煤气化煤种的选择
初探煤气化工艺方案的选择
初探煤气化工艺方案的选择随着能源需求的不断增加,煤作为一种丰富的化石燃料资源,越来越成为人们关注的焦点。
煤气化技术是将煤转化成可用于燃料、化学品和能源的气体产品,是煤能够得以广泛应用的关键技术。
在进行煤气化工艺方案的选择时,需要根据煤的性质、热力学参数和经济效益等多个方面进行综合考虑,下面就从这三个方面来初步探讨一下煤气化工艺方案的选择。
一、煤的性质煤的性质主要包括煤种、灰分、挥发分等指标。
在选择煤气化工艺方案时,需要根据煤的性质,确定合适的气化方式。
对于高挥发分的煤,常用的气化方式为流化床气化和喷锅气化,而对于低挥发分的煤,则更适合采用固定床气化等方式。
在确定煤种后,还需要进行煤的预处理,如煤的粉碎、干燥等,以达到更好的气化效果。
二、热力学参数热力学参数主要包括气化温度、气化压力、气化剂、气化反应等方面的指标。
在选择煤气化工艺方案时,需要根据热力学参数的调节,确定合适的气化反应条件。
在气化反应过程中,气化剂的选择很关键,常用的气化剂有氧气、水蒸气等,不同的气化剂会对气化产物有很大的影响。
同时,气化温度和气化压力也是决定气化效率和气化产物品质的重要因素。
因此,在选择煤气化工艺方案时,需要对煤的热力学参数进行分析和优化,以达到更高的气化效率和更好的产物品质。
三、经济效益在进行煤气化工艺方案的选择时,经济效益也是需要重视的方面。
煤气化工艺方案的选择,要从整个项目的角度出发,综合考虑技术的成熟度、建设投资、运营成本、产品市场和环保要求等多个方面,以实现最大经济效益和社会效益。
在现代化社会,环保要求越来越严格,因此,在选择煤气化工艺方案时,也需要优先考虑环保要求的满足程度。
总之,煤气化工艺方案的选择需要考虑到多个方面的因素,需要进行综合分析和协调,在选择方案时也要有整体观念,达到最佳综合效益。
作为一种关键的煤化工技术,煤气化工艺的发展将有助于推动煤的能源利用和清洁化,更好地满足人们的能源需求和环境保护要求。
煤化工气化方式的选择.pdf
清华盈德丰喜水冷壁;(600吨/天耗煤)
一、煤化工常用的气化方式
气流床(粉煤、国内) 激冷流程 1、HT-L加压粉煤气化炉(1200吨/天,七台在线); 2、SE干煤粉气化炉; 2、两段式干煤粉气化炉; 3、多喷嘴干煤粉气化炉; 4、齐耀柳化炉(柳化鹿寨2000吨/天)
二、气化技术的选择
4、全流程作经济性分析 对前、后工序的投资和运营作经济分析 前工序:煤的输送、研磨、储存; 后工序:三废处理、CO变换、气体净化、
气体压缩; 装置的维护及更换。
二、气化技术的选择
5、全流程的能耗 煤的输送:制备1吨煤的水煤浆10 kWh,制
备1吨干煤粉30 kWh,输送1吨水煤浆约2 kWh,输送1吨干煤粉60 kWh;粉煤要干燥 到含水分3%; 气化压力:水煤浆气化尽量高压,6.5 MPa 甚至到8.7 MPa;粉煤气化最高只能到4.0 MPa; 净化采用低温甲醇洗在4.0 MPa下能耗很高。
二、气化技术的选择
6、气化装置的环保性能的分析 气化形成的废水数量、组分处理难易; 气化形成的废渣处理方式; 气化废气的处理问题。
三、气化炉的选择误区
1、热壁炉与冷壁炉的比较
冷壁炉能扩大煤种范围,消化高熔点、高灰分的煤,实现 原料煤本地化;解决耐火砖磨损需换砖,不能长周期运行 问题;
同样多的煤有效气体产生量少了1%-1.5%:水煤浆的水分 近40%,被加热到反应温度,同时把热量传到水冷壁副产 蒸汽,因而多消耗了煤和氧气,氧耗增加使CO2也增加了, 相当于用氧气生产了蒸汽;
1、成熟、可靠且先进的工程技术和工艺技 术。成熟可靠是指有在线的运行装置;技 术先进是指:(1)产品质量好;(2)单 位产品的原材、辅材、公用工程的消耗低; (3)环保性能好;(4)系统本质安全。
探析煤炭部分气化分级转化的关键技术应用
探析煤炭部分气化分级转化的关键技术应用煤炭是一种重要的化石能源,其使用对于工业和生活的发展非常重要。
然而,传统的煤炭加工方式存在很多问题,比如煤炭资源的浪费、煤炭的环境污染等。
因此,煤炭部分气化分级转化技术应运而生。
本文将从关键技术的角度分析煤炭部分气化分级转化的应用。
1. 煤炭选择与制备煤炭部分气化分级转化的第一步是选择适合的煤种,并进行制备。
煤种的选择应该依据煤的物理和化学性质、含灰、硫、水等指标和可用性等因素进行综合考虑。
煤的制备也是十分重要的,制备质量的好坏直接影响到气化过程中的效率和产物质量。
2. 煤的干馏煤的干馏是煤炭部分气化分级转化的第二步。
干馏就是在无氧或低氧环境下,通过升温将煤中的挥发分去除的过程。
干馏的温度、时间和速率等参数直接影响到干馏产物的种类和含量,因此要进行严格控制。
3. 催化剂的选用煤炭部分气化分级转化的第三步是选择适合的催化剂进行气化反应。
催化剂可以提高气化反应中的反应速率和反应选择性,改善气化产物的品质。
常用的催化剂有氟化物、氯化物等,但是在选择催化剂的时候还需要考虑到催化剂的耐高温性和稳定性等因素。
4. 气化反应条件的控制煤炭部分气化分级转化的第四步是在合适的气化反应条件下进行煤的气化反应。
气化反应的条件包括气化温度、压力、气体流量和气体组成等,这些条件直接影响气化反应的速率和选择性,因此要进行合适的调控。
5. 产品的分离和提纯煤炭部分气化分级转化的最后一步是对产物进行分离和提纯。
在产物中,常常存在着大量的杂质和副产物,需要通过分离和提纯技术去除。
分离和提纯技术包括蒸馏、吸附、萃取等,这些技术可以有效提高产物的纯度和品质。
综上所述,煤炭部分气化分级转化技术是一项复杂的过程,需要多种技术的协同作用,才能达到预期的效果。
未来,我们需要在这些技术的基础上加强研究和应用,提高煤炭的利用效率和环保性能,实现煤炭可持续发展。
清华炉煤气化技术研究和应用及煤气化技术选择
VS
冶金领域
清华炉煤气化技术可以用于冶金领域,如 钢铁、有色金属等,提供还原气和燃料气 。
03 煤气化技术的选择
煤气化技术的种类和特点
固定床气化技术
原料适应性广,操作简单,但气化温度低, 气化效率较低。
流化床气化技术
气化温度适中,气化效率较高,但对原料要 求较高,且易造成床层磨损。
技术升级与创新
随着科技的不断进步,清华炉煤 气化技术将不断升级和创新,提 高生产效率和环保性能。
清华炉煤气化技术面临的挑战和解决方案
环保要求提高
技术成本高
随着环保政策的加强,清华炉煤气化技术 需要进一步降低污染物排放,采取有效措 施应对环保挑战。
清华炉煤气化技术的设备投资和运行成本 相对较高,需要加强成本控制和技术优化 。
气流床气化技术
气化温度高,气化效率高,但对原料要求较 高,且需要较高的操作压力。
熔融床气化技术
原料适应性广,气化效率高,但技术尚不成 熟,工业应用较少。
选择煤气化技术的原则和方法
原则
安全性、经济性、环保性、技术成熟度。
方法
对比分析、专家评估、工程实践验证。
清华炉煤气化技术的优势和局限性
优势
气化温度高,气化效率高,对原料适应性较 强,环保性能好。
成熟阶段
目前,清华炉煤气化技术已经逐渐 成熟,成为一种高效、环保的煤气 化技术,被广泛应用于化工、电力、 冶金等领域。
清华炉煤气化技术的应用领域
化工行业
合成氨、尿素、甲醇等化工产品的生产过程中需要大量的原料气, 清华炉煤气化技术可以为这些生产提供可靠的原料气来源。
电力行业
煤是电力行业的主要原料,清华炉煤气化技术可以将煤转化为煤气, 再通过燃烧煤气发电,提高能源利用效率。
13种煤气化工艺的优缺点及比较解析
13种煤气化工艺的优缺点及比较有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目,这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。
现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤气化技术作评述,供大家参考。
1、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术这是目前我国生产氮肥的主力军之一,其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气,要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭,进厂原料利用率低,单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。
从发展看,属于将逐步淘汰的工艺。
2、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术这是从间歇式气化技术发展过来的,其特点是采用富氧为气化剂,原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合于有无烟煤的地方,对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。
3、鲁奇固定层煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤,要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性,适用于生产城市煤气和燃料气,不推荐用以生产合成气。
4、灰熔聚流化床粉煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所的技术,2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行,实现了工业化,其特点是煤种适应性宽,可以用6-8mm以下的碎煤,属流化床气化炉,床层温度达1100℃左右,中心局部高温区达到1200-1300℃,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。
床层温度比恩德气化炉高100-200℃,所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤,以及石油焦,投资比较少,生产成本低。
缺点是气化压力为常压,单炉气化能力较低,产品中CH4含量较高(1%-2%),环境污染及飞灰综合利用问题有待进一步解决。
此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。
5、恩德粉煤气化技术恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉,适用于气化褐煤和长焰煤,要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于25%-30%,灰熔点高(ST大于1250℃)、低温化学活性好的煤。
气化用煤要求标准-概述说明以及解释
气化用煤要求标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以写成以下这样:引言的目的是为了阐述本文的主题——气化用煤要求标准,并提供一个整体的框架。
随着社会经济的发展和能源需求的不断增长,气化用煤作为一种清洁、高效的能源形式,得到了广泛的关注和应用。
然而,由于气化用煤涉及的技术和工艺较为复杂,其质量标准及要求也具有一定的特殊性。
因此,制定和完善气化用煤的要求标准显得非常重要。
本文将对气化用煤的要求标准进行全面的分析和论述。
在文章结构中,我们将首先概述气化用煤的基本概念和作用,介绍其在能源领域中所具有的重要意义。
接着,我们将重点讨论气化用煤的关键要点,包括煤种选择、煤质要求、加工工艺等方面。
通过深入研究和调查,我们将提供具有一定针对性的要求标准,以期能够指导和规范气化用煤的生产和使用。
最后,在结论部分,我们将对上述要点进行总结,并展望未来的发展方向。
通过本篇文章的论述,我们希望能够加深对气化用煤要求标准的理解,促进气化用煤技术的创新与发展,为推动清洁能源产业做出一定的贡献。
1.2文章结构文章结构是指文章的框架和组织方式,合理的结构可以使文章内容更加清晰和易于理解。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先概述了本文要讨论的话题,即气化用煤的要求标准。
接着介绍了文章的结构,明确了整篇文章的组织形式。
最后,阐明了本文的目的,即探讨气化用煤的标准化问题。
正文部分是文章的核心部分,主要阐述了气化用煤的要求标准。
在第一个要点中,可以具体介绍气化用煤的基本要求,包括煤种选择、煤质要求、煤粉颗粒大小等方面的内容。
在第二个要点中,可以深入探讨气化用煤的高效利用和环保要求,包括燃烧效率、废气排放标准等方面的内容,同时还可以与能源的可持续发展进行比较和分析。
结论部分对整篇文章进行总结,并展望了未来的发展方向。
在总结要点中,可以简要回顾文章中提及的重要要点,强调气化用煤的标准化的重要性。
在展望未来部分,可以提出对气化用煤标准的进一步完善和提高的建议,以及预测气化用煤标准化的发展趋势。
煤炭气化—煤的气化方法的评价与选择
2.原料煤对不同气化过程的影响
3.过程消耗 ⑴原料消耗 ⑵氧与蒸汽消耗 ⑶水与电的消耗
4.产品煤气的净化和后匹配 ⑴产品煤气的净化 ⑵产品煤气的后匹配
5.选择气化方法的判据
§ 3 、煤的气化
§ 3.1 煤气化的基本原理 § 3.2 气化炉的基本原理 § 3.3 固定(移动)床气化法 § 3.4 流化床气化法 § 3.5 气流床气化法
§ 3.6 煤的气化联合循环发电 § 3.7 煤炭地下气化 § 3.8 煤的气化方法的评价与选择 § 3.9 煤气的净化 § 3.10 煤气的甲烷化
•采 用 一 定 块 径 范 围 的 块 煤 ( 半 焦 、 焦 ) 或 成 型 煤 为 原 料 , 与 气 化 剂逆流接触,用反应残渣(灰渣)和生成气的显热,分别预热入炉 的气化剂和煤,所以气化炉的热效率较高。多数固定床气化炉用转 动炉栅把灰渣从炉底排出,少数固定床气化炉则排出液态渣。固定 床气化炉需用块状原料,反应速度较慢,在生成气中含有相当量的 焦油蒸气,并对煤质有一定的要求(如较高的灰熔点、较好的机械 强度和热稳定性)。在使用粘结性煤时,炉内应设置专门的破粘装 置。
§ 3.8 煤的气化方法的评价与选择
1.煤气化的工艺技术和特性 ⑴固定床气化工艺
先进的固定床气化工艺以鲁奇移动床加压气化为代表,其主要 优点:
可以使用劣质煤气化; 加压气化生产能力高; 氧耗量低(是目前三类气化方法中氧耗量最低的方法); 鲁奇炉是逆向气化,煤在炉内停留时间长达1h,反应炉的操作温 度和炉出口煤气温度低,碳效率高、气化效率高。 缺点: 固定床气化只能以不粘块煤为原料,不仅原料昂贵,气化强度低; 煤气中含酚类、焦油等较多,使净化流程加长,增加了投资和成本富氧和蒸汽为气化剂,在适当的煤粒度和气速 下,使床层中粉煤沸腾,气固两相充分混合接触,在部分燃烧产生的高温下 进行煤的气化。其工艺流程包括各煤、进料、供气、气化、除尘、废热回收 等系统,将原煤破碎至8mm以下,烘干后进人进煤系统,再经螺旋加料器 加人气化炉内,在炉内与经过预热的气化剂(氧气/蒸汽或空气/蒸汽)发 生气化反应,携带细颗粒的粗煤气由气化炉逸出,在旋风分离器中分离出较 粗的颗粒并返回气化炉,除去粉尘的煤气经废热回收系统进人水洗塔使煤气 最终冷却和除尘。 流化床气化法 采用一定粒度范围的细粒煤为原料,进入炉内的气化剂使 煤粒呈悬浮(流化)状态,流化床中混合、传热都很快,所以整个床层温度 分布均匀。这类气化法不受固定床气化法需用块煤的限制,取消了容易发生 故障的机械传动部分,生成气中基本上不含煤的挥发分。但流化床操作热效 率不高;灰分和未反应碳容易混杂,甚至粘结在一起,使碳的转化率降低; 热煤气夹带粉尘,其处理过程较复杂。另外,流化床气化法必须采用活性较 高的煤种。
0煤气化不同工艺和对用煤的要求
七维空间中,九个矢量中四个矢量为线性独 立的,若选择R1、 R2 、R3 、R9为“基线”,其 他矢量可通过这四个矢量的线性组合而成。 R4=2R1-R2 R5=R3+R9 R6=R1-R3 R7=R2-R1 R8=R2+R3-2R1
由此,导入以下三个重要的反应: R10 C+2H2O →CO2+2H2 + Q R11 3C+2H2O →2CO+CH4 + Q R12 2C+2H2O →CO2+CH4 + Q R10=(-1,0,-2;0,1,2,0) R11=(-3,0,-2;2,0,0,2) R12=(-2,0,-2;0,1,0,1) 或R10=R2+2R3-2R1=R3+R8 R11=3R3+R9 R12=2R1+R2+3R3+R9=R5+R10 96.6KJ/mol 185.6KJ/mol 12.2KJ/mol
6) 燃料油合成原料气和煤炭液化气源。早在二战时,德 国等就采用费托工艺(简称Fischer-Tropsch合成)合成发动 机燃料油。目前煤炭直接液化和间接液化,都离不开先进的煤 炭气化。煤炭气化为直接液化工艺高压加氢液化提供氢源;在 间接液化工艺中煤气经过变换调节成合适的H2/CO比例送往合 成工段,用于合成液体燃料和化工产品。 7) 煤炭气化制氢。氢气广泛用于电子、冶金、玻璃生产、 化工合成、航空航天及氢能电池等领域。用氢气作为燃料,热 使高,燃烧后的产物是水,污染物排放为零。从长远来看,氢 气是很好的能源载体。 8) 煤炭气化燃料电池。燃料电池是由氢气、天然气或煤气 等燃料(化学能),通过电化学反应直接转化为电的化学发电技 术,具有供电灵活、集中和分布式相结合、发电效率高等一系 列优点。
煤是如何气化—气化用煤(煤气化技术课件)
煤气用做合 成气时
一般选用低挥发分的煤(无烟 煤、半焦、焦炭)
硫
指煤焦中硫化物的总和。
含
煤中硫含量约50%~70%进入水煤气中, 20%~30%的硫随着灰渣一起排出炉外。
量
煤气中的硫90%左右呈硫化氢,10%左右呈有机硫存在。
硫 含 量
1、如果制得的煤气用于燃料时,比 如用做城市民用煤气,其硫含量要达 到国家标准,否则燃烧后大量的S02
专业类:化工技术
怎么选?
1
+
知识点
2
-
3
知识点 1 气化用煤选择准则
气化炉结构
气化方式
气化指标
充分利用资源
知识点2 气化用煤的评价指标
固定碳
灰熔点
硫含量
粒度
灰分 挥发分
气化用煤 的评价指
标
机械强 度 热稳定 性
化学活 性
水分
水分
吸附或凝聚在煤内部较 小的毛细孔中的水分, 失去内在水分的煤为绝 对干燥煤
固态排渣气化炉 灰熔点大于1250摄氏度
液态排渣气化炉 灰熔点越低越好 要有一定的流动性
固体燃料的机械强度指原料抗破碎能力。
机
械 强
机械强度差的燃料,在运输、装卸和入炉后易破碎成小粒和煤屑,造成床 层阻力增加,工艺不稳定,发气量下降,而且因煤气夹带固体颗粒增多, 加重管道和设备磨损,降低设备的使用寿命,也影响废热的正常回收
粒度不均匀,由于气流分布不均匀,会发生燃料局部过热,结疤或形成风洞等不良影响。
一般无烟煤不超过120mm,焦炭不超过75mm,生产中最好将煤焦分成三档,小15~30mm, 中30~50mm,大50~120mm,分别投料,并根据不同粒度调节吹风强度。
煤气化方案的选择
第27卷第2期辽 宁 化 工Vol.27,No.2 1998年3月Liaoning Chemical Industry Mar.,1998煤气化方案的选择周 莉① 张 泰② 杜 欣③ (本溪化工集团 本溪117001) (辽宁省石油化学工业技术经济信息中心 沈阳110003) (辽宁省化肥农药工业总公司 沈阳110001) 摘 要 对当今世界煤气的技术包括德士古水煤浆加压气化法、DOW煤气化法、GSP气化法等从气化条件及优缺点进行了对比,并对德士古水煤浆气化工艺工业化情况做了介绍。
关键词 煤气化 选择 气化炉 压力1 前 言生产合成氨的主要原料是自然界中的烃类。
而烃类可分为三类:固体(煤)、液体(石油)和气体(天然气等)。
加工不同原料需选用不同的生产工艺。
因而原料路线的选择离不开资源贮量、供应情况和市场价格这三个因素。
2 各种煤气化工艺特点从我国蕴有的能源结构来看,煤占72%、石油占22%、天然气占2%、水力发电4%。
从开采储量占世界储量来看,煤炭占世界可采储量的11%,石油占2.3%,天然气仅占1%。
随着生产建设的发展,能源需求日益增加。
目前情况是,我国的石油已经需要少量进口,其量将逐年递增。
以气为原料的化肥装置,天然气供应量普遍不足,不同程度的制约着生产能力的发挥。
而我国煤炭产量却是逐年增长,1995年已达13.3亿t,多年居世界第一,而且每年有八千万吨出口。
因而在油气资源不足或价格高昂的地区,采用以煤为原料的生产路线是值得重视的。
东北三省的油田是沿松辽平原,北起大庆,南至渤海湾,是一字型排列。
近年来辽河、盘锦气源严重不足,长山化肥厂、浩良河化肥厂由于重油涨价,日益严重的危及企业的生存。
东北三省煤炭资源比较丰富,但却少白煤。
如果走传统的造气方案,对东北三省的化工企业进行改造,必将导致晋煤北运2000~4000km,且要经过山海关的瓶颈地带,难度颇大,而且要增加工厂的制造成本。
国外从70年代末期开始研究新一代的气化方法,即有德士古(Texaco)水煤浆气化法、DOW气化法、GSP气化法等。
五二气化煤的标准
五二气化煤的标准
五二气化煤的标准包括以下方面:
1. 煤种选择:五二气化煤主要选择烟煤或无烟煤,这两种煤质较好,燃烧特性稳定,易于气化反应进行。
2. 挥发分含量:气化煤的挥发分含量一般要求在
20%~30%之间,这样可以确保气化反应生成的合成气体中可燃气体的含量较高。
3. 灰分含量:气化煤的灰分含量应控制在10%以下,高灰分含量会造成气化产物中灰分含量过高,影响合成气体的质量。
4. 硫分含量:气化煤的硫分含量要求较低,一般要求在1%以下。
高硫分会导致气化产物中硫含量过高,对环境造成污染,同时也会对气化设备造成腐蚀。
此外,五二气化煤的块煤指标也应符合一定的标准,例如灰分应小于4.45%,挥发分应大于34.66%,全水应小于12.06%,固定碳应大于62.32%,硫应小于0.23%,焦渣特征应为2,热量低位应为6406kJ/kg,高位应为7377kJ/kg。
水煤浆气化用煤要求及煤种选择与采样程序
水煤浆气化用煤要求及煤种选择与采样程序张华新刘汉勇(山东华鲁恒升集团有限公司,山东德州 253024) 2002-12-16煤气化对原料煤的要求较高,即一种气化工艺,适用于一定的煤种。
例如,固定床气化制氨,原料以无烟块煤为主,液态排渣的粉煤炉要求用挥发分较高、灰熔点较低的气肥煤等。
因而,煤种的选择和煤种采样的代表性十分关键,许多煤气化工艺的化工企业,由于选择原料不当,严重地影响了生产的正常进行。
作为第二代煤气化技术的水煤浆气化工艺对原料煤的要求也很严格,在煤种的选择和取样上有一定的程序和方法。
1 煤质调查分析的程序煤种调查分析程序一般分为:①煤矿普查。
根据装置所处的地理位置和交通情况及煤质要求,由近及远有目标的选择煤矿。
首先选择生产烟煤的煤矿,再考虑煤矿的煤炭品质。
②煤质调研。
通过不同的信息渠道宏观了解不同的煤质情况。
③搜集煤矿的生产、供应、经营等情况。
根据搜集的煤质数据和气化煤质要求,确定拟选择的煤矿。
④确定候选煤矿。
在满足气化生产煤质要求的条件下,根据不同煤矿的煤炭储量、可开采时间、生产规模、质量保证、煤价(指到厂煤价)等情况,综合考虑确定候选煤矿。
⑤煤种取样。
气化煤种取样可直接在选定的煤矿、选定煤层(或开采面)、煤质能基本达到气体煤质要求的商品煤堆上进行取样。
2 水煤浆气化工艺对原料煤的要求水煤浆气化炉工艺原则上在高于灰熔点50~100℃以上的温度下操作,以便于顺利排渣,根据德士古水煤浆气化厂的生产经验,水煤浆加压气化用煤选择原则应以煤的“气化性能及稳定运行性能”为主。
2.1 煤的灰分含量灰分是煤中的无用形式成分,为使其能顺利地以液态形式排出水煤浆气化炉,必须将温度升至其灰熔点以上,无谓的增加了氧气消耗。
有资料表明,在同样的气化反应条件下,灰分每增加 1%,氧耗增加0.7%~0.8%,煤耗增大1.3%~1.5%;其次灰分增加,使烧嘴和耐火砖的磨损加剧,寿命大大缩短,同时灰、黑水中的固含量升高,系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧,设备故障率提高。
煤炭气化技术对煤质的选择及适应性分析
煤种200420052006无烟煤463824869744203贫煤96791093213472贫瘦煤582562056636瘦煤6402605767171/3焦煤140151474314601气肥煤8789967811936气煤2311621086220371/2中黏煤94345359弱黏煤90051052210128不黏煤99181388415646长焰煤199332256424470褐煤7972976510511煤炭气化技术是煤炭清洁低碳转化的龙头和关键技术,煤气化制合成气系统的投资往往占煤制油化工的一半以上,因此煤炭气化技术的选择及稳定、可靠、高效、经济运行对煤制油化工项目的成功至关重要。
气化技术在国外的发展历史已有200多年,先后研究开发了100多种煤气化炉型,其中十余种达到了工业化程度。
我国煤炭气化技术发展起步相对较晚,最早于20世纪30至40年代在大连、南京用UGI 炉生产合成氨。
20世纪50、60年代,由于石油和天然气工业的发展,曾使煤气化技术的发展一度停滞。
第一次石油危机后,发达国家纷纷把发展煤气化技术作为替代能源重新提到议事日程,加快了煤气化新工艺研发的步伐。
近二十年来,为了提高电厂热效率,减少环境污染,国外对煤气化联合循环IGCC 发电技术作了大量工作,也促进了气流床气化等现代煤气化技术的发展。
对于新型气化炉或气化方法的研究是在1978年以后,国内外先后开展了移动床加压碎煤气化、水煤浆加压气化、干粉进料加压气化、灰团聚流化床气化等研究和开发[1-3]。
单纯从技术角度出发,煤炭气化对煤的质量要求是很宽松的,不同煤阶、不同粒度级、不同含硫量的煤都能用于气化。
然而,不同气化工艺技术各有特点,其对煤质的要求也是不同的,没有一种可气化所有煤种的“万能炉”。
煤化工项目气化技术的选择首先要考虑原料煤的特性,同时要考虑煤气的用途和规模、气化技术的成熟度及可靠性、粗煤气构成、经济性等。
1我国煤炭资源的特点煤炭是我国的主要能源,2007年我国煤炭的基础储量为3261.26亿t ,占化石能源资源基础储量的煤炭气化技术对煤质的选择及适应性分析步学朋任相坤崔永君(中国神华煤制油化工有限公司,北京,100011)摘要:本文简要介绍了移动床、流化床、气流床气化技术、地下气化的现状,重点针对各种典型煤气化技术的特点,结合已使用煤种的煤质情况及使用不同煤质出现的一些问题,分析了不同气化技术对煤质的要求,包括对入炉煤的粒度、灰分、水分、反应性、热稳定性、落下强度、黏结性、可磨性、灰熔融性温度、灰渣黏度及成浆性等的要求。
煤气化技术选择依据和适应煤种情况
煤气化技术选择依据和适应煤种情况在众多的煤炭利用技术中,煤气化是煤炭能源转化的基础技术,也是煤化工发展中最重要、最关键的工艺过程之一。
如何选择煤气化技术,主要的依据以及误区有哪些,在这里进行了整理。
煤气化工艺有几十种,若按煤气化炉的炉型分类,大致有三类:固定床气化工艺;流化床气化工艺;气流床气化工艺。
气流床煤气化技术又分为湿法气化和干法气化两种。
就以近年比较热门的加压、气流床粉煤气化技术来说:水煤浆进料的有国外有德士古、E-Gas 等,国内有华东理工大学的多喷嘴、西北院的多元料浆等;干煤粉进料的:国外有Shell、普兰福 (Prenflo)、GSP等,国内有西北热工院的两段进料干煤粉气化炉、航天工业的HT-L航天炉、华东理工大学的SE-东方炉等。
煤气化技术的指标因素某种煤气化技术的热能转换效率、技术的可靠性、可利用率、对环境污染的情况、煤种的适用范围、各项消耗指标的高低、投资、运行、维修费用的多少等,尤其是实际效果,都是对某一种气化技术客观标准条件。
煤气化工艺指标煤气化技术的工艺指标是评价煤气化技术好坏的一个重要方面,只有指标优良的煤气化技术才能给企业带来良好的经济效益,并且节能环保。
通常选择合适的煤气化技术依据得主要工艺指标包括:产气率、有效气含量及组成、碳转化率、冷煤气效率、比氧耗、比煤耗等。
产气率产气率是指气化单位重量的原料所得到煤气的体积数(在标准状态下),通常以m3/kg表示。
有效气含量及组成煤气中的主要成分是CO和H2,生成粗煤气中有效气含量是指粗煤气中(CO+H2)的量。
碳转化率碳转化率是指在气化过程中消耗的(参与反应的)总碳量占入炉原料煤中碳量的百分数。
如灰渣中含碳高、飞灰和焦油多,则碳的转化率就低。
冷煤气效率冷煤气效率是衡量煤炭气化过程能量合理利用的重要指标。
表1为两种具有典型代表性的气流床煤气化技术的工艺性能和气化指标比较数据表。
以上干法粉煤气化指标数据来源于Shell气化技术的运行数据。
煤气化工艺技术的分类与选择综述
一、我国能源状况的分析
能源是人类赖以生存和推动社会可持续发展的重要 物质基础, 在世界矿物能源储量中, 煤占相当大的比例。 我国是以煤为主要能源的国家, 煤炭在能源结构中占 70% 左右, 实现煤炭洁净、高效、经济和合理的利用, 尤其是煤化工利用具有重大的现实和战略意义。煤化工 涉及领域广泛, 可生产几乎所有种类的石油化工产品, 目前我国油品短缺与原油储量及开采不足的矛盾已突现 出来, 二十一世纪前期我国煤化工的发展直接关系着国 家能源战略安全和基本化工产品的供给。 可见,煤的有效利用对于我们来说是多么重要的 一件事情。
2、中氮肥改造可采用华东理工大学等开发的四喷嘴 对置式水煤浆气化炉, 该技术已通过工业化试验, 对煤 种(特别是高硫煤)、粒度有较大兼容性, 具有单系列、 大容量、加压、高效、洁净的技术优势, 与我国的能 源资源国情相适应, 具有与国际先进技术竞争的能力。 3、建设大型煤化工或IGCC 发电项目, 首选Shell气化 炉。我国的干粉气化工艺虽已通过中试, 但工业化之 前必须引进大型干粉气化炉, 这是国内大型煤化工必 须面对的现实。国内科研设计单位也应抓住时机, 加 紧消化吸收引进技术, 为我所用, 增强自主创新能力, 形成有自主知识产权的新技术。
煤气化工艺的选择
在具体选用煤气化工艺时, 必须以科学的态度, 既要根据技术发展水平考虑工艺的先进性, 又要根 据实际情况考虑工艺的合理性。以自身或附近的原 料煤源为基础, 以产品煤气的用途为目标, 同时考虑 煤气工程的生产规模与气化设备的生产能力相配 套。鉴于国际煤气化工艺的现状, 结合我国的国情, 有如下建议: 1、小氮肥改造可采用灰熔聚流化床气化炉, 整 套装置与国外引进技术相比, 减少投资60% 左右, 改造投资小; 吨氨制气成本可大幅降低, 经济效益 明显
煤气化技术方案比较及选择
煤气化技术方案比较及选择(煤气化技术方案比较及选择)SHELL 和GE 两种煤气化技术(1)SHELL 公司在渣油气化技术取得工业化成功经验的基础上,于1972 年开始从事煤气化技术的研究。
1978 年第一套中试装置在德国汉堡建成并投入运行;1987 年在美国休斯敦附近建成的日投煤量(250~400)t 的示范装置投产;日投煤量2kt 的大型气化装置于1993 年在荷兰的Buggenum建成投产(Demkolec 电厂),用于联合循环发电,该气化装置为单系列操作,装置的开工率在95 %以上。
生产实践证明,SHELL 煤气化工艺是先进成熟可靠的。
目前该技术在国内推广比较迅速。
(2)GE (TEXACO)公司很早就开发了以天然气和重油为原料生产合成气技术,20 世纪70年代的石油危机促进其寻找替代能源和洁净的煤气化技术,经多年研究以后,推出了水煤浆气化工艺。
该工艺技术已在山东鲁南、上海焦化、陕西渭河、安徽淮化4 套装置投运,最长的已具有近8 年生产操作经验。
运行基本良好,显示了水煤浆气化的先进性,但使用该项技术所建的生产装置,要达到长周期满负荷运行,尚较困难,特别是对煤种的可选择性限制了其发展。
SHELL 煤气化工艺与GE 水煤浆气化工艺,是当前先进而又成熟的两种煤气化技术,已成功地在工业规模上应用多年。
两种气化工艺对比分析如下:2.1 原料的适应性(1)SHELL 煤气化是洁净的煤气化工艺,可以使用褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以及石油焦为原料,也可使用两种煤掺合的混煤,并成功地将高灰分(5.7 %~24.5 % ,最高35 %)、高水分(4.5 %~30.7 %)和高硫分的劣质煤种进行气化。
对于原料煤和燃料煤价差较大地区有可能使其两者合一,既简化贮运系统又可降低生产成本,可见该工艺在煤种应用上有很大灵活性。
(2)GE 水煤浆气化工艺能使用较多煤种:如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣。
但是在煤种选择上需考虑以下两点:①应选用含水低,尤其是内水分低的煤种,否则不利于制取高浓度水煤浆;②选用灰融点低和灰粘度适宜的煤种。
气化用煤的要求及指标
气化用煤常压固定床煤气发生炉,对入炉气化煤的性能是有一定要求的,否则就会影响煤气炉的正常运转,对气化用煤的质量要求如下:1.粒度当煤粒较小时,虽然煤粒的接触反应的面积增大,煤的气化反应较完全,但是,会使炉内料层的气流阻力增大,不仅炉况不稳定,而且还会使炉出煤气中夹带较多的煤尘,造成设备或管道堵塞;当煤粒过大时,其结果正好相反,亦不利于炉内煤料的完全气化。
单段式煤气炉,其入炉煤粒度,以25~50mm为好,而两段式煤气炉,则以20~40mm为最佳。
入炉煤中,煤的最大粒度与最小粒度之比为5,在低负荷下可放宽到8;入炉煤中,<2mm的粉煤量应控制在<1.5%,<6mm细粒煤应控制在<5%。
2.粘结性粘结性是指当烟煤被加热时,由于产生胶质体而使煤粘结成团块的性能,如粘结性较强的烟煤,被加热到300~400℃时,就会出现粘结与膨胀,使较小的煤颗粒粘聚成较大的团块,从而导致气流分布不均匀,并阻碍料层的下移,致使炉内的气化过程恶化。
因此,做为气化用煤,尤其是烟煤,煤的粘结性是非常重要的指标。
反映煤在受热状态下的粘结性与膨胀性检测项目有:胶质层厚度Y值、自由膨胀序数、罗加指数、工业分析中的焦渣特征(1-8)等,气化用煤对粘结性的要求:3.灰熔点灰熔点是判断煤在炉内气化过程中是否容易结渣的重要指标。
煤灰在高温作用下,其产生变形、软化和流动时的相应温度,分别以DT、ST、FT表示。
煤的灰熔点与煤灰中的成分有关,可用下式来表示。
K=(Si2O+Al2O3)/(Fe2O3+CaO+MgO)式中,K值表示灰分的熔融性。
当K>5时,为难熔融性灰;当K<1时,为易熔融性灰。
从式中可以看出,当煤灰成分中SO2和Al2O3含量多时,灰熔点高;当熔灰成分中Fe2O3、CaO、MgO含量多时,灰易熔,灰熔点低。
这里应该注意的是,虽然当煤成分中CaO含量较多时,能降低灰熔点,但是,由于CaO 又会降低熔灰的粘度,因而,此时已经熔融了的灰,因其粘度小,就不会粘合聚结成大团块,也即缓解了气化过程中的炉内结渣。
煤气化煤种的选择
煤气化煤种的选择煤种, 煤气化, 选择可用于水煤浆气化的原料种类比较广泛,例如各种烟煤、褐煤、泥煤、石油焦,甚至城市垃圾也可以作为气化原料。
但据国内外各用户的实际运行情况来看,并非所有的煤种都适用于水煤浆气化装置,要保证长周期稳定运行并获得较好的经济效益,必须认真细致地选好煤种。
设计水煤浆气化工艺时,首先需要了解准备作为原料使用的煤炭的物理化学特性,包括工业分析、元素分析、水分、煤灰组成、发热量、灰熔点、可磨指数的测定、实验室煤浆特性试验、助熔剂试验(包括添加剂试验),以评价所选用的煤种煤源在技术上和经济上是否适宜用作气化原料,这些分析和试验都是判定煤种特性的重要依据。
1、煤的质量对气化过程有着十分重要的影响煤的品种很多,按其在地下生成的时间的长短,大体可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等,它们的煤化程度按上述次序依次增加。
随着气化工艺选取的不同,其对煤品质的要求也不相同。
首选煤种。
高活性、高挥发分的烟煤是德士古水煤浆气化工艺的对原料煤的下述性能和参数应当重视:⑴ 总水分总水分包括外水和内水。
外水是煤颗粒表面附着的水分,来源于煤在煤层中附着的、人为喷洒和露天放置中的雨水,这部分水通过自然风干即可基本消除。
外水对德士古煤气化没有影响,但如果波动太大对煤浆浓度有一定的影响,而且会增加运输成本,应尽量降低。
内水是煤的结合水,以吸附态或化合态形式存在于煤中,煤的内水高同样会增加运输费用,但更重要的是内水是影响成浆性能的关键因素,内水越高成浆性能越差,制备的煤浆浓度越低,对气化有效气体含量、氧气消耗和高负荷运行不利。
⑵ 挥发分及固定碳煤化程度增加,则可挥发物减少,固定碳增加。
固定碳与可挥发物之比称为燃料比,当煤化程度增加时,它也显著增加,因而成为显示煤炭分类及特性的一个参数。
煤中挥发分高有利于煤的气化和碳转化率的提高,但是挥发分太高的煤种容易自燃,给储存煤带来一定麻烦。
⑶ 煤的灰分及灰熔点灰分灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧反应后,其中的矿物质在高温下分解、化合所形成的惰性残渣,是金属和非金属的氧化物和盐类(碳酸盐、硅铝酸盐、硅酸盐、硫酸盐等)的混合体。
煤气化及煤基化工产品链
煤种划分、煤气化及煤基化工产品链〔根据有关资料整理〕一、按变质程度划分的煤种1、无烟煤〔WY〕。
变质程度最深的煤种,可与肥煤配合炼焦,主要起瘦化作用。
新疆无此煤种。
2、贫煤〔PM〕。
可与肥煤配合炼焦,主要起瘦化作用。
新疆当前未发现此煤种。
3、贫瘦煤〔PS〕。
可与肥煤配合炼焦,主要起瘦化作用。
4、瘦煤〔SM〕。
可与肥煤配合炼焦,主要起瘦化作用,也可单独炼制焦炭。
哈密市野马泉矿区少量。
5、焦煤〔JM〕。
可单独炼制优质焦炭,同时也可与其它煤种配合炼焦。
哈密市野马泉矿区有此煤种。
6、肥煤〔FM〕。
与瘦性煤种配合可炼制质量较好焦炭,也可单独炼制焦炭。
哈密市野马泉矿区、巴里坤矿区有此煤种。
7、1/3焦煤〔1/3JM〕。
可单独炼制焦炭,也可配合其它煤种炼制质量较好焦炭。
巴里坤矿区〔石炭窑区域〕有此煤种。
8、气肥煤〔QF〕。
可单独炼制焦炭,也可配合其它煤种炼制质量较好焦炭,巴里坤矿区有此煤种。
9、气煤〔QM〕。
可单独炼制焦炭,也可配合其它煤种炼制质量较好焦炭,巴里坤矿区有此煤种。
110、1/2中粘煤〔1/2ZN〕。
气化、动力用煤,也可用做配焦煤。
三道岭矿区有此煤种。
11、弱粘煤〔RN〕。
气化、动力用煤,也可单独炼制半焦〔即兰炭〕,三道岭矿区有此煤种。
12、不粘结煤〔BN〕。
气化、动力用煤,可单独炼制半焦。
三道岭矿区、沙尔湖矿区、三塘湖矿区、淖毛湖矿区均有此煤种。
13、长烟煤〔CY〕。
气化、动力用煤,可单独炼制半焦。
三道岭矿区、大南湖矿区、沙尔湖矿区、三塘湖矿区、淖毛湖矿区均有此煤种。
14、褐煤〔HM〕。
气化、动力用煤,可单独炼制半焦和用于煤炭直接液化。
大南湖矿区、沙尔湖矿区有此煤种。
以上分类,4——9项为冶金焦炼焦的根底煤种。
二、煤气化工艺1、常用固定床气化。
以常压空气为气化剂,使用弱粘结以下年轻煤种最正确,块度要求13——70毫米。
国内技术成熟,有成套设备。
2、碎煤固定层加压气化。
以水蒸气和氧气为气化剂,使用弱粘结以下年轻煤种最正确,块度要求5——50毫米。
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煤气化煤种的选择煤种, 煤气化, 选择可用于水煤浆气化的原料种类比较广泛,例如各种烟煤、褐煤、泥煤、石油焦,甚至城市垃圾也可以作为气化原料。
但据国内外各用户的实际运行情况来看,并非所有的煤种都适用于水煤浆气化装置,要保证长周期稳定运行并获得较好的经济效益,必须认真细致地选好煤种。
设计水煤浆气化工艺时,首先需要了解准备作为原料使用的煤炭的物理化学特性,包括工业分析、元素分析、水分、煤灰组成、发热量、灰熔点、可磨指数的测定、实验室煤浆特性试验、助熔剂试验(包括添加剂试验),以评价所选用的煤种煤源在技术上和经济上是否适宜用作气化原料,这些分析和试验都是判定煤种特性的重要依据。
1、煤的质量对气化过程有着十分重要的影响煤的品种很多,按其在地下生成的时间的长短,大体可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等,它们的煤化程度按上述次序依次增加。
随着气化工艺选取的不同,其对煤品质的要求也不相同。
首选煤种。
高活性、高挥发分的烟煤是德士古水煤浆气化工艺的对原料煤的下述性能和参数应当重视:⑴ 总水分总水分包括外水和内水。
外水是煤颗粒表面附着的水分,来源于煤在煤层中附着的、人为喷洒和露天放置中的雨水,这部分水通过自然风干即可基本消除。
外水对德士古煤气化没有影响,但如果波动太大对煤浆浓度有一定的影响,而且会增加运输成本,应尽量降低。
内水是煤的结合水,以吸附态或化合态形式存在于煤中,煤的内水高同样会增加运输费用,但更重要的是内水是影响成浆性能的关键因素,内水越高成浆性能越差,制备的煤浆浓度越低,对气化有效气体含量、氧气消耗和高负荷运行不利。
⑵ 挥发分及固定碳煤化程度增加,则可挥发物减少,固定碳增加。
固定碳与可挥发物之比称为燃料比,当煤化程度增加时,它也显著增加,因而成为显示煤炭分类及特性的一个参数。
煤中挥发分高有利于煤的气化和碳转化率的提高,但是挥发分太高的煤种容易自燃,给储存煤带来一定麻烦。
⑶ 煤的灰分及灰熔点灰分灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧反应后,其中的矿物质在高温下分解、化合所形成的惰性残渣,是金属和非金属的氧化物和盐类(碳酸盐、硅铝酸盐、硅酸盐、硫酸盐等)的混合体。
燃烧后实际测得的是煤灰的产率,而并非煤中真正的灰含量,在高温氧化还原气氛中煤中矿物质的存在形式已经发生了一系列的物理和化学变化。
灰分虽然不直接参加气化反应,但却要消耗煤在氧化反应中所产生的反应热,用于灰分的升温、熔化及转化。
灰分含有率越高,煤的总发热量就越低,浆化特性也多半较差。
根据资料介绍,同样反应条件下,灰分含量每增加1%,氧耗约增加0.7%~0.8%,煤耗约增加1.3%~1.5%。
灰熔点煤灰的熔融性,习惯上用四个温度来衡量,即煤灰的初始变性温度(IT或T1)、软化温度(ST或T2)、半球温度(HT或T3)、流动温度(FT或T4)。
煤的灰熔点一般是指流动温度,它的高低与灰的化学组成密切相关。
由常规煤灰分析及表1可知,SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3组分约占灰分组成的90%~95%左右,它们的含量相对变化对灰熔点影响极大,因此许多学者常用四元体系SiO2-Al2O3-CaO- Fe2O3来研究灰的黏温特性。
表1 典型的灰渣组成%(质量分数)组分 SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O P2O3 SO3组成 37~60 16~33 0.9~1.9 4~25 3~15 1.2~2.9 0.3~3.6 0.2~1.9 0.1~2.4一般情况,灰分中氧化铁、氧化钙、氧化镁的含量越多,灰熔点越低;氧化硅、氧化铝含量越高,灰熔点愈高。
但灰分不是以单独的物理混合形式存在,而是结晶成不同结构的混合物,结晶结构不同灰熔点差异很大(参见表2),不能以此作为唯一的判别标准。
通常用式 1来粗略判断煤种灰分熔融的难易程度:酸碱比=(SiO2+ Al2O3)/( Fe2O3+CaO+MgO) 1当比值处于1~5之间时为易熔,大于5时为难熔。
表2 灰分中各种混合物的熔点成分熔点/℃ 成分熔点/℃ 成分熔点/℃SiO2晶体 1723 3Al2O3 2SiO2 1850 CaO Al2O3 2SiO2 1553Al2O3 2020 2FeO SiO2 1065 2CaO Al2O3 SiO2 1590CaO 2570 CaO SiO2 1544 2CaO FeO 2SiO2 1203MgO 1380 CaO Al2O3 1605 CaO FeO SiO2 1208有些专家采用比值SiO/Al2O3和SiO2/(SiO2+Fe2O3+CaO+MgO)来研究灰分组成和灰分熔点的关系,指出前者比值不宜小于1.6、后者不宜大于0.9,否则就需要添加Fe2O3或CaO,或者掺混其他煤种来调整灰分的组成以利于熔融排渣。
灰渣黏温特性灰渣黏温特性是指熔融灰渣的黏度与温度的关系。
熔融灰渣的黏度是熔渣的物理特性,一旦煤种的(灰分组成)确定,它只与实际操作的温度有关。
熔渣在气化炉内主要受自身的重力作用向下流动,同时流动的气流也向其施加一部分作用力,熔渣的流动特性可能是牛顿流体、也可能是非牛顿流体,这主要取决于煤种和操作温度的高低。
为了顺畅排渣,专家认为熔渣行为处于牛顿流体范围内操作气化炉比较合适,一旦进入非牛顿流体范围区气化炉内容易结渣,并引入了临界温度的概念,即渣的黏度开始变为非牛顿流体特性时对应的温度,以此作为操作温度的下界。
煤种不同,渣的黏温特性差异很大,有的煤种在一定温度变化范围内其灰渣的黏度变化不大,也即对应的气体操作范围宽,当操作温度偏离最佳值时,对气化运行影响不大;有的煤种当温度稍有变化时其灰渣的黏度变化比较剧烈,操作中应予以特别注意,以防低温下渣流不畅发生堵塞。
可见,熔渣黏度对温度变化不是十分敏感的煤种有利于气化操作。
水煤浆气化采用液态排渣,操作温度升高,灰渣黏度降低,有利于灰渣的流动,但灰渣黏度太低,炉砖侵蚀剥落较快。
根据有些厂家的经验,当操作温度在1400℃以上每增加20℃,耐火砖熔蚀速率将增加一倍。
温度偏低时灰渣黏度升高,渣流动不畅,容易堵塞渣口。
只有在最佳黏度范围内操作才能在炉砖表面形成一定厚度的灰渣保护层,既延长了炉砖寿命又不致堵塞渣口。
液态排渣的气化炉最佳操作温度视灰渣的黏温特性而定,一般推荐高于煤灰熔点30~50℃。
最佳灰渣流动黏度对应的温度为最佳操作温度,大多研究机构认为最佳黏度应控制在15~40Pa?S之间。
助熔剂由于材料耐热能力的限制,对灰熔点高于1400℃的煤如果还要采用熔渣炉气化,应当使用助熔剂,以降低煤的灰熔点。
根据煤质中矿物质对灰熔点的影响的有关研究表明,添加适当助熔剂降低前面计算式1的酸碱比,可有效降低灰熔点。
助熔剂的种类及用量要根据煤种的特性确定,一般选用石灰石或氧化铁作为助熔剂。
石灰石及氧化铁特别适宜作助熔剂的原因在于,它们是煤的常规矿物成分,几乎对气化系统没有影响,流动性与一般的水煤浆相同,加入后又能有效地改变熔渣的矿物组成,降低灰熔点和黏度。
视煤种的不同,氧化钙的最佳加入量约为灰分总量的20~25%,氧化铁为15%左右即可对灰熔点降低起到明显作用。
但助熔剂的加入量过大也会适得其反,另外灰渣成分不同对砖的侵蚀速率也会不同,因此还应根据灰渣的组成和向火面耐火材料的构成合理选择助熔剂。
加入助熔剂后气化温度的降低将使单位产气量和冷煤气效率提高、氧耗明显降低,但同时也会使碳转化率稍有降低、排渣量加大,过量加入石灰石还会使系统结垢加剧。
在选择煤种时,宜选择灰熔点较低的煤种,这可有效地降低操作温度,延长炉砖的使用寿命,同时可降低氧耗、煤耗和助熔剂消耗。
⑷ 发热量煤的发热量即热值,是煤的主要性能指标之一,其值与煤的可燃组分有关,热值越高每千克煤产有效气量就越大,要产相同数量的有效气煤耗量就越低。
⑸ 元素分析煤中有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素构成,碳是其中的主要的元素。
煤中的含碳量随煤化程度增加而增加。
年轻的褐煤含碳量低,烟煤次之,无烟煤最高。
氢和氧含量随煤化程度加深而减少,褐煤最高,无烟煤最低。
氮在煤中的含量变化不大,硫则随成煤植物的品种和成煤条件的不同而有较大变化,与煤化程度关系不大。
气化用煤希望有效元素碳和氢的含量越高越好,其它元素含量越低越好。
氧含量一般在10%左右,对气化过程没有副作用。
硫含量煤中硫组分除少量不可燃硫随渣排出外,大部分在气化反应中生成硫化氢和微量硫氧化碳,其中硫化氢会对设备和管道产生腐蚀。
已有用户使用过含硫量达5%的煤种,发现对气化装置影响不大。
煤中含硫量的多少对后续的酸性气体的脱除和硫回收装置影响也较大,因此要求煤中的可燃硫含量要相对稳定,以使选择正确的脱硫方法。
气化选择煤种可采用高硫煤,因为新一代煤化工过程都己经将硫化物脱净並回收成硫磺(目前我国每年进口几百万吨硫磺),一方面变成财富,另一方面是改善环境。
氮含量煤中的氮含量决定着煤气中的氮含量和冷凝液的pH值,冷凝液中氨含量高,pH值高可减轻腐蚀作用。
但生成过多的氨在低温下会与二氧化碳反应而形成堵塞引起故障,同时pH值的升高,极易引起碳酸钙结垢,因此应正确考虑氮含量的影响,以利于合理选择设备材质、平衡系统水量。
煤中氮含量达到10%时生产中已证实不是大问题。
砷含量我国对188个煤样抽查结果显示煤中砷含量在0.5×10-6~176×10-6之间,虽然含量不高,随煤种变化差异很大,但砷可以以挥发态单质转化到粗煤气中,进入催化剂床层后与活性组分Co、Mo形成比较稳定的化合物,从而使催化剂失去活性,造成不可恢复的慢性中毒。
研究表明当变换催化剂中砷含量达到0.06%时,其反应活性即开始下降,达到0.1%时基本失去活性。
砷也是合成甲醇催化剂(铜催化剂)的毒物,而且十分敏感。
因此煤中的砷含量越低越好。
如果煤含砷高的话,净化工序中应当增加催化脱砷手段。
氯含量气化反应后氯有一部分可叹随固体渣排出装置,另一部分溶滞于工艺循环水中,当氯含量过高时会对设备和管道造成腐蚀,特别是对于不锈钢材质,工艺运行中应予以适当控制。
一般气化循环灰水中氯离子浓度控制在120×10-6 ~150×10-6之间。
如果氯化物进入合成气中,它会使合成甲醇催化剂中毒,所以应当重视。
可磨指数一般多用哈氏可磨指数(Hardgrove Index,简写HGI)表达煤的可磨性,它是指煤样与美国一种粉碎性为100的标准煤进行比较现时得到的相对粉碎性数值,指数越高反映出煤种越容易被粉碎。
煤的可磨指数决定于煤的岩相组成,矿质含量、矿质分布及煤的变质程度。
易于粉碎的煤容易制成浆,可以节省磨煤机功耗,一般要求煤种的哈氏可磨指数在50~60以上。
煤的化学活性煤的化学活性指煤在一定温度下与二氧化碳、水蒸汽或氧反应的能力。