灰渣粘温特性对液态排渣气化炉运行的影响

分析几种原料煤的灰渣粘温特性，阐述粘温特性差的煤种对德土古液态排渣气化炉运行的影响，提出液态排渣气化炉对原料煤灰渣粘温特性的要求。     

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。     

灰渣粘温特性对德士古液态排渣气化运行的影响

从灰渣粘温特性方面讨论对德士古煤气化的影响，分析了灰渣成份粘温特性的关系，以便根据粘温特性及灰渣成份选择原料煤种，保证德士古气化炉稳定运行。     

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。     

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。     

浅谈水煤浆气化炉用煤

介绍了水煤浆气化炉工艺流程,对煤浆特性、煤灰特性以及煤渣的黏温特性进行分析。根据前期煤炭试验的分析数据,确定采用金鸡滩煤和鲍店煤混煤进行试烧。此混煤的黏温特性区间为1 209~1 347℃,此时液态能顺畅排渣,避免了长期高温对耐火砖的侵蚀,气化炉的操作温度应控制在1 270~1 310℃。     

添加活性污泥对水煤浆气化影响的研究

考察了活性污泥的不同添加量对原料煤氯离子,灰渣粘温特性及气化工艺指标的影响,分析水煤浆气化处理活性污泥循环工艺的可行性。     

粘温特性差的原煤在航天炉中的应用探索

介绍了灰渣粘温特性对液态排渣气化炉装置运行的影响,并利用灰渣粘温特性差的原煤在航天粉煤加压气化中进行了生产应用探索。实践结果表明,航天炉能够气化灰渣粘温特性差的原煤,并实现气化装置的长周期稳定运行。     

气化对煤质的要求

介绍了气流床气化对煤质的要求,论述了煤的水分、反应活性、粒度和灰分对气化的影响。研究表明,煤的内水含量是决定煤浆性能的主要因素,灰渣的黏温曲线比灰熔点对气化炉的操作更具指导意义,选择在操作温度区间灰渣黏度变化平缓的煤种有利于气化炉的安全、平稳运行。     

航天炉煤气化对晋城煤的适应性探索

0前言航天炉一般在高于煤流动温度50~100℃状态下操作,煤的黏温特性范围一般在10~100 Pa·s。若使用高灰熔点煤,需提高气化炉操作温度,会导致氧耗增高和热效率降低,气化炉耐热结构易损坏。因此,有必要加入助熔剂或配合低灰熔点的煤混烧以改变灰分组成和调整黏温特性,从而满足气化炉挂渣和熔渣流动性的需要。     

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。     

煤液化残渣萃余物与煤共气化的灰渣特性

与煤共气化是实现煤直接液化残渣萃余物(ER)资源化利用，提升煤直接液化工程整体经济性的重要途径。气化过程灰渣的流动性是影响气化操作条件的重要参数，利用灰熔点仪、高温旋转黏度计、XRD及SEM等测试手段考察了ER与煤共气化的灰渣熔融特性、黏温特性及晶体特性，并结合壳牌气化装置入炉煤配比和操作条件，从灰化学角度确定ER的最佳掺混比例及气化操作窗口。结果表明：ER属于高灰、高铁、高钙、高硫物质，且其灰成分偏碱性，随煤中ER添加量增大，掺混后的灰分、铁含量和硅铝比逐渐增大。当萃余物质量分数超8%,全液相温度T_liq降低，但萃余物添加量超20%时，熔渣类型从玻璃渣转变为结晶渣。XRD与SEM分析结果表明钙长石的析出造成熔渣类型改变，钙长石的析出主要是因为萃余物的添加使熔渣黏度降低，熔渣中团簇的扩散能力增强，有利于结晶行为。结合Shell气化炉的操作条件及对煤灰中铁含量的要求，当萃余物添加量为10%时，共气化熔渣适合气化炉排渣，对应的排渣窗口为1 335～1 557℃。该研究结果为ER与煤共气化提供指导，提高煤直接液化流程的经济性。     

生物质与煤混合灰的熔融及黏温特性

使用灰熔点测试仪研究了稻草、玉米秸秆、棉秆3种生物质分别掺入不同比例对鲍店煤灰熔融特性的影响,并利用高温黏度计考察了3种生物质掺入比例均为10%时对鲍店煤灰黏温特性的影响。结合X射线衍射仪分析测试结果,采用热力学计算软件FactSage得到了不同温度下灰渣熔融过程中物相及渣液内固含量的变化。结果表明：3种生物质掺混比例为10%～30%时,混合灰灰熔点均随生物质掺混比例的增加而降低,在较高的掺混比例下混合灰灰熔点呈现波动性,但均未高于煤的灰熔点。掺混比例为10%时,生物质的加入一定程度上改善了鲍店煤灰的黏温特性,可使气化炉操作温度下限降低约20℃左右。钙长石的生成是造成熔渣黏度迅速增加的主要原因。     

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。     

多喷嘴水煤浆气化炉堵渣原因及原料煤粘温特性浅析

兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产项目采用多喷嘴水煤浆气化炉生产粗合成气,由于新疆煤大多不适宜作为多喷嘴水煤浆气化炉的原料煤,加之同一矿点原料煤煤质变化较大且供应量有限,3台气化炉(两开一备)反复出现激冷室渣堵、下降管烧穿、耐火砖侵蚀严重等问题,导致气化炉频繁减量、切气、停车。据新疆煤煤质特性,结合实际运行经验,剖析堵渣原因,以煤灰粘温特性作为原料煤选煤依据和气化炉操作指征等,逐渐摸索出适合多喷嘴水煤浆气化炉的煤种及配煤比例,并合理确定气化炉操作温度及操作弹性范围,实现了系统的稳定、高效、长周期运行。     

新疆高碱煤四喷嘴气化炉结渣特性研究

针对新疆高碱煤为气化原料造成气化炉堵渣的问题,以四喷嘴气化炉实际运行过程中产生的渣块为研究对象,采用扫描电子显微镜结合X射线电子能谱(SEM-EDX)、X射线荧光光谱(XRF)和灰熔点测试仪等分析了灰渣物化及矿物学特性。对新疆北山煤和牧场煤以及2种煤的混煤进行气化试验,考察了煤中矿物质高温演变行为规律。结果表明,新疆煤中矿物质具有不均一性,在高温热转化过程中,矿物质相互作用发生一系列复杂的物理化学反应,导致形成的矿物质灰渣具有多样性。采用新疆煤为气化原料时,大量灰渣在气化炉渣口处积累,形成了层状灰渣,主要由Na、Ca、Mg和Fe的硅酸盐或硅铝酸盐共熔物和Na-Al-Si-O构成。新疆煤气化后不同形态灰渣中Na含量差别较大,Na含量差异导致矿物质灰渣的黏温特性及固化温度不同。通过热力学模拟发现,Na-Si-O体系中其初始液相形成温度仅为800℃左右,随着Na_2O含量升高,其初始液相形成温度基本保持不变;混入一定量Al_2Si_2O_7后,其液相初始形成温度迅速升高至1 050℃左右。矿物质高温下发生熔融形成组分复杂的共熔物,随温度降低液态灰渣中具有高熔点的矿物质体系将结晶形成晶核,晶核迅速生长形成结晶颗粒而析出。在高温热转化过程,煤中活性Na可与石英黏土类矿物质发生反应生成低熔点的NaAlSiO_4;而Ca、Mg和Fe等与酸性矿物质反应生成具有高熔点的硅铝酸盐矿物质,在降温过程中首先从熔渣中析出,导致堵渣的发生。通过选取或调配煤种的熔渣黏温特性和灰熔融温度与气化运行参数一致可预防煤灰结渣发生。     

煤种调配对煤灰熔融特性的影响研究

针对内蒙古HL煤种煤灰酸性成分较高、煤灰黏度较大,榆林YL煤种煤灰碱性成分较高、气化操作温度区间较窄的实际情况,通过计算煤灰碱酸比,将HL与YL按1:1的比例配煤来改善煤灰熔融特性,对配煤煤灰成分、黏温特性及物相分析的结果表明,以上两种煤种通过调配,气化操作温度适中,约1 300℃,操作温度区间较宽(大于100℃),有利于气化炉液态排渣。     

新疆地区气化煤种调配实验及工业应用

针对新疆地区某煤种的气化操作温度区间较窄,气化炉经常处于高温操作,造成炉壁超温、耐火砖侵蚀严重、降温操作易形成堵渣等问题,选取合适的煤种进行了气化煤种调配实验。分析了实验煤种的性质及灰成分,计算了不同配比下混煤煤灰的碱酸比、硅铝比,通过混煤煤质分析,制定了气化煤种的调配方案:HS煤、YT煤、KG煤的配煤质量比为5∶3∶2。此配比下72 h的工业掺烧结果显示:气化炉操作温度比单烧YT煤降低约70℃;72 h内气化炉炉膛平均温度为1 331℃,平均压力为5.7 MPa;生产1 000 m3(CO+H2),平均煤耗565 kg、平均氧耗397 m3;合成气有效成分平均体积分数为80.94%、甲烷平均体积分数为108×10-6、二氧化碳平均体积分数为18.65%。     

高效助熔剂对煤灰熔融特性的影响研究

研究了高效助熔剂对皖北LE煤煤灰熔融温度的影响,对添加高效助熔剂后灰渣在高温下的矿物组成及表观形貌进行XRD和SEM分析,并与添加石灰石助熔剂的灰渣进行了对比。结果表明,高效助熔剂可显著降低煤灰熔融温度,并且在添加量仅为石灰石助熔剂1/2时,便可使LE煤灰熔融温度符合液态排渣的气化炉的要求;添加高效助熔剂后,灰渣在高温下生成的堇青石、钙长石及镁铁铝氧化物等助熔矿物,能显著降低煤灰的熔融温度,同时使灰渣表面的气孔和颗粒状物质减少,使灰渣表面变得光滑。     

气化用“三高煤”添加黏土助熔剂的研究与探讨

山西焦化集团有限公司600 kt/a烯烃项目(配套1 000 kt/a甲醇装置和现有350 kt/a甲醇改扩建一体化项目),拟选用山西"三高煤"(高灰分、高硫、高灰熔点)作为原料煤,采用GSP粉煤加压气化技术。针对高灰熔点煤难以气化的特点,尝试以黏土作为助熔剂降低"三高煤"的灰熔点,改善煤的黏温特性和煤灰的流动性。在对几种原料煤进行煤质分析及对几种助熔剂进行成分分析的基础上进行大量的试验,以确定最佳的助熔剂及其添加比例。研究表明,适当提高气化炉的操作温度,两渡煤和高阳煤添加较少量的复合助熔剂,可实现气化炉的稳定运行,且以黏土作为助熔剂成分之一,价廉易得,较选用石灰石和石英砂助熔剂更为经济。