金鸡滩煤炭在德士古气化炉中试烧总结

周光强

(兖州煤业股份有限公司 山东邹城 273500)

为进一步拓宽德士古气化炉用煤品种，发挥公司内部煤矿与煤化工协同效应，验证金鸡滩煤炭是否可以用作煤化工的原料，兖州煤业股份有限公司组织了金鸡滩煤炭的试烧工作。为保证气化炉液态排渣顺畅，根据金鸡滩煤炭的特性，选择与在用的鲍店混煤进行掺烧，以期为金鸡滩煤炭在气流床气化炉中的应用提供工程应用基础。

1 试烧前的测试分析

德士古气化炉对原料煤的指标要求很多，如水分、灰分、挥发分、固定碳含量等，但起决定性作用的是灰黏温特性，直接关系到气化炉能否顺利排渣。为此，着重对金鸡滩煤炭、金鸡滩煤炭与鲍店混煤掺配煤进行了灰黏温特性的分析。

1.1 金鸡滩煤炭的灰黏温特性

液态排渣气化炉的可操作温度最大控制范围应满足对应的灰黏度在3～25 Pa·s，气化炉最低操作温度可选择T25+30 ℃，即比灰黏度为25 Pa·s时的温度高30 ℃，以保证气化炉顺利排渣[1]。

随机抽取金鸡滩煤炭进行分析测试，得到如图1所示的金鸡滩煤炭灰黏温特性曲线。由图1可知，金鸡滩煤炭灰黏度为3 Pa·s和25 Pa·s对应的温度分别约为1 265 ℃和1 239 ℃，则气化炉最低操作温度T25+30 ℃约为1 269 ℃，超出了液态顺利排渣的温度范围，故金鸡滩煤炭无法单独用作气化炉的原料。

图1 金鸡滩煤炭灰黏温特性曲线

1.2 金鸡滩煤炭与鲍店混煤的掺配

为调整金鸡滩煤炭的灰黏温特性，确保达到最佳试烧效果，按照不同质量比例依次递增的顺序在金鸡滩煤炭中掺配鲍店混煤，通过对煤灰熔融性分析，找出最佳掺配方案。鲍店混煤分析数据如表1所示。

1.2.1 金鸡滩煤炭与鲍店混煤的掺配

按照质量分数10%的增量在金鸡滩煤炭中掺配鲍店混煤，得到6个样品分别进行灰熔融性分析测定，测定结果如表2所示。

1.2.2 80%金鸡滩煤炭与20%鲍店混煤掺配

由表2可得出，质量分数80%金鸡滩煤炭与质量分数20%鲍店混煤掺配后显现出较好的灰黏温特性，故对此样品作进一步的测试分析，测定结果如图2和表3所示。

表1 鲍店混煤分析数据

w(水分)Mar/%w(水分)Mad/%w(灰分)Aad/%w(挥发分)Vad/%w(固定碳)Fcad/%发热量Qnet.ar/(kJ·g-1)7.201.9120.1031.4846.5123.63

表2 金鸡滩煤炭与鲍店混煤掺配灰熔融性分析测定结果

掺配质量比变形温度DT/℃软化温度ST/℃半球温度HT/℃流动温度FT/℃100%金鸡滩煤炭127012771280128890%金鸡滩煤炭+10%鲍店混煤118811971200120680%金鸡滩煤炭+20%鲍店混煤120412111216122570%金鸡滩煤炭+30%鲍店混煤123312451262128660%金鸡滩煤炭+40%鲍店混煤126412771296131950%金鸡滩煤炭+50%鲍店混煤1279129413061330

图2 80%金鸡滩煤炭与20%鲍店混煤掺配灰黏温特性曲线

测定结果表明，80%金鸡滩煤炭与20%鲍店混煤掺配，气化炉炉温具有较大的操作区间。

2 气化炉试烧生产数据

根据最佳掺配试烧方案，分2种运行方式及掺配比例在德士古气化炉上进行试烧，通过比煤耗、比氧耗等消耗指标[2]进一步验证对比使用效果，试烧生产数据如表4所示。

表3 80%金鸡滩煤炭与20%鲍店混煤掺配灰熔融性和灰黏温特性测定结果℃

项目测定结果灰熔融性 DT1204 ST1211 HT1216 FT1225灰黏温特性 25.0Pa·s1209 3.0Pa·s1347

3 试烧过程中出现的问题

在试烧过程中，出现气化炉炉温高、灰分含量升高、渣口压差控制困难、锁斗压差增大等问题。

表4 试烧生产数据

运行方式日期煤浆质量分数/%有效气体积分数/%比煤耗/kg比氧耗/m3(标态)1000m3(标态)有效气耗电量/(kW·h)灰熔点/℃w(灰分)/%w(渣中可燃物)/%A炉B炉C炉方式一09-1063.5980.54520.39393.0814.91129011.705.811.509-1162.5679.22532.89408.6415.53126011.509.833.609-1261.1879.08533.40401.8415.89128011.8138.341.609-1361.8979.18533.31397.6515.33129013.226.78.109-1461.4879.68524.05388.4314.90122010.558.915.309-1562.1279.77544.11394.4716.39122010.885.030.8平均62.1279.58531.36397.3515.49126011.6112.423.5方式二09-1661.9479.85547.22386.0516.68121010.1719.536.425.809-1761.4279.27548.53387.3916.72127011.8316.713.727.609-1862.6480.28541.98383.5716.8312409.887.89.44.009-1962.4980.23530.02377.6916.5212209.786.94.116.409-2062.7180.61531.52376.2616.5112009.506.87.324.309-2162.3680.58537.10380.6316.92122010.469.16.723.109-2263.1980.51534.58380.0517.0812109.3914.48.334.709-2362.4180.39536.12382.4916.9012109.814.07.626.409-2462.6080.30542.86385.2416.7712409.9816.611.923.509-2563.0380.67542.42380.0016.4212109.3212.614.926.7平均62.5480.32538.35381.4816.7412249.9910.59.323.0平均数据62.3380.04536.26387.1816.29123410.4411.712.022.9注:1)方式一为80%金鸡滩煤炭+20%鲍店混煤双炉运行;方式二为85%金鸡滩煤炭+15%鲍店混煤3炉运行

由于A炉和C炉试烧时间最长，暴露的问题较突出，A炉锁斗压差由0.19 MPa上升至0.27 MPa，C炉锁斗压差由0.21 MPa上升至0.26 MPa。此外，气化炉合成气出口管线存在积灰堵塞现象，气化炉阻力增大。

4 采取的措施

(1) 气化炉炉温

此掺配煤的黏温特性区间为1 209～1 347 ℃，为实现既能液态顺畅排渣又能避免长期高温对耐火砖的侵蚀，气化炉操作温度应控制在1 270～1 310 ℃。根据气化炉渣口压差、锁斗压差变化情况，及时调节氧量和中心腔氧量，避免渣口堵塞和渣堵[3]。

(2) 气化炉渣样

因A炉和C炉的高温热电偶已损坏，无法准确显示炉温，故通过渣样形态的变化判断炉内温度及燃烧情况，即每隔4 h取渣样进行对比观察以判断炉温的变化，其准确性较高。

(3) 锁斗压差

加强对渣口压差和锁斗压差的监控，综合判断气化炉合成气出口及合成气管线堵塞情况；适当控制气化炉高液位操作，以提高洗涤效果。

(4) 闪蒸系统灰水

密切关注现有水质处理剂是否适应此煤种，发现水质变化及时协调供应商跟踪处理。严格控制灰水的硬度和碱度指标，每天取水样观察沉淀及絮凝情况。

5 结语

通过试烧，证明金鸡滩煤炭无法在德士古气化炉上单独使用，但与其他煤种按一定比例掺配，可以用作气化炉原料，气化炉各项消耗指标均在正常可控范围内。