灰分对煤气化的影响

248研究与探索Research and Exploration ·理论研究与实践中国设备工程 2020.05 (下)1 水煤浆气化装置简介中海石油华鹤煤化有限公司气化装置采用水煤浆加压气化技术，包括制浆、气化、渣水处理三个工序。

通过多年的生产研究，技术相对纯熟，不断完善工艺流程中的细节，节约成本，提高生产质量，煤气化产业未来的发展仍有很大空间。

2 灰分和灰熔点的概念2.1 灰分的来源及组成灰分是无机物，产生于煅烧的残留物或烘干的剩余物，煤气化生产过程中的灰分，是指煤样完全燃烧后剩下的残渣。

灰分主要来自煤中的矿物质。

煤中的无机矿物质经高温灼烧后，均变为金属和非金属的氧化物及盐类。

2.2 灰熔点煤灰熔融性是指煤灰在高温下达到熔融状态时的温度。

煤灰是一种多组分的混合物，没有一个固定的熔点，可以测量一个所有组分熔融的温度范围，这个温度范围就是灰熔点。

煤样在加热中，随着温度的升高，从局部熔融到全部熔融，会伴随产生一定的特征物理状态，分别为变形、软化、半球和流动。

通常用灰锥加热法测定这四个特征物理状态对应的温度来表征灰熔点。

3 灰分对气化运行的影响3.1 热量损失根据气化炉热量衡算结果（表1）可知：每吨煤，灰渣（包括残炭和灰分）带出热量为180.01MJ，是水煤气带出热量的1/20。

这部分热量损失虽不可避免，但是，可以通过减小灰分含量控制热量损失，以保证系统积累更多的热能，灰分在煤气化过程中的影响及解决方案张强（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗 154100）摘要：煤气化生产工艺过程中，由原料煤和生产过程中产生的灰分，对气化系统影响较大，如何通过煤种中含有的灰分成分和比例，进而测量灰熔点等数值，更加高效稳定的进行生产，对煤气化的发展和完善有着深远的意义。

通过对气化装置运行情况的检测和实验，进行总结。

本文通过对灰分在气化系统生产运行的影响进行分析，探讨了相应的解决办法和应对措施。

关键词：煤气化；灰分；灰熔点中图分类号：TQ541 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）05（下）-0248-02有效改善气化系统长期以来外送粗煤气温度低的问题，从而提高水汽比和变换反应效率。

关于原煤灰份对气化工艺影响的探讨水煤浆加压气化工艺是目前世界上比较先进的煤气化工艺，它具有单炉生产负荷大，可操作性强，碳转化率高等优点。

因此这套工艺倍受国内外生产厂家的青睐，也是目前国内应用最广的第三代气化工艺。

某公司从GE公司引进了这一气化技术及关键装置，经过生产实践发现，原煤灰份是影响GE气化工艺的重要因素。

基于此，本文就原煤灰份对气化工艺影响进行了探讨分析。

标签：原煤灰份；煤浆制备系统；气化系统；排渣；管道设备；渣水处理；影响原煤灰份对GE气化工艺的影响主要表现在煤浆的制备、气化的正常运行、排渣系统的正常运转、渣水系统的处理、合成气的气体组分等方面，以下就原煤灰份对GE气化工艺的影响进行具体分析一、原煤灰份对煤浆制备系统的主要影响气化工艺煤浆制备系统采用的是棒磨机开路系统。

煤浆制备系统的主要目的就是将原煤与水及添加剂一起经过碾碎混合制备出供气化使用的合格水煤浆。

原煤的灰份高低是影响煤浆品质的一个重要因素。

由于原煤中的矿物质的比重、硬度都高于煤的比重和硬度，因此，原煤中的灰份在煤浆中大部分是以较大颗粒的形式存在，且易于沉淀。

如果使用高灰份的原煤，势必使煤浆的颗粒变粗，且稳定性、流动性变差。

在使用高灰份原煤的情况下，为了保证煤浆中适合的粒度分布就必须增加磨机钢棒的填充率，调整磨机钢棒的配比。

这样既增加了磨机的电耗，同时也加剧了磨机系统设备的磨损。

另外，在使用高灰份原煤制备水煤浆时，由于比重原因，煤浆的稳定性比较差，易于产生沉淀，长期使用这种煤浆容易因为管道内沉积物过多而造成管道堵塞。

二、原煤灰份对气化系统的主要影响煤的灰份是煤中所有可燃物资完全燃烧以及煤中矿物质在高温下产生一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣，它们是金属与非金属的氧化物及盐类。

灰份在气化炉反应中是无用而有害的物资，无用是讲它不参与气化反应，有害是因为灰份在气化炉中被熔融是要消耗热能，及多消耗氧气和煤中可燃物，多产生一些CO2，熔渣还要冲刷，侵蚀向火面砖。

不同粉质对煤气化处理的影响分析【摘要】本文主要研究不同粉质对煤气化处理的影响。

在引言部分介绍了煤气化处理的意义和不同粉质的定义。

接着在正文部分分析了粉煤灰、煤粉颗粒度、煤粉燃烧稳定性、煤粉硫含量和煤粉灰分对煤气化的影响。

由此可以看出，不同粉质在煤气化过程中起着不同作用，影响着处理效果。

最后在结论部分总结了不同粉质对煤气化处理的综合影响，提出了未来研究方向建议。

通过本文的研究，可以更好地了解不同粉质对煤气化处理的影响，为相关工作提供参考和指导。

【关键词】煤气化处理、不同粉质、粉煤灰、颗粒度、燃烧稳定性、硫含量、灰分、综合影响、未来研究方向、总结。

1. 引言1.1 煤气化处理的意义煤气化是一种重要的煤炭利用技术，通过在高温条件下将煤转化为燃气，可以用于发电、炼油和化工等领域。

煤气化处理可以提高煤炭的能源利用效率，减少污染物排放，促进能源清洁化和可持续发展。

煤气化处理还可以应对煤炭资源日益紧缺的问题，有效利用煤炭资源，推动煤炭产业升级和转型。

煤气化处理对于不同粉质的煤炭有着不同的影响，不同粉质的煤炭在煤气化过程中会表现出不同的特性和效果。

研究不同粉质对煤气化处理的影响，可以为优化煤气化工艺、提高煤气化效率提供重要参考，有助于推动煤气化技术的进步和应用。

对不同粉质对煤气化处理的影响进行深入分析和研究具有重要的理论和实际意义。

1.2 不同粉质的定义不同粉质是指在煤气化处理过程中使用的不同粒度和成分的煤粉。

煤粉是煤炭粉碎后的产品，可以通过煤粉喷射到煤气化炉内进行气化反应。

不同粉质的煤粉在气化过程中会对反应速率、气化效率、产气成分等方面产生影响。

具体而言，粉煤灰是煤炭燃烧和气化后的残渣，其含量和性质影响着气化过程中的矿物组成和灰渣排放。

煤粉的颗粒度则决定了气化反应的速率和效果，颗粒度过大或过小都会影响煤气化的稳定性和产气量。

煤粉燃烧稳定性是指煤粉在气化过程中的燃烧性能，关系着气化反应的可控性和稳定性。

煤粉的硫含量和灰分含量对气化产物的硫排放和灰渣排放也有影响，需要在气化处理中加以考虑和控制。

煤中矿物质和灰分对煤利用的影响不利：1.增加运输负荷。

我国煤炭产地分布不匀称，约有70%的铁路运输力量用于煤炭运输，造成无效运输很严峻。

2. 增加煤炭消耗。

煤作为燃料时，矿物质不仅不能产生热量，且煤灰外排要带走显热，还可能夹带部分未燃煤，造成燃料损失;作为炼焦原料，灰分转入焦炭中，使焦炭固定炭削减，用量增加，生产率降低。

3. 影响生产操作条件和产品质量。

作为燃料和气化原料，低熔点灰分易造成锅炉和气化炉结渣和堵塞。

高灰煤制得焦炭强度差，某些灰成分使焦炭反应性增大，强度降低。

高硫或高磷煤炼制焦炭炼铁，使钢铁发脆。

液化时使溶剂精制煤的过滤发生困难。

碱金属和碱土金属化合物使加氢液化时使用的钴钼催化剂活性降低。

含铁化合物对煤氧化和自燃具有催化作用。

4. 腐蚀设备和装置。

煤中Pb和Bi随燃烧气体带走，沉积在金属表面产生颗粒边界脆化导致金属损伤。

黄铁矿使燃烧粉煤的锅炉炉底因发生硫化而损伤。

烟道气中含硫成分使过热器、省煤器外部腐蚀。

煤中氯离子是奥氏体钢的主要腐蚀剂。

5. 造成环境污染。

锅炉与气化炉的灰渣和粉煤灰占用大片土地，造成大气和水体污染;含硫化合物和微量汞燃烧时生成SOx、COS、H2S等有毒气体和汞蒸气造成污染，严峻时形成酸雨。

有利：1. 作为煤转化过程的催化剂。

煤中某些矿物质，如碱金属碳酸盐、碱金属氯化物、碱土金属氧化物、羰基铁、钼酸钴等是煤气化催化剂;钼是煤加氢催化剂，黄铁矿、高岭土和TiO2也具有加氢活性。

2. 生产建筑材料。

利用煤矸石和煤灰可生产水泥、砖瓦、筑路和装饰材料，还可生产铸石和耐火材料。

3. 制成环保制剂与材料。

粉煤灰可制成废水处理剂;除草醚载体;气化煤灰可用作煤气脱硫剂。

4. 回收稀有金属和其它有用成分。

可回收锗、镓、钼、钒、铀等;提取煤灰中的Al2O3可制成无水氯化铝、硫酸铝和高铝水泥;回收SiO2可制成白炭黑及水玻璃。

5. 用作化肥和土壤改良剂。

不同粉质对煤气化处理的影响分析煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的过程，通常在高温和高压下进行。

在煤气化过程中，煤通过热解、干馏和气化等反应，产生气体混合物，主要成分包括氢气、一氧化碳和甲烷等。

不同粉质对煤气化处理的影响是一个重要的研究领域。

粉状煤是煤气化反应的原料之一，其物理和化学特性会直接影响煤气化反应的效率和产物组成。

本文将对不同粉质对煤气化处理的影响进行详细分析。

粉状煤的颗粒大小对煤气化反应过程有直接影响。

较小的颗粒可以增加煤与气体之间的接触面积，从而提高反应速率。

较小的颗粒可以缩短反应时间，提高反应效率。

颗粒过细也会增加反应过程中的传质阻力，降低反应速率。

选择合适的颗粒大小是提高煤气化反应效率的关键。

粉状煤的挥发分含量对煤气化反应过程也有重要影响。

挥发分含量高的煤在煤气化过程中能够迅速释放出大量的可燃气体，从而提高反应速率和产气量。

与此挥发分中的气体和液体组分也会对煤气化反应的产物组成产生影响。

挥发分中的烃类物质在煤气化过程中会转化为一氧化碳和氢气，从而增加产气量和产氢量。

在选择煤气化原料时，挥发分含量是一个重要考虑因素。

粉状煤的粘结性对煤气化反应也有影响。

粘结性高的煤在煤气化过程中容易形成焦炭，从而降低反应效率和产物气体的产量。

焦炭的生成不仅浪费了煤气化原料，还会对反应设备造成堵塞和磨损。

降低煤的粘结性对提高煤气化反应效率和减少设备维护成本具有重要意义。

不同粉质对煤气化处理的影响是一个综合性的问题。

粉状煤的颗粒大小、挥发分含量、粘结性和灰分含量都会对煤气化反应的速率、产气量和产物组成产生影响。

在煤气化工艺设计和煤气化原料选择中，需要综合考虑以上多个因素，以提高煤气化反应效率和产物质量。

关于煤的灰分对气化系统影响的分析煤的灰分，是指煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。

包括有机质燃烧后的残渣和无机矿物质在煤燃烧过程中形成的反应产物。

确切地说，灰分应称为灰分产率。

煤中灰分来源于矿物质。

煤中矿物质燃烧后形成灰分。

如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合，有一部分变成气体逸出，留下的残渣就是灰分。

目前，我公司高压煤浆泵入口煤浆灰分偏高（设计值为7.503%），在不同方面对车间及公司造成了不同程度的影响，针对这一现象，车间收集了1月27日至2月13日的相关数据，从不同方面对其进行分析，具体内容如下：一、煤浆中灰分对粗甲醇产量的影响根据系统实际运行情况，车间收集了2011年1月27日至2月13日的相关数据（表1），具体分析了灰分对粗甲醇的影响：由表1可知，18天煤浆的平均消耗量为1984.603t/d；煤浆中的灰分平均含量为16.14%；煤浆中的可燃物平均含量为1664.288 t/d；甲醇（粗）平均产量为1449.728t/d，吨甲醇（粗）耗煤浆中可燃物平均值为1.148t/t。

假设我车间在每天耗煤量不变（1984.603t/d）、吨甲醇（粗）耗煤浆中可燃物含量不变（1.148t/t），煤浆中灰分含量每降低1%对粗甲醇产量的影响见表2：由表2可知，煤浆中灰分含量每降低1%，粗甲醇产量将增加17.287t/d。

通过对国泰、鲁化单位的调研发现，兄弟单位的煤浆中灰分含量在8—9%之间，如果我公司煤浆中灰分含量由目前的16.14%（平均值）下降到8.14%，粗甲醇产量将增加138.3t/d.根据经验值，粗甲醇对应精甲醇的比例为95%左右，所以相应的每天精甲醇产量将增加138.3*95%=131.985 t/d，既每小时精甲醇产量增加131.985/24=5.47t/h，按系统年累计运行时间8000h小时计算，每年将增加精甲醇产量为8000*5.47=43794.96t/a。

53煤气化生产工艺过程中，由原料煤和生产过程中产生的灰分，对气化系统影响较大，如何通过煤种中含有的灰分成分和比例，进而测量灰熔点等数值，更加高效稳定的进行生产，对煤气化的发展和完善有着深远的意义。

一、粉煤气化工艺首先备煤车间将粒度小于13mm的原料煤，通过皮带将煤粉送入碎煤仓，后经给煤机并伴有一定比例的石灰石一起送入磨机中碾磨，制成合格粒度的煤粉。

通过热惰性循环气干燥后，被循环风送入煤粉袋式过滤器中分离，分离出的循环风继续提供动力，煤粉被送到粉煤贮仓中待用。

粉煤贮仓内的煤粉靠重力进入锁斗内，锁斗经过加压输送至煤粉给料罐内，再通过四条煤粉管线，从煤粉给料罐罐体，上吹式送出，通过速度计和密度计测量计算，与经过氧气预热器加热后的高压氧气，一同喷入气化炉内。

在高温高压下瞬间发生氧化反应：（C+O 2=CO 2；C+CO 2=2CO;C+H 2O =CO+H 2;C+2H 2=CH 4;CO+H 2O=CO 2+H 2;C H 4+H 2O=CO+3H 2），生成主要成分为(CO+H 2)的合成气。

气化炉反应室产生的合成气，在激冷段被压缩机K13301送来的激冷气激冷，后经输气管送往激冷罐V13305，在激冷罐内被激冷水冷却、降温和洗涤除灰。

出激冷罐V13305的合成气，进入湿洗单元洗涤、除灰、降温。

合成气经过文丘里洗涤器喷淋水侵湿后，进入湿洗塔被洗涤水进一步洗涤、除灰、降温,温度降低的合成气被送往变换装置。

合格的变换气送至下一工序。

煤粉在高温高压下燃烧形成的液态渣，经过排渣口流入渣池。

熔渣被喷淋水激冷后，固化、淬裂成碎块。

大颗粒的渣迅速下沉，至破渣机处，经过破渣机破碎，变成玻璃状细小颗粒。

小颗粒的渣通过渣锁斗，定期排至捞渣机。

由捞渣机捞出后，通过长短皮带，将渣送往渣场储存。

渣水中残余的细渣及未反应的煤粉颗经过水利旋流器旋分,通过渣浆泵送至澄清单元。

处理后的渣水再次循环利用。

煤气化工序、湿洗工序的高温灰水，通过灰水角阀节流减压后，形成气液两相流。

煤质灰分对气化生产的影响烯烃气化装置设计使用原料煤的灰分为6.28~11.49%，气化装置自试车以来，所用原料煤2011年的平均灰分为15.45%，2012年的平均灰分达到了17.49%（截至到3月18日）。

2012年截至到目前吨甲醇平均耗原料煤1.92吨。

煤的灰分对气化反应存在很大的影响，主要体现在以下几个方面：一、GSP粉煤气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣。

如果灰分过低，气化炉的热损大，且不利于炉壁的抗渣保护，甚至形成不了挂渣，影响气化炉的使用寿命。

因为我们使用的煤粉灰分始终高于设计值，此问题在烯烃装置暂时不存在。

二、灰分是煤中不直接参加气化反应的惰性物质，但灰的熔化却要消耗煤在气化反应过程中的大量热。

灰分过高气化时由于少量碳的表面被灰分覆盖，气化剂与碳表面的接触面积减少，降低了气化效率；同时灰分的大量增加不可避免将增大炉渣的排出量，随炉渣排出的碳损失量也必然增加。

三、随着煤种灰分的增加，气化的各项消耗指标均增加，如氧耗、汽耗、煤耗指标均增加，而粗煤气的产率下降，气化后的有效气体成分就减少，整个气化过程中损失大量的热量。

四、在同样反应条件下，灰分增加1%，氧耗将增大0.7%～0.8%，煤耗增大1.3%～1.5%，灰分越高气化煤耗、氧耗越高，灰渣对炉内构件的冲刷磨蚀越快。

按照化工公司制定的2012年吨甲醇耗煤上半年1.83，下半年1.73的考核指标，结合目前烯烃公司的单耗为1.92吨，原料煤的灰分应降低 3.13~6.59%，也就是说灰分应控制在10.9~14.36%之间。

五、灰分越高则气化炉产生的渣量越大，对气化炉渣水处理系统的影响越大，气化炉及渣处理的系统除渣负荷越重，对管道和设备的磨蚀也随之加快，大大的影响了气化炉的长周期运行，严重时会影响气化炉的正常运行。

由于气化装置设计的不合理，文丘里系统没有达到本身的洗涤效果。

灰分增高，文丘里系统水循环的设备、管道、阀门磨损现象就更严重，同时粗煤气还会将大量的细灰带入变换系统，堵塞下游装置换热器，被迫停车。