可满足SE-东方炉入炉煤的煤灰流动温度要求,但其在SE-东方炉正常操作温度下灰渣黏度较大,无法顺利排出;朱集西-神华配煤在有效降低灰熔融温度的同时,改善了灰渣的黏温特性,与主体煤朱集西煤相比,灰渣黏度为25 Pa·s时的温度降低100℃,渣型由"塑性渣"变为"玻璃渣",适用于SE-东方炉。朱集西-神华配煤中熔融温度低的堇青石和钙长石含量较高,钙长石和尖晶石形成低温共熔体,是配煤灰熔融温度低的主要原因。     

石灰石对Shell煤气化的影响

Shell煤气化是当前先进的第二代煤气化工艺,属熔渣、加压气流床气化工艺。煤的灰分、结渣性、灰熔融性等煤质特性对Shell煤气化装置的稳定运行发挥着重要作用。为保证气化炉能顺利排渣,对于高灰熔点的煤,通过添加助燃剂来改变煤的熔融特性成为煤气化工艺的重中之重。探讨了石灰石作为廉价的助燃剂对Shell煤气化的影响。结果表明:添加石灰石后,可降低煤的灰熔融性温度,从而降低了煤灰粘度,降低了煤灰结渣性,保证了装置的稳定运行。     

石灰石降低煤灰熔融性温度在华鹤公司的研究

GE水煤浆气化炉对煤的灰熔融性温度有严格的要求,鉴于华鹤公司GE气化炉用煤灰熔融性温度高于设计值的现状,以石灰石作为助熔剂,通过改变石灰石的添加比例,考察了石灰石对降低煤灰熔融性温度的影响。结果表明,综合考虑石灰石对灰水系统、煤的成浆性能等影响,以8%的石灰石添加比例可将灰熔融性温度降到1 300℃以下,满足气化要求;提出在实际运行中,可尝试逐步降低石灰石的添加比例,使气化温度低于灰熔融性温度,以减少系统灰含量。     

配煤对降低高灰熔融性煤的三元相图分析

采用2种低灰熔融性温度煤对一种高灰熔融性温度煤进行配煤降低煤灰熔融性温度的研究。依据相平衡理论分析了配煤降低高灰熔融性温度煤的熔融特性。研究表明:配煤可以有效的降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度,其灰熔融性温度变化并不与配煤比例成线性关系,而与相应的三元相图液相线温度具有很好的相似性,三元相图同样适用于混煤灰的熔融特性研究。在相图的三元低温共晶点和二元共晶线附近灰的熔融温度随灰成分的变化比较显著,且低于周围灰成分的灰熔融性温度,相图理论可以很好的对配煤降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度进行理论分析。     

煤的成分对Shell煤气化工艺操作的影响分析

河南龙宇煤化工有限公司的气化装置使用的是先进的粉煤加压Shell气化炉,其采用以煤粉为原料、液态形式排渣、气流床加压气化的工艺技术。虽然Shell气化炉对煤种适应性较广,对高灰分与高灰熔点(1 500℃)的煤种都能很好地气化,但长期运行实践表明,煤种的变化对Shell气化炉的稳定、经济运行存在不同程度的制约,特别是煤的灰分含量、灰熔融性、灰渣黏温特性、水分、灰分、元素含量、发热量等,其指标的高低对Shell气化炉的运行影响较大,只有通过配煤,找出适合气化炉的煤种,才能保证长周期、稳定运行。     

高硫石油焦掺配LY煤气化实验研究

文章选择了RZ石油焦和LY煤为实验原料,将RZ高硫石油焦与LY煤进行配煤并添加KZ1#助熔剂,借助哈氏可磨性测定仪、智能灰熔融性测定仪、高温旋转粘度计以及热分析仪,进行灰熔融性、煤灰粘温特性、哈氏可磨性、热重分析等方面进行研究,结果表明:RZ石油焦和LY煤按照一定的配比混配后,可磨性指数减小;添加KZ1#助熔剂后,灰熔融温度可以降至1350~1400℃;在气化炉正常操作温度1400℃以上能够达到顺利排渣;且添加助熔剂后反应性指数明显升高等特性,均验证了高硫石油焦作为气化原料的可行性。     

煤灰分及CaCO3对鹤岗煤灰熔融性和黏温特性影响研究

针对鹤岗煤灰熔融性温度高,无法满足德士古水煤浆气化工艺煤灰流动温度(FT)低于1 350℃的要求,以鹤岗龙煤(LM)和鹤翔煤(HM)为研究对象,考察了浮选前后灰分对煤灰组成的影响,分析了助熔剂CaCO_3对煤灰熔融特性和黏温特性的影响。结果表明:随着浮选煤灰分的降低,煤灰中SiO_2含量及ω(SiO_2)/ω(Al_2O_3)降低,煤灰FT升高;CaCO_3的加入可有效降低煤的灰熔融性温度,当CaCO_3加入质量分数为4%时,可使LM和HM煤灰熔融性温度均达到德士古气化炉操作温度的要求;LM和HM煤经过浮选降低灰分后,通过添加一定比例的CaCO_3,可有效调控煤灰的流动性,高温下煤灰渣类型由结晶渣转化为玻璃体渣,适宜的操作温度下液态排渣温度范围较宽,灰渣流动性能够较好地满足气流床气化炉对液态排渣黏度的要求。     

配煤、助熔剂对毕节煤灰熔融特性温度的影响研究

为提高毕节地区煤炭气化和燃烧的性能,研究了配煤和助熔剂对毕节煤灰熔融性温度的影响。在毕节地区织金煤、修文煤和金沙煤中,分别按一定比例添加CaO、Fe_2O_3两种助熔剂,并在织金煤中选用高灰熔融性温度的煤与低灰熔融性温度的煤相配,来测定添加助熔剂和配煤对煤灰熔融特性温度的影响。研究结果表明:CaO添加比例从3%到12%,煤样的灰熔融性温度先降低后增大;Fe_2O_3添加比例从5%到20%,煤样的灰熔融性温度始终呈下降趋势,Fe_2O_3助熔效果较好;低灰熔融性温度的煤与高灰熔融性温度的煤相配,能有效降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度。     

干煤粉气化炉原料煤掺配高硫石油焦气化适应性研究

针对目前高硫石油焦利用率低的问题,选取两种典型高硫石油焦（JL、US）分别与AQ006煤掺配,考查了掺配两种焦的可磨性、灰熔融特性、黏温特性、CO2反应性,并进行了气化模拟计算。结果表明：两种石油焦具有低灰、低挥发分、高硫、高发热量等特点,且两种焦在不同掺配比例下,配煤的可磨性指数均高于80,是优质的粉煤气化配煤原料。AQ006煤分别掺配两种焦的灰熔融温度均高于1500℃,添加石灰石可有效降低掺配质量分数25%JL焦和US焦（焦∶煤=1∶3）的配煤灰熔融温度至1 400℃以下,且在石灰石质量添加量为6%时,两种掺配焦的高温灰渣黏度在2～25Pa.s的温度区间都高于200℃,满足Shell气化炉操作要求。与单独JL焦、US焦相比,配煤的CO2反应性显著提高。模拟计算结果表明掺配石油焦加助熔剂方案与中国石化安庆分公司Shell气化炉现用配煤方案相比,有效气产量增大,比氧耗和比煤耗有所下降。     

Shell粉煤气化装置优化配煤方案研究

为减少对DTM煤的依赖性,实现去DTM化战略目标,开展了Shell粉煤气化装置优化配煤方案的试验研究,从配煤之灰熔融性、煤灰化学组成、灰渣粘温特性三方面入手对配煤方案进行优选,优化后的用煤方案进行工业性试烧验证,并采集工业生产数据进行技术经济指标分析。实践表明:PSM∶MM=1∶3方案,灰熔融温度在1 400℃以下,硅铝比大于1.8,操作区间较宽(100℃),有利于气化炉操作;气化炉负荷基本相同时,去DTM用煤方案粗煤气产量增加4.28%,有效气产量增加2.50%,1 000 m~3有效气煤耗降低3 kg、氧耗降低23 m~3、生产成本降低129.25元,该用煤方案可带来较好的经济效益。     

碱性氧化物对煤灰熔融特性影响的研究进展

准东煤中的钠、钙含量较高,导致在燃用过程中锅炉受热面发生严重的结渣。煤灰的结渣问题与煤灰的熔融特性密切相关,灰中碱性氧化物对灰熔融特性具有重要的影响。本文综述了碱性氧化物对煤灰熔融特性的影响。现有的研究表明,添加Na_2O可以显著降低灰熔融温度,钠长石、霞石等低熔点含钠矿物质的生成及其形成的低温共熔体是灰熔融温度降低的主要原因。灰中K_2O主要以伊利石的形式存在,对灰熔融温度的影响较小。随灰中CaO和MgO含量的增加,灰熔融温度具有先降低后升高的变化趋势,矿物质熔点的变化是灰熔融温度变化的主要原因。灰中Fe_2O_3的存在形式与反应气氛有关。在还原性气氛下,铁主要以FeO的形式存在,铁橄榄石、铁尖晶石等含铁矿物质容易形成低温共熔体,使灰熔融温度降低。未来应着重研究碱性氧化物对准东煤灰熔融特性影响的机理,开发抑制准东煤结渣的高效添加剂。     

配煤和添加助熔剂降低淮南煤灰熔点的实验研究

淮南矿区煤炭资源虽然富足,但按照GB/T219-2008《煤灰熔融性的测定方法》对淮南煤的煤灰熔融性测定,淮南矿区高灰分煤较多,灰熔融性温度基本都高于1500℃,无法直接用于液态排渣的气化炉。为了让淮南的高灰分煤能够应用于Texaco气化技术,本文研究了配煤和添加助熔剂对高灰熔点淮南煤煤灰熔融特性的影响。实验结果表明,配煤和添加助熔剂均能降低淮南煤灰熔点。SH煤的配煤效果要好于YM煤。添加60%的SH煤可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。FHD#和KZ5#助熔剂的助熔效果要好于KZ1#和KZ19#。5%FHD#和KZ5#的添加量可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。     

高硅铝煤和高钙铁煤配煤对灰熔融温度的影响

虽然新能源技术发展迅速，但未来很长一段时间我国能源主体仍以煤炭为主。高钙高铁煤是我国重要的煤炭资源，分布广泛，其灰熔融温度较低，不可直接应用于气流床气化炉。因此，以高钙高铁煤(MO)为研究对象，选择高硅铝煤(Y4)调控高钙高铁煤(MO)的灰熔融温度(T_AF)。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)和FactSage热力学软件探讨了高硅铝煤调控高钙高铁煤灰熔融特性的变化机制。研究表明，随Y4配比增加，混合灰样的灰熔融温度逐渐增加，且当Y4混配比例为40%～50%时，混合灰样的流动温度(T_F)为1 354～1 389℃,T_F符合气流床气化炉液态排渣要求；XRD和FactSage结果表明，随Y4含量增加，低熔点矿物质逐渐消失，钙长石等稳定硅铝酸盐矿物质的生成是导致灰熔融温度升高的主要原因，从三相图中发现随Y4混配比例的增加，灰样中的矿物质由黄长石明显转变为钙长石；FT-IR显示随Y4配比的增加，灰样中的Si—O向高频区移动，且在900～1 000 cm^-1...     

基于配煤矿物组成对煤灰熔融特性的影响研究

选取两淮煤矿具有代表性的2个煤样,分别与低灰熔融温度HM150煤进行相配,并通过X-射线衍射(XRD)对实验配煤煤样及其灰样中矿物组成以及相对百分含量作了分析,探讨了矿物种类及其相对百分含量对煤灰熔融温度的影响。研究得出:两淮煤其煤灰熔融温度过高的主要原因是其含有大量的高岭石和石英等矿物,石英、高岭石含量越高,煤灰熔融温度越高。配煤改善煤灰熔融温度的主要原因是它改变了原煤中的矿物组成。如要满足工业GE气化炉的运行要求,淮南煤和淮北煤均要配入比例高于50%的HM150煤。     

稻壳灰对神木煤灰熔融特性的影响研究

采用灰熔点测试仪与Fact Sage软件相结合对低灰熔点神木煤与稻壳混合灰样的熔融特性进行了研究。研究表明:生物灰能够有效改变混合灰的熔融特性,稻壳灰配比小于10%时会使混合灰熔融温度降低,当配比大于20%时,灰熔点迅速上升; Fact Sage软件模拟解释生物质灰对神木煤灰熔融特性的调控行为。