论煤的适应性对水煤浆加压气化工艺的影响

2015-03-23张蕾安徽淮化集团有限公司安徽淮南232038

化工管理 2015年25期

张蕾(安徽淮化集团有限公司,安徽淮南 232038)

水煤浆加压气化工艺在近几年得到迅速推广，可以将煤炭洁净使用，属于一种比较先进的煤炭气化方式。水煤浆加压气化工艺在20世纪90年代被引进，到目前为止已经建立起了系统的气化理论，并且相关技术得到不断开发、利用，自动化程度不断提高。在学术界，对于水煤浆加压气化工艺的研究不断深入，对煤的适应性研究广度不断拓宽，到目前为止这种工艺保持着相当高的市场占有率，各种示范装置将在短时间内建成投产。

1 水煤浆加压气化工艺简介

水煤浆加压气化工艺的主要载体为水煤浆加压气化炉，其类型有很多种，例如，GE 水煤浆加压气化、多元料浆水煤浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆加压气化等，其装置的烧嘴类型也比较多，例如，预膜式四喷嘴，预混式单喷嘴，另配纯氧喷嘴、预膜式四喷嘴等。水煤浆加压气化炉的类型同样有很多种，例如，耐火衬里炉所带有的溢流床激冷流程，具有液态排渣功能的加压气化炉，仅具有激冷流程，液态排渣功能的加压气化炉，具有混合床激冷洗涤流程，液态排渣功能的加压气化炉。

这里以GE 水煤浆加压气化工艺为例，简要介绍水煤浆加压气化工艺。GE 水煤浆加压气化工艺最初由兖矿鲁南化肥厂引进，气化炉配有烧嘴与耐火砖，整个气化炉被分割成两个工作区，一个为燃烧室功能区，一个为激冷室功能区，通过气化炉的炉底排除煤渣。这种装置所带有的溢流床激冷流程并不能实现良好控制，在实际工作中气化炉的激冷环和渣口很容易被堵塞，并且合成气带灰在运行中所带有的灰尘超标，阻碍气化炉功能实现，这些技术缺失降低了气化炉的使用效率，但是，各地的企业根据需要，加以改进，因地制宜，在很大程度上改变了这种状况，实现了功能发挥。

2 煤的适应性对水煤浆加压气化工艺的影响

2.1 煤的灰分、熔点产生的工艺影响

原料煤的灰分成分有很多，例如，三氧化二铁(Fe2O3)，氧化镁(MgO)，氧化钙(CaO)等，当原料煤中的灰含量增加，相应的氧气消耗量会增加，加大原料煤的煤质消耗，例如，灰分增加10%，氧气的消耗量会增加8%，煤质消耗15%，另外，形成的热量会降低，大约会降低3700kJ/kg。原料煤的灰分含量高，那么煤的灰分产率会增加，在使用过程中，经过燃烧或者气化，煤的灰渣就越多。当煤灰的熔渣温度较高时，熔炉就会出现结渣现象，一旦温度降低就会造成熔炉结渣。就目前我国的水煤浆加压气化工艺发展现状来看，煤的灰分含量可以控制在10%以上，虽然大量的煤矿物质、灰分碱金属、经过过滤的灰分金属元素对煤质具有催化作用，但是少量的灰分并不能达到以渣抗渣的目的。例如，当原料煤的含有的灰分超过12%时，才能促进熔炉装置正常运行。

2.2 煤的元素对水煤浆加压气化工艺的影响

煤的元素主要有接收基水分、碳、氮、氧等，煤的含氧性主要表现在吸附作用上，当煤中的含氧官能团越少，形成的煤浆浓度就越高，但是造成气化率降低，能够起作用的气化成分变少。煤的酸碱度也就是pH值，可以减少煤对熔炉的腐蚀，但是会以结垢的形式出现在水中，增加水中的碳酸盐含量。当酸度降低，灰水系统对设备的管道以及零件的腐蚀会降低，反之亦然。

3 原料水煤浆技术指标

煤浆的浓度对水煤浆气化工艺具有很大影响，当煤浆的浓度上升，有效的工艺气含量会随着上升，同时使用效率会提升，使氧耗下降。碳的转化率会受到煤浆的粒度的影响，这主要是因为炉中煤粒停留的时间、与气固反映接触面等都有一定的影响。不仅如此，表面积的大小对颗粒的大小也有一定的影响，表面积越大颗粒越小，反之亦然，这些都是使小颗粒比大颗粒转化率高的主要原因之一。

水煤浆雾化喷燃的主要影响因素之一就是水煤浆的流变性，这就要求在配制水煤浆时，让其静态时的粘度较大，但又不要让其进行沉淀。由于煤浆在动态时的煤浆粘度较低，所以其颗粒的大小以及配制的方法等都会影响到水煤浆的粘度，进而对煤浆的性能产生影响。