煤质对气化的影响

煤质对壳牌煤气化工艺操作的影响摘要:本文阐述了壳牌煤气化的工艺原理及气化工艺装置的特点,简单讨论介绍了煤质对Shell煤气化工艺的影响。

关键词:壳牌煤气化原料煤煤质1 引言煤炭气化是洁净、高效利用煤炭的最主要途径之一,国内外发展了各种不同的煤气化工艺。

煤气化是指在一定的温度和压力等条件下,将经过适当处理的原料煤转化为具有多种用途的气态产物的工艺过程。

按照气化过程中是否加入气化剂或加入气化剂量,以及煤中可燃成分转化为煤气的程度,将煤气化分为部分气化和完全气化两大类[1]。

自20世纪50年代起,壳牌公司就参与了气化技术的开发。

当时,该公司开发了油位原料的壳牌气化技术,并成功的建成了多套装置。

1976年,壳牌公司建成处理煤量为6t/d的试验装置,利用该装置试验了30多种不同的煤种,充分证明了此方法的广泛适用性[2]。

目前,河南龙宇煤化工有限公司壳牌煤气化是国内最大的投产运行的煤制甲醇气化装置,经过近四年来的生产运行发现煤质对壳牌煤气化工艺操作存在很大的影响。

2 煤质对壳牌煤气化化工艺操作的影响Shell煤气化工艺以干煤粉为原料、纯氧及蒸汽作为氧化剂,液态排渣,属加压气流床气化。

送进气化炉,煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。

气化炉内部约1400～1500℃的高温煤气由循环气体激冷,经输气管道,然后进入合成气冷却器作进一步冷却,同时产生高、中压蒸汽。

从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰分颗粒,经陶瓷滤芯过滤器中分离除去,然后合成气经湿法洗涤系统,处理后的合成气送后续工序。

2.1 煤的可磨性与可磨性指数煤的可磨性是指煤研磨成粉的难易程度。

可磨性是煤加工利用过程的一个重要指标,是制粉系统设计与运行中的一个主要参数。

某一种煤的可磨性指数是将煤磨碎到与标准煤同一细度所消耗电能的比值。

可磨性指数越小,说明煤的可磨性越好,将煤磨碎到与某标准细度所消耗的能耗低,煤越容易被磨到壳牌煤气化装置燃烧气化所需粒度的煤粉。

煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施
煤质的变化对于水煤浆气化炉燃烧过程会产生一系列的影响，主要包括燃烧稳定性、
燃烧效率和炉内温度分布等方面。

针对这些影响，可以采取一些改进措施来提高炉燃烧效
果和稳定性。

煤质的变化对燃烧稳定性有很大的影响。

在水煤浆气化炉中，由于煤质的变化，煤粉
的流动性、碳含量和灰分含量等参数都会发生变化，从而影响燃烧过程中的火焰稳定性。

为了提高燃烧的稳定性，可以采取优化配煤方案的措施，通过调整不同煤种的比例和粒度
分布等参数，使得煤粉的燃烧性能在一定范围内保持稳定。

煤质的变化会对燃烧效率产生影响。

煤质的变化会导致燃烧过程中的温度分布不均匀，烟气中的未燃烧物增加，从而降低炉燃烧的效率。

为了提高燃烧效率，可以采取适当的调
整煤粉颗粒大小和煤粉的进料速率等措施，使得煤粉在炉膛中的停留时间适中，燃烧充
分。

煤质的变化会对炉内温度分布产生影响。

煤质的变化会导致燃烧过程中的火焰温度和
炉内温度分布不均，从而影响炉内煤气产生速率和质量。

为了改善炉内温度分布，可以采
取一些措施，如优化燃烧器的设计、改变燃烧的工况等，使得火焰温度和炉内温度分布更
加均匀。

还可以通过改进炉内的燃烧设备和增加燃烧辅助设备来降低煤质变化对燃烧的影响。

在气化炉中可以增加一些增温器和燃烧空气预热装置，通过预热煤粉和燃烧空气来提高燃
烧效率和稳定性。

煤的工业分析及其对气化的影响如何？各种煤，除了其外表特征不同外，更主要的是它们的工艺性能也有很大的差别。

为了合理的利用煤炭资源，对煤作出正确的评价，在工业上，我们通常采用工业分析的方法。

煤的工业分析通常包括煤的水分、灰分、挥发份和固定碳四种，它们对煤的气化影响很大，现分述于下。

（1）水份：煤的水份通常以三种状态存在。

即游离水，一般由外界条件造成，如雨、雪等，二结晶水，是组成煤的分子与水化合而成为结晶状态的水；三是吸附水，是煤本身的空隙形成毛细吸附现象所吸附的水。

一般所指煤的水份是指实验水份，即在空气干燥状态下的试料，在105℃温度下，加热一小时所放出的水份，这主要是吸收水。

这种水份的含水量与煤形成时间的长短有关系，通常泥煤和褐煤含10℃—30%的水份，而烟煤和无烟煤的水份在5%以下。

煤中水份不但对煤的运输、破碎、筛分都不利，而且煤的水份直接影响煤的发热值，还在气化中及收大量的热量，降低煤气的温度，甚至降低还原层的温度，使煤气质量变坏，CO 2含量增加。

同时在干燥层温度较低时，气化烟煤时干馏层逸出的焦油将会发生重新凝聚，而影响发生炉的透气性。

所以，一般要求煤中的水份不超过8%。

另外，由外界条件造成的游离水，特别是雨天，将严重影响煤的筛分，使大量煤末混入发生炉，使料层透气性变坏，煤气质量下降。

故要求大多数南方工厂的煤气站设置干煤棚或采取其它降低外界水份的措施。

（2）灰份：煤的灰份是指除去水份、挥发份外，一切可燃物质在一定温度（800℃上下）完全燃烧后的残留物。

煤的灰份，主要由二氧化硅（SiO 2）二氧化铝（Al 2O 3）、三氧化二铁（Fe 2O 3）、氧化钙（CaO ）、和氧化镁（MgO ）等组成。

这些矿物质由于是由燃烧得来，故与原来煤中矿特质的真实情况是不同的。

在燃烧时，它们经历了分解、脱水等过程。

煤的灰份是其原生植物的含有物及其在形成过程中外部渗透沉积而混入的。

因此，它的种类、数量以至分布状态，由于煤层所在位置，种类以及形成的不同而异。

煤质变化对壳牌粉煤气化工艺的影响摘要：文章阐述煤质的参数变化对壳牌粉煤气化装置的影响，并根据这些影响采取相应的预防措施。

关键词：煤质；壳牌粉煤气化；措施壳牌粉煤气化工艺目前在国内的应用非常广泛。

通过实际运行，我们发现煤质的变化对壳牌粉煤气化炉的影响很大，它不仅对整个气化炉的能耗、物耗有影响，而且还影响整个壳牌粉煤气化炉的安全连续稳定运行。

由于我国地大物博，各地大大小小的的煤矿数不胜数，各地的煤矿的煤质参数又各不相同，因此煤质的波动很难避免。

正因如此，研究煤质的变化就有了非常重要的作用。

通过对原煤各种参数变化的分析，搞明白煤质变化对气化炉运行所带来的各种影响，并采取相应稳定煤质的措施，以实现壳牌粉煤气化炉安全连续稳定的运行。

1 煤质变化对壳牌粉煤气化装置的影响因素1.1 粒度壳牌粉煤技术对粉煤粒度有着很高的要求。

要是粒度过粗，在粉煤加压输送过程中，必然会对管道设备形成冲刷磨损，减少其使用周期。

要是粒度过细，则粉煤在加压输送过程中容易被压结实，进而给粉煤的运输带来麻烦，并且也会影响粉煤的煤循环，影响煤烧嘴的稳定运行。

所以，一般要求粉煤粒度为5～90 μm>80%。

1.2 灰分壳牌粉煤技术的重要原理之一就是“以渣抗渣”，所谓“以渣抗渣”是指水冷壁外表面附着一层耐火材料，内置金属销钉。

生产中，高温熔融下的流态熔渣，顺水冷壁重力方向下流，当渣层较薄时，由于耐火衬里和金属销钉具有很好的热传导作用，渣外表层冷却至灰熔点固化附着，当渣层增厚到一定程度时，热阻增大，传热减慢，外表渣层温度升高到灰熔点以上时，熔渣流淌减薄；当渣层减薄到一定厚度时，热阻减小，传热量增大，渣层温度降低到灰熔点以下时熔渣聚积增厚，这样不断的进行动态平衡，这样煤的灰熔点不出现大的变化，氧/碳比不出现大的波动，水冷壁内锅炉水能够正常供给，炉内温度就不会出现大幅度波动，渣层厚度在动态中相对稳定的。

这样在正常生产情况下，就实现了“以渣抗渣”，有效保护了水冷壁不受反应腐蚀、不受高温烧蚀、不受熔渣磨蚀，使得使用寿命延长。

浅谈煤质和配煤技术对Shell煤气化的影响简单介绍了煤质对Shell煤气化工艺的影响。

根据本地煤质特性，应用配煤技术，通过改变煤种、调节配煤比例，得到了适合Shell气化炉运行的配煤方案。

标签：配煤技术；Shell煤气化；煤质；灰熔点1 目的及意义原则上说壳牌煤气化技术适用的煤种较为广泛，但在实际生产过程中，单一煤种的气化仍然存在较多问题。

这些问题不仅影响粉煤气化装置的长周期连续运行，同时也制约了其运行的经济性。

目前国内多数粉煤气化装置均使用配煤技术，通过配煤技术的合理利用，不仅能降低粉煤气化装置的氧耗、煤耗及能耗，还能提高气化效率，从而提高装置的经济使用性。

因此，配煤的好坏和稳定煤质的措施是保障壳牌煤气化装置稳定运行的关键因素。

2 煤质对Shell煤气化装置影响2.1 煤灰组成及含量煤灰分的主要组成为氧化硅（SiO2）和氧化铝（Al2O3），对灰的黏结性影响较大。

壳牌气化采用以渣挂渣来保护水冷壁，若灰含量低，则挂渣效果不好，无法起到保护炉壁的作用，缩短气化炉的使用寿命。

而灰分含量大，合成气冷却器（SGC）积灰明显，降低换热效果，同时增加了U1400结渣和U1500堵灰的几率；同时灰渣会带走大量的热，未达到生产需求须气增大氧煤比，热效率降低，影响装置的生产能力。

所以严重时灰分高会导致气化炉事故停车。

[1]Shell气化灰分含量要求为12～23%。

鹤壁本地煤种的煤灰成分及含量与壳牌（鹤壁）设计煤种相差较大，若单独使用容易，SGC易严重积灰，换热效果差，且排渣困难，15单元堵灰几率上升。

煤灰分组分中的SiO2和Al2O3对Shell气化炉合成气冷却器的积灰影响较大，当SiO2/Al2O323%，超过设计最大指标，在高负荷工况下灰渣量大，排渣困难，严重时会造成堵渣；而本地煤2、本地煤4的SiO2/Al2O3与要求数据偏差0.7左右，偏差过大，若单独使用，气化炉合成器冷却器积灰加快，引起压差上涨，必然减少运行周期。

原料煤对固定床气化的影响原料煤的性质对气化过程影响很大。

固定床气化对煤的选择尤为严格。

1．水分煤中水分含量随煤的碳化度而异。

无烟煤和烟煤含水多在5％以下。

次烟煤和褐煤含水约10％～30％。

煤中水分和挥发分含量有关，随挥发分降低而降低。

气化用煤含水量越低越好，一般要求不超过8％。

煤中水分高，会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和气化效率，使消耗定额增加。

有资料认为：若灰分含量不超过10％，则允许水分含量达到35％。

但必须有足够高的燃料层，使原料在进入气化区时得到充分预热。

2．挥发分固定床气化制合成气时挥发分含量以不超过6％为宜。

因为挥发分经干馏后进入煤气，焦油和其他烃类凝结后易堵塞管道，处理相当困难。

而其中的甲烷等不凝性气体会增加压缩工序的功耗。

3．化学活性化学活性是指煤与气化剂中氧、蒸汽、二氧化碳及氢的反应能力。

化学活性高有利于气化过程，可以提高气体质量和增加气化能力。

由于可以降低气化温度而降低氧耗，在回收吹风气时可以提高气化效率。

煤的化学活性对不同的气化剂有一致的趋向。

通常以二氧化碳还原系数DCO2 表示。

4．灰分及灰熔点灰分的组成多为钙、镁、铁的碳酸盐，钾、镁等的硅铝酸盐，钙、镁、铝、钠、钾等的硅酸盐、硫酸盐及硫化物、钠盐及氧化亚铁等。

气化用煤灰分越低越好，一般控制在16％以下。

煤灰的化学组分和灰熔点密切相关。

常用下式估算灰熔点：T1=19Al2O3+15(SIO2+Fe2O3)+10(CaO+MgO)+6(Fe2O3+Na20+K2O)分子式表示灰分的百分含量去掉百分号。

一般要求灰熔点T2在1250℃以上。

在生产中常用通人过量蒸汽的方法防止灰分烧结。

5．固定碳是气化燃料的有效成分。

一般要求固定碳在60％以上。

6．硫分煤中的硫分为有机硫、单质硫、硫化物和硫酸盐四种形态。

气化时硫变成硫化氢和有机硫存在于煤气中，对设备会产生腐蚀。

作为合成气硫化物会引起后工序触媒中毒。

所以要求煤中硫越低越好。

7．热稳定性热稳定性是指在高温下燃料保持原来粒度大小的性质，对气化工艺影响很大。