配煤在煤化工中的应用

田日升

(山西西山煤气化有限责任公司，山西　古交　030205)



·专题综述·

配煤在煤化工中的应用

田日升

(山西西山煤气化有限责任公司，山西古交030205)

摘要配煤技术在满足技术可行性的同时还可实现经济效益和环境效益的最大化，保证用煤设备的高效、安全运行。本文对配煤的作用进行了分析，研究了配煤在锅炉用煤中应用情况，并且以鲁奇气化炉为例，分析了不同煤种的运行情况，为调整工况和均匀布气，需要结合具体的负荷合理搭配使用不同种类的煤种。同时提出了保障气化炉经济运行的措施。

关键词配煤；气化炉；工况；净煤气耗煤

配煤技术是指通过煤的燃烧动力学、煤化学等学科知识作为支撑，以煤质测试等技术作为基础，将各种类别和质量的单种煤进行破碎，并且加入不同的添加剂、按照一定比例进行混合等的过程。这项技术的最终目的是将单种煤的物理和化学性质以及燃烧特性进行改变，将其煤质优点充分地发挥出来并且规避其缺点，为不同用煤要求的设备提供相应的煤炭产品。

1配煤的作用

煤化工企业中使用的锅炉以及气化炉都对煤质有相应的要求，在保持目前生产条件不变的情况下，不仅要进一步提升锅炉的工作效率以及气化炉的反应效率，还要尽量保护环境、提高自身的经济和社会效益，用煤设备运行的效率与配煤技术是息息相关的，因为用煤设备的工作效果与煤质之间有直接的关系。当煤炭质量符合了设计标准以后，利用配煤技术可以使用煤设备不再局限于某种煤质，在充分利用所有煤炭资源的同时还降低了成本。同时配煤实现了动力煤以及原料煤资源的扩大，通过几种煤的搭配可以使其更加高效，化学产品的产率也得到了提升。配煤过程中可以将差煤的比例提高，对用煤结构进行优化，尽量使用有效的资源创造优质的产品。以不同地区的环境以及水质方面的特点为基础，综合利用不同种类和品质的煤炭资源，可以帮助调节煤炭燃烧产生的各种有害元素含量，尽量降低有害元素，例如二氧化硫等的排放，起到保护环境的作用。

2在锅炉用煤中应用配煤

在选择锅炉类型时必须对燃煤类型因素进行考虑，如果选择的煤炭煤质不符合锅炉类型，会影响其使用寿命以及安全性，不但锅炉出力降低，同时热损失增加，工作效率也会受到影响。燃煤不符合锅炉类型还可能对其燃烧的稳定性造成影响，煤炭难以燃尽，会造成受热面温度超标、炉膛结渣等问题，对大气造成污染；浪费煤炭，增加了燃料成本费用。在实际工作中也经常因为煤质变化过大，出现爆管、熄火、炉膛结焦等现象。

煤质可以通过使用配煤掺烧技术来稳定，不但能解决上述问题，还为锅炉机组的稳定运行提供了保证。在目前的燃煤方式中配煤掺烧技术的经济性与安全性非常良好。具体操作如下：煤质不稳定会对燃煤效果产生影响、损坏锅炉，因此，要从锅炉的使用要求出发，选择不同种类的煤炭按照科学的比例进行混合，然后再送入炉膛进行燃烧。配煤掺烧技术不仅为锅炉运行的安全性和稳定性提供了保障，对于资源节约型企业的建设来说也是最好的选择。

3鲁奇气化炉中不同煤种的运行分析

不同种类单烧煤种的工业分析见表1，其灰熔点见表2.

表1　不同种类单烧煤种的工业分析表　%

表2　不同种类煤种的灰熔点　℃

3.1对A煤种运行进行分析

如果在气化装置上长期使用A煤种，要从粗煤气出口部分的材质、填料使用寿命等多个方面进行考虑，因为A煤种燃烧的煤气出口温度比鲁奇气化炉的设计温度标准要高，所以如果选择A煤种作为鲁奇气化炉的原料使用，不容易控制单烧出口温度，具有比较高的操作控制难度。

3.2对B煤种运行进行分析

B煤种各方面的条件都比较接近义马煤，在使用的时候可以进行混合。

3.3对C煤种运行进行分析

如果在各种装置中长期使用C煤种，那么在高负荷的情况下可以更好地控制气化炉的工况，因为C煤种具有比较低的挥发分以及焦油、中油产率，所以在制气方面比较有利。C煤种属于烟煤中的贫瘦煤，具有比较高的变质程度，其特点是挥发分含量低、较高的灰熔点、没有黏结性，所以在鲁奇加压气化炉中能较好地完成气化。因为具有比较高的灰熔点，所以汽氧比也可以大幅降低，将操作温度提高控制蒸汽消耗，为废水处理系统缓解负荷，相比义马煤在汽氧比方面能降低1.0，实现了蒸汽的节约。C煤种含有较高的固定炭、较低的灰分，炉篦在6 000 m3/h的负荷下仅能保持1.15 r/min的最低转速，负荷为7 200 m3/h的情况下可以达到3.0 r/min的转速，对于火层培养以及低负荷运转有不利影响。因为C煤种具有较高的灰熔点，也具有比较高的火层温度，在活性方面的差距拉长了还原层，所以气化炉的出口温度达到了550 ℃的平均值，比义马煤的正常操作温度高了100～150 ℃，因此，要在冷圈、洗涤冷却器以及刮刀等方面需使用更好的材质。

3.4对D煤种运行进行分析

在气化装置中长期使用D煤种，都有平均650 kg/m3的堆密度，所以气化炉需要4 000 m3/h的氧负荷以及4～5次的加煤频率，在实际生产中要长时间保持这么高的加煤频率，会增加气化炉的负荷。D煤种具有比较高的活性，要注意氧负荷的提高，避免局部烧穿而带来氧含量超标的事故。D煤种为11.29%的平均灰分，而义马煤实际生产中为25%左右的实际灰分，对于装着3把排灰刮刀的气化炉炉篦试烧时排灰转速为1～1.5 r/h. 鲁奇气化炉的目的是通过炉篦的均匀转动来排灰和均匀布气，对工况进行调整，所以，如果炉篦的转速过低，不利于工况调整和均匀布气。

4食谱化配煤

生产负荷是指在气化炉单位时间内产生的氧气流量，固定碳含量比较高的煤也就是高热值煤具有较高的耗氧量、低生产负荷。式(5)反应热量放出，吸收热量会对式(1)和(2)产生影响，反应不充分的话会对有效气成分的提高产生影响。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

将鲁奇气化炉上各种不同种类的煤的运行分析作为依据，如果原则为气化炉高负荷，那么选用C煤种这种具有较高固定碳含量的，对于工况控制来说更容易，但是过高的固定碳含量会对气化炉灰锁填料、冷圈、刮刀、洗涤冷却器等造成影响，降低其使用寿命。鲁奇气化炉的主工况调整主要依靠匀速转动的炉篦进行排灰和均匀布气实现，太低的灰分会降低炉篦的转速，对于工况调整和均匀布气不利，因此，需要结合具体的负荷合理搭配使用不同种类的煤，保证混合出来的产物与气化炉最为适合。

5保障气化炉的经济运行

5.1引入净煤气耗标煤单耗控制指标

国内有较多的鲁奇煤制气工艺厂家，同时在地域分布上很广泛，所以在采用的原料煤工业分析、热值方面会具有比较大的差异，只使用净煤气耗块煤的单耗进行比较，只能对单位净煤气耗块煤的数量进行量化，原料煤虽然数量相同，但是具有不同的热值，在价格方面就会有比较大的差异。这样做不容易准确定位能源消耗，引入净煤气耗煤指标相比传统的净煤气耗块煤指标的控制，实现了对不同质量能源生产成本的量化，这也可以作为一个标准以供同行业煤制气确定生产成本，同时客观地评价了同行业的操作水平。

标准能源是一种综合计量单位，用于对能源总量进行计算，在能源使用的过程中主要是对它的热能进行利用，所以习惯上能源的共同换算标准使用热量。当月实际消耗煤炭的数量乘以当月入炉煤的平均热值的结果就是当月消耗标煤量。当月标煤消耗的数量与当月的净煤气产量之间的比值为当月净煤气耗标煤单耗。因为油、煤以及气具有不同的燃料质量，所以所含的热值也有差异，为了方便计算、对比能源，需要统一将其折合为标准燃料。具体来说标准燃料可以分为标准煤、标准油和标准气，其中前两种在国际上使用较广。世界各国在确定能源标准量时都会结合本国的用能特点，例如一些国家经济比较发达主要使用油，那么就采用标准油；有的国家主要使用电力，那么就使用标准电；我国主要采用的是煤炭，所以计算基准使用标准煤，也就是说将各种能源的发热量都折算为标准煤。

5.2采购、存放和使用时遵照灰熔点相近原则

因为不同种类的煤具有不同的灰熔点并且彼此之间差异较大，在进行生产时无法进行最佳汽氧比的选择，如果汽氧比选择按照高灰熔点煤进行，灰熔点低的煤会容易出现结渣情况，结渣部分对其气化剂的分布造成影响，进一步影响气化炉的工况，另外还有可能导致温度达到T3，高灰熔点的煤被熔融部分包裹住，无法接触气化剂，所以不能完全反应形成了碳流失，因此，炉渣中会有黑核出现。如果汽氧比的选择按照灰熔点低的煤进行，那么灰熔点高的煤会出现灰细，对排灰、制气都会产生不利影响，生产中加不上负荷并且煤气水产量同时也增加了，提高了污水处理的成本。所以在不同种类的煤配烧时，要对其灰熔点进行控制，保证在一个范围内并且没有太大差异，对汽氧比进行控制，保持在理想范围内，不仅可以提高反应温度、降低灰中残余的炭，提高碳的利用率，还能随气化温度的升高使蒸汽分解量得到提升，控制污水产量也就控制了污水处理的费用，提高了气化炉运行的经济效益。

参考文献

[1]王德海,王克义,余江龙,等.配煤技术的发展趋势[J].科技情报开发与经济,2011(14):158-161.

[2]尹德成.快速灰分检测仪在煤化工中的应用[J].煤炭技术,2013(05):209-211.

[3]王雄雷,牛艳霞,刘刚,等.煤焦油渣处理技术的研究进展[J].化工进展,2015(07):2016-2022.

[4]袁善录,戴爱军.配煤对灰熔点和煤成浆性能的影响[J].煤炭转化,2008(1):30-32.

[5]付启茂.煤岩学在炼焦配煤方面的应用[J].科技风,2012(21):60，73.

Application of Coal Blending in Coal Chemical Industry

TIAN Risheng

AbstractCoal blending technology meets the technical feasibility, at the same time realizes the maximization of economic benefits and environmental benefits, ensures the equipment efficient and safe operation. The effect of coal blending is analyzed, studies the situation application of coal blending in coal boiler. Lugi gasifier is as the example, analyzes the operation sitation of diferent coal types. In order to adjust the working condition and uniformly distribute gas, it needs to combine with specific load and the different kinds of coal are used in proper proportions. At the same time puts forward the measures to safeguard the economic operation of coal gasifier.

Key wordsCoal blending; Gasifier; Working condition; Clean gas coal consumption

中图分类号：TD849

文献标识码：A

文章编号：1672-0652(2016)02-0043-03

作者简介：田日升(1989—)，男，山西朔州人，2013年毕业于中北大学，助理工程师，主要从事企业环保技术、科技立项和QC成果等编审工作(E-mail)30388287@qq.com

收稿日期：2016-01-08