低热稳定性低阶煤在碎煤加压气化工艺中的应用探讨

马红娟（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古 赤峰 025350）

近些年来，我国煤制天然气和煤制甲醇等相关美化工程项目研究，使碎煤加压气化炉得到了大量应用，尤其是在内蒙古等区域，充分应用丰富低变质煤制造天然气和甲醇等，而这些区域煤炭主要是低阶褐煤和长焰煤等，存在开采成本小和反应活性良好等诸多特点，是生产优质碎煤加压气化的相关原料。因为成煤的环境存在一定差异，所以煤的热稳定性也就不同。另外，碎煤加压气化对原材料有着较高要求，如具备高热稳定性的煤，我国许多低阶煤自身热稳定性偏低，同时制造的碎煤加压气化设备主要应用低热稳定性的原料煤。为了能够充分应用现有设备，在一定程度上提升低热稳定性的低阶煤应用效率，通过研究与分析低阶煤的热稳定性对碎煤造成的加压气化效果影响，从而制定提升低热稳定性低阶煤的碎煤加压气化效果。

1 低阶煤热稳定性对碎煤加压气化造成的影响

低阶煤的热稳定性所影响的碎煤加压通常体现在许多方面，比如对气化强度产生的影响，对粗煤气相应粉尘带出物产生的影响，对后期工艺流程产生的影响。其中河南煤气和广汇能源以及庆华能源等碎煤加压气化炉的入炉煤稳定性和氧负荷以及粗煤气中存在的煤粉带出物相关含量如表1所示。

表1 我国部分碎煤加压气化炉运行情况

通过分析上表可以得出，高热稳定性下的低阶煤有关单台气化炉的氧化负荷能够完成设计目标的110%，但是低热稳定性下的低阶煤相应单台气化炉有关氧化负荷可以完成设计目标的70%，其要比高热稳定性下的低阶煤少。对此，煤本身热稳定性在很大程度上影响碎煤的加压气化带出物，一般状况下会在煤本身热稳定性不断减小下，而带出物慢慢增多。除此之外，粗煤气中存在许多煤粉，也在很大程度上影响煤气水分离和后期工艺流程的有效转换。

2 强化低热稳定性低阶煤的碎煤加压气化效果的对策

2.1 应用气化工艺组合

低热稳定性下的低阶煤运用在碎煤的加压气化时，必须要严格依据有关需求加大入炉下限的粒度，进而就会在一定程度上使煤粉的生成量增多。因此，需要在运输时建立防破碎装置，或者充分运用气化工艺组合，可以在一定程度上有效减小煤粉的形成。例如新疆某煤化企业的煤年产量实现了40亿，而且煤制天然气的工程项目实现了煤粉气化与碎煤加压气化有关工艺的合理组合，在一定程度上减小了煤粉生成量，加强了气化效果。

2.2 创新与改善碎煤的加压气化相应除尘系统

现阶段，碎煤的加压气化工艺一般是应用洗涤冷却设备完成除尘。应用低热稳定性下的低阶煤充当原材料，会在一定程度上加大粗煤气的煤粉生成量，经常造成后系统堵塞，因此要在碎煤的加压气化炉以及洗涤设备间建立旋流除尘设备，完成干法除尘，可以实现煤粉的有效分离，降低煤气水分离以及变换工艺的操作难度，明显提升低热稳定性下的低阶煤应用量，减小后期工艺流程的操作难度。

2.3 选取气化压力

粗煤气中所存在的煤粉生成量直接影响着气化压力，同时煤气化的压力会不断提升，从而造成煤粉产量逐渐增加。例如河南煤气相应气化压力是3MPa，且广汇能源相应气化压力是3MPa，但是庆华能源是4MPa。另外，广汇能源的原材料煤相应热稳定性的数值要比庆华能源小，在进行实践气化时庆华能源生成的煤粉量要比广汇能源多。因此，对于低热稳定性下的低阶煤而言，在碎煤的加压气化过程中压力应该选择3MPa比较合理。

2.4 明确最小入炉煤的粒径

碎煤加压气化炉若是依据鲁奇炉进行设计，其中粒度应该在6至50mm，但是并不适合应用低热稳定性下的低阶煤。现阶段，明确碎煤的加压气化相应入炉最小粒径的手段一般通过人工进行估计，准确性比较低。因为煤热稳定性严重影响着碎煤的加压气化效果，利用煤热稳定性有效确定碎煤的加压气化相关最小入炉煤的粒径比较合理。依据国家有关煤热稳定性的测定手段，实现新疆准东2煤样的有效测定，其中是53.85%，为低热稳定性煤，并不适合充当碎煤的加压气化原料。另外，粒径在8至10mm的煤样是78.29，为中高稳定性煤，能够充当碎煤的加压气化原料。对此，明确新疆准东2煤样相关入炉煤的最小粒径是8mm，在进行碎煤的加压气化炉的试烧过程中，煤样的氧负荷能够达到7000m3/h之上。

3 结语

低热稳定性选的低阶煤具备良好的反应活性，能够充当碎煤的加压气化原料。同时低热稳定性下的低阶煤相应单台气化炉的氧负荷相对比较低，而且粗煤气中存在的煤粉带出物比较多，严重影响着煤气水分离和变换等有关工艺。利用明确碎煤的加压气化相应入炉煤的下限粒径，严格控制下限粒径的下煤相关入炉比例，在一定程度上有效降低破碎过程形成的煤粉量，上述措施可以明显提高碎煤加压气化的效果。

[1]刘锋.煤质变化对鲁奇炉平稳运行的影响及对策[J].化工进展,2012,31(S1):208-210.

[2]李建峰,沈志强,曹峰.浅谈鲁奇气化工艺及其对煤质的要求[J].中国石油和化工标准与质量,2012,(11):45-47.

[3]于洪林,张绍权,张春国等.入炉煤质量对气化产率和经济效益的影响[J].煤炭技术，2013，22(9):105-106.