煤质对气化的影响
煤质对壳牌煤气化工艺操作的影响
煤质对壳牌煤气化工艺操作的影响摘要:本文阐述了壳牌煤气化的工艺原理及气化工艺装置的特点,简单讨论介绍了煤质对Shell煤气化工艺的影响。
关键词:壳牌煤气化原料煤煤质1 引言煤炭气化是洁净、高效利用煤炭的最主要途径之一,国内外发展了各种不同的煤气化工艺。
煤气化是指在一定的温度和压力等条件下,将经过适当处理的原料煤转化为具有多种用途的气态产物的工艺过程。
按照气化过程中是否加入气化剂或加入气化剂量,以及煤中可燃成分转化为煤气的程度,将煤气化分为部分气化和完全气化两大类[1]。
自20世纪50年代起,壳牌公司就参与了气化技术的开发。
当时,该公司开发了油位原料的壳牌气化技术,并成功的建成了多套装置。
1976年,壳牌公司建成处理煤量为6t/d的试验装置,利用该装置试验了30多种不同的煤种,充分证明了此方法的广泛适用性[2]。
目前,河南龙宇煤化工有限公司壳牌煤气化是国内最大的投产运行的煤制甲醇气化装置,经过近四年来的生产运行发现煤质对壳牌煤气化工艺操作存在很大的影响。
2 煤质对壳牌煤气化化工艺操作的影响Shell煤气化工艺以干煤粉为原料、纯氧及蒸汽作为氧化剂,液态排渣,属加压气流床气化。
送进气化炉,煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。
气化炉内部约1400～1500℃的高温煤气由循环气体激冷,经输气管道,然后进入合成气冷却器作进一步冷却,同时产生高、中压蒸汽。
从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰分颗粒,经陶瓷滤芯过滤器中分离除去,然后合成气经湿法洗涤系统,处理后的合成气送后续工序。
2.1 煤的可磨性与可磨性指数煤的可磨性是指煤研磨成粉的难易程度。
可磨性是煤加工利用过程的一个重要指标,是制粉系统设计与运行中的一个主要参数。
某一种煤的可磨性指数是将煤磨碎到与标准煤同一细度所消耗电能的比值。
可磨性指数越小,说明煤的可磨性越好,将煤磨碎到与某标准细度所消耗的能耗低,煤越容易被磨到壳牌煤气化装置燃烧气化所需粒度的煤粉。
第三章煤炭性质对气化的影响
化工艺》
3-1 煤种对气化的影响
气化用煤的种类对气化过程有很大的影 响，煤种不仅影响气化产品的产率与质 量，而且关系到气化的生产操作条件。 所以，在选择气化用原料的种类时，必 须结合气化方式和气化炉的结构进行考 虑，也要充分利用资源，合理选用原料 。
化工艺》
3-1 煤种对气化的影响
焦油组成和产率的影响
焦油产率与煤种性质有关：一般 地说，变质程度较深的气煤和长焰煤 比变质程度浅的褐煤焦油产率大，而 变质程度更深的烟煤和无烟煤．其焦 油产率却更低。
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
水分对气化的影响 灰分对气化的影响 挥发分对气化的影响 硫分对气化的影响 粒度对气化的影响 灰熔点及结渣性对气化的影响 其他性质对气化的影响
结论：气化用燃料中硫含量应是越低越好
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
五、粒度对气化的影响
为了控制煤的带出量，气化炉实际生产能力有一个 上限，对移动床加压气化而言，粉煤带出量不应超过入 炉煤总量的1%，为限制2mm的煤粒不被带出，炉内上 部空间煤气的实际速度最大为0.9～0.95m／s。
气化炉内某一粒径的颗粒被带出气化炉的条件是 ：气化炉内上部空间气体的实际气流速度大于颗粒 的沉降速度。气化炉上部空间的气流速度用下式计 算：
对发 热值 和组 成的 影响
对煤 气产 率的 影响
一般来说，煤中挥发分越高，转变为 焦油的有机物就越多，煤气的产率下 降。 此外，随着煤中挥发分的增加，粗煤
气中的二氧化碳是增加的，这样在脱 除二氧化碳后的净煤气产率下降得更 快
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
对消 耗指 标的 影响
不同煤 种消耗 指标的 规律
煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施
煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施
煤质的变化对于水煤浆气化炉燃烧过程会产生一系列的影响，主要包括燃烧稳定性、
燃烧效率和炉内温度分布等方面。
针对这些影响，可以采取一些改进措施来提高炉燃烧效
果和稳定性。
煤质的变化对燃烧稳定性有很大的影响。
在水煤浆气化炉中，由于煤质的变化，煤粉
的流动性、碳含量和灰分含量等参数都会发生变化，从而影响燃烧过程中的火焰稳定性。
为了提高燃烧的稳定性，可以采取优化配煤方案的措施，通过调整不同煤种的比例和粒度
分布等参数，使得煤粉的燃烧性能在一定范围内保持稳定。
煤质的变化会对燃烧效率产生影响。
煤质的变化会导致燃烧过程中的温度分布不均匀，烟气中的未燃烧物增加，从而降低炉燃烧的效率。
为了提高燃烧效率，可以采取适当的调
整煤粉颗粒大小和煤粉的进料速率等措施，使得煤粉在炉膛中的停留时间适中，燃烧充
分。
煤质的变化会对炉内温度分布产生影响。
煤质的变化会导致燃烧过程中的火焰温度和
炉内温度分布不均，从而影响炉内煤气产生速率和质量。
为了改善炉内温度分布，可以采
取一些措施，如优化燃烧器的设计、改变燃烧的工况等，使得火焰温度和炉内温度分布更
加均匀。
还可以通过改进炉内的燃烧设备和增加燃烧辅助设备来降低煤质变化对燃烧的影响。
在气化炉中可以增加一些增温器和燃烧空气预热装置，通过预热煤粉和燃烧空气来提高燃
烧效率和稳定性。
煤的工业分析及其对气化的影响如何？
煤的工业分析及其对气化的影响如何？各种煤，除了其外表特征不同外，更主要的是它们的工艺性能也有很大的差别。
为了合理的利用煤炭资源，对煤作出正确的评价，在工业上，我们通常采用工业分析的方法。
煤的工业分析通常包括煤的水分、灰分、挥发份和固定碳四种，它们对煤的气化影响很大，现分述于下。
（1）水份：煤的水份通常以三种状态存在。
即游离水，一般由外界条件造成，如雨、雪等，二结晶水，是组成煤的分子与水化合而成为结晶状态的水；三是吸附水，是煤本身的空隙形成毛细吸附现象所吸附的水。
一般所指煤的水份是指实验水份，即在空气干燥状态下的试料，在105℃温度下，加热一小时所放出的水份，这主要是吸收水。
这种水份的含水量与煤形成时间的长短有关系，通常泥煤和褐煤含10℃—30%的水份，而烟煤和无烟煤的水份在5%以下。
煤中水份不但对煤的运输、破碎、筛分都不利，而且煤的水份直接影响煤的发热值，还在气化中及收大量的热量，降低煤气的温度，甚至降低还原层的温度，使煤气质量变坏，CO 2含量增加。
同时在干燥层温度较低时，气化烟煤时干馏层逸出的焦油将会发生重新凝聚，而影响发生炉的透气性。
所以，一般要求煤中的水份不超过8%。
另外，由外界条件造成的游离水，特别是雨天，将严重影响煤的筛分，使大量煤末混入发生炉，使料层透气性变坏，煤气质量下降。
故要求大多数南方工厂的煤气站设置干煤棚或采取其它降低外界水份的措施。
（2）灰份：煤的灰份是指除去水份、挥发份外，一切可燃物质在一定温度（800℃上下）完全燃烧后的残留物。
煤的灰份，主要由二氧化硅（SiO 2）二氧化铝（Al 2O 3）、三氧化二铁（Fe 2O 3）、氧化钙（CaO ）、和氧化镁（MgO ）等组成。
这些矿物质由于是由燃烧得来，故与原来煤中矿特质的真实情况是不同的。
在燃烧时，它们经历了分解、脱水等过程。
煤的灰份是其原生植物的含有物及其在形成过程中外部渗透沉积而混入的。
因此，它的种类、数量以至分布状态，由于煤层所在位置，种类以及形成的不同而异。
煤质变化对壳牌粉煤气化工艺的影响
煤质变化对壳牌粉煤气化工艺的影响摘要：文章阐述煤质的参数变化对壳牌粉煤气化装置的影响，并根据这些影响采取相应的预防措施。
关键词：煤质；壳牌粉煤气化；措施壳牌粉煤气化工艺目前在国内的应用非常广泛。
通过实际运行，我们发现煤质的变化对壳牌粉煤气化炉的影响很大，它不仅对整个气化炉的能耗、物耗有影响，而且还影响整个壳牌粉煤气化炉的安全连续稳定运行。
由于我国地大物博，各地大大小小的的煤矿数不胜数，各地的煤矿的煤质参数又各不相同，因此煤质的波动很难避免。
正因如此，研究煤质的变化就有了非常重要的作用。
通过对原煤各种参数变化的分析，搞明白煤质变化对气化炉运行所带来的各种影响，并采取相应稳定煤质的措施，以实现壳牌粉煤气化炉安全连续稳定的运行。
1 煤质变化对壳牌粉煤气化装置的影响因素1.1 粒度壳牌粉煤技术对粉煤粒度有着很高的要求。
要是粒度过粗，在粉煤加压输送过程中，必然会对管道设备形成冲刷磨损，减少其使用周期。
要是粒度过细，则粉煤在加压输送过程中容易被压结实，进而给粉煤的运输带来麻烦，并且也会影响粉煤的煤循环，影响煤烧嘴的稳定运行。
所以，一般要求粉煤粒度为5～90 μm>80%。
1.2 灰分壳牌粉煤技术的重要原理之一就是“以渣抗渣”，所谓“以渣抗渣”是指水冷壁外表面附着一层耐火材料，内置金属销钉。
生产中，高温熔融下的流态熔渣，顺水冷壁重力方向下流，当渣层较薄时，由于耐火衬里和金属销钉具有很好的热传导作用，渣外表层冷却至灰熔点固化附着，当渣层增厚到一定程度时，热阻增大，传热减慢，外表渣层温度升高到灰熔点以上时，熔渣流淌减薄；当渣层减薄到一定厚度时，热阻减小，传热量增大，渣层温度降低到灰熔点以下时熔渣聚积增厚，这样不断的进行动态平衡，这样煤的灰熔点不出现大的变化，氧/碳比不出现大的波动，水冷壁内锅炉水能够正常供给，炉内温度就不会出现大幅度波动，渣层厚度在动态中相对稳定的。
这样在正常生产情况下，就实现了“以渣抗渣”，有效保护了水冷壁不受反应腐蚀、不受高温烧蚀、不受熔渣磨蚀，使得使用寿命延长。
浅谈煤质和配煤技术对Shell煤气化的影响
浅谈煤质和配煤技术对Shell煤气化的影响简单介绍了煤质对Shell煤气化工艺的影响。
根据本地煤质特性，应用配煤技术，通过改变煤种、调节配煤比例，得到了适合Shell气化炉运行的配煤方案。
标签：配煤技术；Shell煤气化；煤质；灰熔点1 目的及意义原则上说壳牌煤气化技术适用的煤种较为广泛，但在实际生产过程中，单一煤种的气化仍然存在较多问题。
这些问题不仅影响粉煤气化装置的长周期连续运行，同时也制约了其运行的经济性。
目前国内多数粉煤气化装置均使用配煤技术，通过配煤技术的合理利用，不仅能降低粉煤气化装置的氧耗、煤耗及能耗，还能提高气化效率，从而提高装置的经济使用性。
因此，配煤的好坏和稳定煤质的措施是保障壳牌煤气化装置稳定运行的关键因素。
2 煤质对Shell煤气化装置影响2.1 煤灰组成及含量煤灰分的主要组成为氧化硅（SiO2）和氧化铝（Al2O3），对灰的黏结性影响较大。
壳牌气化采用以渣挂渣来保护水冷壁，若灰含量低，则挂渣效果不好，无法起到保护炉壁的作用，缩短气化炉的使用寿命。
而灰分含量大，合成气冷却器（SGC）积灰明显，降低换热效果，同时增加了U1400结渣和U1500堵灰的几率；同时灰渣会带走大量的热，未达到生产需求须气增大氧煤比，热效率降低，影响装置的生产能力。
所以严重时灰分高会导致气化炉事故停车。
[1]Shell气化灰分含量要求为12～23%。
鹤壁本地煤种的煤灰成分及含量与壳牌（鹤壁）设计煤种相差较大，若单独使用容易，SGC易严重积灰，换热效果差，且排渣困难，15单元堵灰几率上升。
煤灰分组分中的SiO2和Al2O3对Shell气化炉合成气冷却器的积灰影响较大，当SiO2/Al2O323%，超过设计最大指标，在高负荷工况下灰渣量大，排渣困难，严重时会造成堵渣；而本地煤2、本地煤4的SiO2/Al2O3与要求数据偏差0.7左右，偏差过大，若单独使用，气化炉合成器冷却器积灰加快，引起压差上涨，必然减少运行周期。
煤炭性质对气化的影响：5、硫分含量对气化的影响.
三、煤质对气化的影响
固定碳对气化的影响 硫分对气化的影响 粒度对气化的影响 反应性对气化的影响 黏结性对气化的影响 机械强度和热稳定性对气化的影响
单击此处编辑母版标题样式 第三节 原料煤对气化工艺的影响
三、煤质对气化的影响
1、煤在Байду номын сангаас化时，其中80％～85％的硫以H2S和 CS2的形式进入煤气当中。 硫分对气 化的影响
2、煤气用于燃料时，燃烧后大量的SO2会排入 大气，污染环境 3、用做合成原料气时，使得合成催化剂中毒，
结论：气化用燃料中硫含量应是越低越好
原料煤对固定床气化的影响
原料煤对固定床气化的影响原料煤的性质对气化过程影响很大。
固定床气化对煤的选择尤为严格。
1．水分煤中水分含量随煤的碳化度而异。
无烟煤和烟煤含水多在5％以下。
次烟煤和褐煤含水约10％～30％。
煤中水分和挥发分含量有关，随挥发分降低而降低。
气化用煤含水量越低越好，一般要求不超过8％。
煤中水分高，会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和气化效率，使消耗定额增加。
有资料认为：若灰分含量不超过10％，则允许水分含量达到35％。
但必须有足够高的燃料层，使原料在进入气化区时得到充分预热。
2．挥发分固定床气化制合成气时挥发分含量以不超过6％为宜。
因为挥发分经干馏后进入煤气，焦油和其他烃类凝结后易堵塞管道，处理相当困难。
而其中的甲烷等不凝性气体会增加压缩工序的功耗。
3．化学活性化学活性是指煤与气化剂中氧、蒸汽、二氧化碳及氢的反应能力。
化学活性高有利于气化过程，可以提高气体质量和增加气化能力。
由于可以降低气化温度而降低氧耗，在回收吹风气时可以提高气化效率。
煤的化学活性对不同的气化剂有一致的趋向。
通常以二氧化碳还原系数DCO2 表示。
4．灰分及灰熔点灰分的组成多为钙、镁、铁的碳酸盐，钾、镁等的硅铝酸盐，钙、镁、铝、钠、钾等的硅酸盐、硫酸盐及硫化物、钠盐及氧化亚铁等。
气化用煤灰分越低越好，一般控制在16％以下。
煤灰的化学组分和灰熔点密切相关。
常用下式估算灰熔点：T1=19Al2O3+15(SIO2+Fe2O3)+10(CaO+MgO)+6(Fe2O3+Na20+K2O)分子式表示灰分的百分含量去掉百分号。
一般要求灰熔点T2在1250℃以上。
在生产中常用通人过量蒸汽的方法防止灰分烧结。
5．固定碳是气化燃料的有效成分。
一般要求固定碳在60％以上。
6．硫分煤中的硫分为有机硫、单质硫、硫化物和硫酸盐四种形态。
气化时硫变成硫化氢和有机硫存在于煤气中，对设备会产生腐蚀。
作为合成气硫化物会引起后工序触媒中毒。
所以要求煤中硫越低越好。
7．热稳定性热稳定性是指在高温下燃料保持原来粒度大小的性质，对气化工艺影响很大。
煤炭性质对气化的影响
2019/12/13
《煤炭气化工艺学》
三、气化的几个重要过程
煤的 干燥
煤的 热解
煤的 反应
2019/12/13
《煤炭气化工艺学》
三、气化的几个重要过程
煤的干燥过程，实质上是水分从微孔中蒸发的过程。
煤的干燥过程：理论上应在接近水的沸点下进行，但实际生
煤
产中，和具体的气化工艺过程及其操作条件又有很大的关系
《煤炭气化工艺学》
三、气化的几个重要过程
煤炭气化过程的两类主要反应：燃烧反
应和还原反应
还原反应，包括碳和二氧
化碳的反应，以及水蒸气
煤
煤的燃烧是指在空气、富氧空气或氧 气中，当煤的温度达到者火点时剧烈
和碳之间的反应是制气的 主要反应，主要生成一氧
的
氧化，放出大量热量的过程，完全燃
化碳和氢气。
反
烧时生成二氧化碳，而不完全燃烧时 则生成一氧化碳。
的热分解，放出大量的水蒸气和二氧化碳，同时，有少量
2019/12/13 的硫生成二氧化硫等气体。
《煤炭气化工艺学》
三、气化的几个重要过程
煤的热解结果生成三类分子：小分子(气 体)、中等分子(焦油)、大分子(半焦)。
煤 的 干 馏
2019/12/13
就单纯热解作用的气态而言．煤气热 值随煤中挥发分的增加而增加； 随煤的变质程度的加深氢气含量增加 而烃类和二氧化碳含量减少。 煤中的氧含量增加时，煤气中二氧化 碳和水含量增加。 煤气的平均分子量则随热解的温度升 高而下降．即随温度的升高大分子变小， 煤气数量增加。
2019/12/13
用对较于高所 单烟的谓 位煤气气 时炭化气化间强化强、度时，度单，因，位可其即气以在适干当馏采段 挥发物化较炉多截，面所积以形上成处的理半焦化学 反应性的较原好料，煤同质时进量人或气产化段的固 体物料也生较的少煤。气量。
煤质对气化工艺的影响
SiO2/AL2O3对操作窗口的影响
142-530
硅铝比：2.3 硅铝比：2.0 硅铝比：1.2
Fe2O3对排渣（Tliq）的影响
灰中Fe2O3在强还原性气氛中会发生1气42-液530 相反 应被H2、CO还原成纯铁析出，降低灰中Fe2O3含 量，升高Tliq，导致渣流动性不稳定。
根据运行经验：入炉煤灰中Fe2O3含量小于12%， 对渣流动性影响较小，尚不会影响气化炉稳定运行。
CaO对操作窗口的影响
142-530
随着CaO含量 的升高，操 作窗口变窄
Shell气化入炉粉煤质量标准
序号
项目
1 灰中SiO2/Al2O3比
2
灰中Fe2O3含量
3
灰熔点FT
4
全水分Mt
5
灰分Aad
6
硫8
氯Cl+氟F
9
挥发分Vdaf
单位
-
%(m/m) ℃
%(m/m) %(m/m) %(m/m)
%(m/m) %(m/m)
合格范围
1.7-2.7
≤11242-530 1350-1450
混配煤的可磨指数可以按混配比例加权计算出来。运行经验表明， 可磨指数不同的原料煤混配后可以将可磨指数调整到40-170，满足中速 磨煤机稳定运行的工艺要求。
粒度
粒度对煤粉反应活性的影响
142-530
SHELL煤气化采用高温气化，气体在炉内
停留时间较短，所以气固之间的扩散反应是
控制碳转化率的重要因素，因而对煤粉的粒
煤质对煤气化工艺选择的影响_石方惠
气化炉
Mark-Ⅳ型鲁奇炉，炉径 3.8 m，单炉 产气量 3.0 ～ 5.0 万 m3/h，炉内有布 煤 器 搅 拌 器 和 炉 篦 等 转 动 部 件 ，夹 套冷却付产中压蒸汽，日产千吨氨 时设计三开一备。
选择煤气化技术应符合“煤气化技术的可靠性 要高、煤气化效率要高，煤气化工艺路线的能耗要 低、污染要低”的两高两低原则。具体就是：
1）先进性原则：工艺技术的先进性决定了项目 的市场竞争力。选现代煤气化工艺。
2）适用性原则：一是根据原料性质来选择气化 工艺，二是要结合下游产品来配制工艺流程。示范项 目的目标市场是硝铵，副产的 LNG 作车辆燃料，煤 制氨系中间产品。
②结渣性：是指煤中的矿物质，在高温和活性气 体介质的作用下转变为炉渣的能力。取 3 ～ 6 mm 的 煤试样，以空气为气体介质，按一定的程序进行试 验，冷却后取渣称重，其中大于 6 mm 渣所占总渣的 百分比称为结渣率。结渣率 < 5%为难结渣煤，结渣 率 5% ～ 25%为中等结渣煤，结渣率 > 25%为强结渣 煤。煤的结渣性一方面同煤本身性质如灰熔点、灰含 量有关，另一方面同气化条件如温度、压力、停留时 间等有关。在生产上，往往以灰熔点作为判断结渣性 的主要指标，灰熔点愈低的煤结渣性愈强。对于移动 床气化炉，煤的结渣性强，透气性就差，产气能力就 低，渣中残炭就高且排渣不太顺畅；对于气流床气化 炉，即使少量的结渣，也会破坏正常的流化状态。
表 2 9＃ 煤煤质分析表
工业分析 收到基% Mad Aad Vad FCad St,ad 2.90 29.37 25.60 42.13 2.24
元素分析%
C
煤质对气化工艺的影响
石灰石对黏温曲线的影响
142-530
SiO2/AL2O3对操作窗口的影响
件下s，he空ll粉气煤干气燥化基工碳艺含使量用Ca氧d%煤尚比不控能制做气到化在炉线温测。量在，1现42无-有53法0的实技时术修条正 氧碳比。因此，粉煤流量测量精度低和煤中碳含量波动将导致实际 测定的氧碳比精度偏低，其正常的波动范围为0.13，由此对应的气 化温度波动范围为130℃左右。入炉煤的气化操作空间要大于气化 温度波动范围。
142-530
抓斗和落煤管无法正常运行，而内水不影响原料煤的储运作业，但对磨 煤干燥装置能力有更高要求。
原料煤全水超过12%，会明显降低气化装置经济性，同时也会增加超 过磨煤干燥单元的负荷，导致粉煤水含量超标，影响粉煤输送稳定性。 原料煤全水小于5%时，储运过程会有明显扬尘，对环境有污染，需要喷 水降尘。
灰中Fe2O3在强还原性气氛中会发生1气42-液530 相反 应被H2、CO还原成纯铁析出，降低灰中Fe2O3含 量，升高Tliq，导致渣流动性不稳定。
根据运行经验：入炉煤灰中Fe2O3含量小于12%， 对渣流动性影响较小，尚不会影响气化炉稳定运行。
CaO对操作窗口的影响
142-530
随着CaO含量 的升高，操 作窗口变窄
≤2 11.0～25.0 0.5～3.0
40～170 ≤0.05 ≤25
Shell气化入炉粉煤质量标准
序号
项目
1 灰中SiO2/Al2O3比
2
灰中Fe2O3含量
3
灰熔点FT
4
全水分Mt
5
灰分Aad
6
硫St,ad
7
可磨指数HGI
8
氯Cl+氟F
9
影响气化的因素
影响气化的因素摘要根据直接影响德士古炉的工艺状况、气化后的气体成分、气化炉的使用周期,以及灰水处理系统的工艺状况等因素来看。
从原料煤、煤制浆系统、选择最佳的气化炉温度等方面论述了影响德士古气化炉长期稳定高负荷运行的因素。
关键词：德士古气化炉稳定运行原料煤水煤浆操作温度概述从国内几套德士古气化炉装置多年运行的情况看，各套装置遇到的问题主要分为二大类：一是德士古煤气化工艺技术本身的缺陷；二是工程技术方面的问题，包括工程设计、工程材料、工程设备等。
由于各装置选用的设备及材料的不同，经过各自的改造与完善，有些问题得到了彻底解决，有些问题只是得到改善。
这些问题所带来的后果，一是安全隐患，二是生产成本增加，三是增加了操作与检修工的劳动强度。
据不完全统计，几套装置停车故障的原因约30％来源于工程技术方面的问题。
从我厂气化炉长期的生产运行来看，我厂气化炉出现的主要问题是气化炉结渣现象，使气化炉不能够顺利排渣，从而引起气化炉停车。
我认为影响我厂气化炉装置长期稳定运行主要因素有：煤质和操作温度等因素。
1、煤质对气化的影响1.1灰分灰分是不直接参加气化反应的惰性物质,但却要消耗煤在氧化反应中所产生的反应热,用于灰的熔化。
煤中灰分含量高,则有效成分就少,送入气化炉同体积的煤浆,灰分高的煤产气量少,灰渣量大,灰渣中碳含量大,碳转化率低。
其中渣量太大和操作温度不合适是造成我厂气化炉不能长期稳定运行的主要原因。
1.2灰熔点由于德士古煤气化装置采用液态排渣,提高操作温度有利于碳转化及排渣顺利。
但操作温度过高,会影响价格昂贵的耐火砖寿命。
气化温度视灰渣的粘温特性及煤的化学活性而定,一般高于煤灰熔点50～70℃。
所以适当的灰熔点对气化炉是否能够顺利排渣起着决定性作用。
1.3水分煤中水分包括外表水和内存水。
外表水分不稳定易造成煤浆浓度波动,外表水突然增大,煤浆浓度降低,气化效率降低,外表水突然减少,煤浆浓度升高,粘度增大,滚筒筛通不过,引起煤浆外溢,造成原料浪费及污染环境。
煤质灰分对气化生产的影响
煤质灰分对气化生产的影响烯烃气化装置设计使用原料煤的灰分为6.28~11.49%，气化装置自试车以来，所用原料煤2011年的平均灰分为15.45%，2012年的平均灰分达到了17.49%（截至到3月18日）。
2012年截至到目前吨甲醇平均耗原料煤1.92吨。
煤的灰分对气化反应存在很大的影响，主要体现在以下几个方面：一、GSP粉煤气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣。
如果灰分过低，气化炉的热损大，且不利于炉壁的抗渣保护，甚至形成不了挂渣，影响气化炉的使用寿命。
因为我们使用的煤粉灰分始终高于设计值，此问题在烯烃装置暂时不存在。
二、灰分是煤中不直接参加气化反应的惰性物质，但灰的熔化却要消耗煤在气化反应过程中的大量热。
灰分过高气化时由于少量碳的表面被灰分覆盖，气化剂与碳表面的接触面积减少，降低了气化效率；同时灰分的大量增加不可避免将增大炉渣的排出量，随炉渣排出的碳损失量也必然增加。
三、随着煤种灰分的增加，气化的各项消耗指标均增加，如氧耗、汽耗、煤耗指标均增加，而粗煤气的产率下降，气化后的有效气体成分就减少，整个气化过程中损失大量的热量。
四、在同样反应条件下，灰分增加1%，氧耗将增大0.7%～0.8%，煤耗增大1.3%～1.5%，灰分越高气化煤耗、氧耗越高，灰渣对炉内构件的冲刷磨蚀越快。
按照化工公司制定的2012年吨甲醇耗煤上半年1.83，下半年1.73的考核指标，结合目前烯烃公司的单耗为1.92吨，原料煤的灰分应降低 3.13~6.59%，也就是说灰分应控制在10.9~14.36%之间。
五、灰分越高则气化炉产生的渣量越大，对气化炉渣水处理系统的影响越大，气化炉及渣处理的系统除渣负荷越重，对管道和设备的磨蚀也随之加快，大大的影响了气化炉的长周期运行，严重时会影响气化炉的正常运行。
由于气化装置设计的不合理，文丘里系统没有达到本身的洗涤效果。
灰分增高，文丘里系统水循环的设备、管道、阀门磨损现象就更严重，同时粗煤气还会将大量的细灰带入变换系统，堵塞下游装置换热器，被迫停车。
煤质对鲁奇气化炉的影响
煤质对鲁奇气化炉的影响义马气化厂是生产城市煤气联产甲醇、二甲醚等化工产品的企业，采用鲁奇(Lurgi)加压气化的造气工艺。
该自20 世纪70 年代引进以来［1 ］，国内对该技术的掌握和应用已有了长足的发展。
其Lurgi 气化炉对煤种和煤质有一定的要求，这是气化炉能够长周期稳定运行的关键性因素。
近年来，随着煤炭价格的不断攀升，以及冬季用煤紧张等因素，该厂原料煤已达十余种，煤质的不稳定给装置生产能力及长周期稳定运行带来了很大的困难。
本文通过对煤质中不同因素对Lurgi 气化炉经济运行的分析，提出了一些针对性建议及措施，以供参考。
1 煤质对鲁奇气化炉的经济运行分析1．1 灰熔点的影响鲁奇气化炉的操作温度介于煤的T 1 (煤灰变形温度)和T 2 (煤灰软化温度)之间，入炉煤灰熔点高，则操作时就要适当降低汽氧比，相应提高炉温，蒸汽分解率增加，煤气水产量低，气化反应完全，有利于制气。
但是受气化炉原设计制约，蒸汽也不能无限制降低，否则可能会烧损炉篦及内件，因此受设备材质影响，灰熔点不能太高，一般控制在1 150 ℃≤T 2≤1 250 ℃。
反之，煤的灰熔点低，则操作时就要适当提高汽氧比，相应降低炉温(防止低灰熔点的煤料在炉内结渣，造成排灰困难)，蒸汽分解率降低，煤气水产量增加，气化反应速度减缓，不利于制气，运行非常不经济。
因此入炉煤灰熔点要尽可能控制在一定范围内，不能变化太大。
在实际生产过程中，入炉煤存在多样性，入炉煤的灰熔点也就各不相同;因此，有一个最佳汽氧比的选择，即控制气化炉内的反应温度，既不能因汽氧比高造成灰细导致排灰困难，也不能因汽氧比低造成结渣而无法排灰。
若入炉煤灰熔点相差较大，就无法选择最佳汽氧比，从而造成灰熔点低的煤易结渣，容易出现气化炉工况恶化，另外还有可能达到T 3 温度(煤灰熔融性流动温度)，熔融部分将灰熔点高的煤包裹，阻碍了其与气化剂接触，不利于完全反应，导致碳流失，表现为炉渣中的黑核现象。
煤炭性质对气化的影响_Word_文档
煤炭性质对气化的影响﹙讲课稿﹚煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的，这个转变过程叫做植物的成煤作用。
一般认为，成煤过程分为泥炭化阶段和煤化阶段两个阶段。
不同煤种的组成和性质相差是非常大，即使是同一煤种，由于成煤的条件不同，性质差异也较大。
煤结构、组成以及变质程度之间的差异，会直接影响和决定煤炭气化过程工艺条件的选择，也会影响煤炭的气化结果，如煤气的组成和产率，灰渣的熔点和粘结性以及焦油的产率和组成等。
第一节煤种对气化的影响根据气化用煤的主要特征，将气化用煤大致分为以下四类第一类，气化时不粘结也不产生焦油，代表性原料有无烟煤、焦炭、半焦和贫煤。
第二类，气化时粘结并产生焦油，代表性原料有弱粘结或不粘结烟煤。
第三类，气化时不粘结单产生焦油，代表性原料有褐煤。
第四类，以泥炭为代表性原料，气化时不粘结，能产生大量的甲烷。
一、气化用煤的主要特性1.无烟煤、焦炭、半焦和贫煤这类原料气化时不粘结，不会产生焦油，所生产的煤气中只含有少量的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低。
2.烟煤这种煤炭气化时粘结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气的净化系统较复杂，煤气的热值较高。
3.褐煤气化时不粘结但产生焦油。
褐煤是变质程度较低的煤，加煤时不产生胶质体，含有较高的内在水分和数量不等的腐植酸，挥发份高，加热时不软化，不熔融。
4.泥炭煤泥炭煤中含有大量的腐植酸，挥发份产率近70％左右。
气化时不粘结，但产生焦油和脂肪酸，所产生的煤气中含有大量的甲烷和不饱和碳氢化合物。
二、不同煤种对气化的影响1、对煤气的组分和产率的影响﹙1﹚发热值与组成发热值的概念：指标准状态下一立方米煤气在完全燃烧时所放出的热量。
高发热值：燃烧产物中的水分以液态形式存在称高发热值。
低发热值：水也气态形式存在称低高发热值。
在各种相同的操作条件下，不同的煤种所产煤气的发热值不同，组成也不同。
例如，以年轻的褐煤为气化原料，所生产的煤气甲烷含量高，发热值比其他煤种都高﹙这是由于褐煤的挥发份高、变质程度低，煤气中的干馏气比例大，而干馏气的甲烷含量高，有利于甲烷的生成﹚。
浅析煤质对煤气化装置稳定运行的影响
中天合创气化装置采用美国GE 公司水煤浆“非催化部分氧化法”工艺技术，正常工况下10开4备。
煤气化装置自首次开车以来，由于原料煤灰分一直居高不下，设备故障率、非计划停工频发,给装置的平稳运行带来很大的困难，目前如何选择合适的原料煤是煤气化装置生产亟待解决的难题。
本文就从灰分对气化炉稳定运行带来的影响进行分析总结，为以后类似装置的运行提供参考。
1 气化装置煤质分析煤的灰分是指在气化炉内的高温和高压条件下，煤中全部可燃物质燃烧以及煤中矿物质发生一系列化合、分解等复杂的化学反应后的残留物，其主要包括非金属氧化物、金属及盐类。
煤的产地不同，煤灰分也有所不同，本公司原料煤经分析，灰分主要由Al 2O 3、CaO、SiO 2和Fe 2O 3等物质组成。
(表1)以上表1数据表明；气化装置所用原料煤灰分年均值17.40，远远超过设计值9.97，不能满足原设计要求。
2 灰分对气化装置运行的影响2.1 煤的灰分对合成气产率的影响原料煤中的灰分含量的高低直接影响煤的气化效率。
在保持进入气化炉水煤浆流量不变的情况下，煤中灰分含量增加，粗合成气中的有效气体成分含量减少，气化装置生产能力下降。
原料煤中灰分含量增加，导致灰渣熔化需要吸收的热量增加，为了维持气化炉炉温，必须更多的碳完全燃烧来产生热量。
由于过多的碳原子发生完全氧化反应，导致粗合成气中有效气成分(CO+H 2)降低，CO 2含量增加。
2.2 煤的灰分对比煤耗、比氧耗的影响灰分是指原料煤中的不参与燃烧反应的物质，但要消耗煤在氧化反应中产生的反应热用于灰渣的熔化。
灰分含量增加使灰渣熔化吸收热量增大，为保证气化炉排渣和维持气化炉热量平衡，需要增加氧量和煤量进行氧化反应，所以气化炉比煤耗、比氧耗增加。
资料表明，在同样的条件下，灰分每增加1%，比氧耗增加0.7～0.8，比煤耗增加1.3%～1.5%。
气化装置比煤耗、比氧耗统计如下图：以上数据表明，由于煤质差，造成气化装置比煤耗偏高，灰分每增加1%，氧耗将增大0.75%，煤耗增大1.4%。
煤质对煤气化工艺选择的影响
２ 固体燃 料 的性 质 。天 然 固体燃 料性 质 的多样 ）
性 和 气 化 条 件 的 特 殊 性是 组 织 气 化 工 艺 过 程 的关 键。 固体燃 料 的黏结性 、 结渣性 、 应活 性 、 反 热稳 定性 以及粒 度 、 分 、 发份 、 份 和硫 份 等 影 响着 气化 灰 挥 水
种气 化工 艺 。 随着煤 的变质程 度 增加 ， 反应 活性 急 其 剧 下 降。如 长焰 煤在 ９０℃时 ，二氧 化碳 反应 性达 ５ １０％， ０ 而贫 瘦 煤在 １１０Ｃ 的反应 活 性仅 为 ４％ ０ 时 ｏ ０
左 右 。 中煤 平 朔 的气煤 在 １１０ｃ 时 的反应 活 性 为 ０ Ｃ ７ ５％左右 。
介 质 ，通 过测定 其还 原为 一氧 化碳 的还 原率来 表 示
① 黏结性 ： 是指 煤被加 热 到一定 温度 时 ， 质 受 煤
热 分解并 产 生胶 质体 ， 最后黏 结成块 状焦 炭 的能力 。 黏 结性 强 的煤 ， 气化 炉上部 加热 到 ４ ０ ｏ ＇ ？， 在 ０ ～５ ｏ Ｅｎ
能 源是 人类 赖 以生 存和推 动社 会 发展 的物 质基 础 。在世 界能源 总储 量 中 ， 、 油和 天然气 占有重 煤 石 要地 位 。 国的 国情 是 “ 我 富煤 、 气 、 有 缺油 ” 目前 石油 。 价 格居 高不 下 ， 然气 的重点是 保 民用 、 成工 业指 天 造 标吃紧， 相对 来讲 ， 发展煤 化工 就有 了 比较 优势 。 目 前 ， 国各 地煤化 工发 展势头 强劲 。 气化 山西 的严 我 在 竣 形势 下 ，如何根 据原 料情况 和市 场定 位来科 学规
１ 煤气 化 。 ） 是指 煤 与气 化剂 作用 ， 进行 各种化 学 反应 ，把 煤炭转 变 为燃 料用 煤气 或化 工 合成 用合 成 气 （ Ｏ＋Ｈ ） Ｃ ：的生产方 法 。进行 煤气 化反应 的设 备 叫
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《煤炭气化工艺》
三、不同 煤种对气化的影响
对消 耗指 标的 影响
为何有 消耗指 标
不同煤 种消耗 指标的 规律
有此规 律的原 因
在各种相同的操作条件下，不同的煤种所产煤气的发热值 不同，组成也不同。
例如，以年轻的褐煤为气化原料时，所制得的煤气甲烷含量高， 发热值比其他煤种都高。这是由于褐煤的挥发分高、变质程度低， 煤气中的干馏气比例大，而干馏气中的甲烷含量高，同时年轻煤 的气化温度低也有利于甲烷的生成。
压力增大，同一煤种制取的煤气的发热值越高，同一操作压力下， 煤气发热值由高到低的顺序依次是褐煤、气煤、无烟煤。这是由 于随着变质程度的提高，煤的挥发分逐渐降低.
《煤炭气化工艺》
3-1 煤种对气化的影响
气化用煤分类的好处
对控制实际的生产过程有利. 能够通过变化煤种来获得优质经济 的煤 气 （我国气化的装置多是用运输到现场的 煤生产合成气或燃料气）
2019/11/26
《煤炭气化工艺》
二、气化用煤的主要特性
无烟煤、 焦炭、半 焦和贫煤
烟煤
褐煤
泥炭煤
这类原料气化时不黏结，不会产生焦油，所生产的
熟悉气化用煤 的分类、煤的
性质
知识目标
掌握煤质、煤 种对气化的影
响
2019/11/26
了解我国煤炭 分布情况及煤
质情况
《煤炭气化工艺》
会判断实 际用煤作 为气化原 料的优劣
能力目标
能用一种 我国的煤 炭来分析 气化过程
2019/11/26
会解释一些实际 操作故障的原因、 会解释煤与石油
的不同成因
《煤炭气化工艺》
成煤过程
泥炭化阶段：植物残骸分解成泥炭或腐泥。泥 炭和腐泥中含有大量的腐蚀酸。
煤化 阶段
变质作用：
在地热和压力的作用下，泥炭层发生压 实、失水、肢体老化、硬结等各种变化 而成为褐煤。褐煤的密度比泥炭大，在 组成上也发生了显著的变化，碳含量相 对增加，腐殖酸含量减少，氧含量也减 少。
成岩作用
是褐煤转变为烟煤和无烟煤的过程，在 这个过程中煤的性质发生变化。烟煤比 褐煤碳含量增高，氧含量减少，腐殖酸 在烟煤中已经不存在了。
煤气中只含有少量的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，
但煤气热值较低。其中的无烟煤和贫煤都属于变质程 度非常高的煤种加热时不产生胶质体。
无烟煤在中国的储量约占总储量的18％。无烟煤一 号(年这老种无煤烟炭煤气)产化地时主黏要结有，北并京且门产头生淘焦、油福，建煤龙气岩中和的不 广饱东和梅烃县、，碳无氢烟化煤合二物号较(中多等，无煤烟气煤净)化主系要统产较在复山杂西，晋煤气 城的和热河值南较焦高作。，烟无煤烟属煤于三中号等(年变轻质无程烟度煤的)煤主种要，产在地中在国的 山煤西炭阳分泉中和，宁烟夏煤汝分箕为淘长。焰煤、气煤、气肥煤、肥煤、1
2019/11/26
煤炭气化过程主要是煤中的碳和水蒸气反应生 成氢，这一反应需要吸收大量的热量，该热量 是通过炉内的碳和氧气燃烧以后放出的热量来 维持。
不同煤种，其变质程度不同，随着变质程度的 加深，从泥炭、褐煤、烟煤到无烟煤，煤中碳 的质量分数从55％～62％增至88.98％，在气 化时所消耗的水蒸气，氧气等气化剂的数量也 相应增大
2019/11/26
《煤炭气化工艺》
三、不同 煤种对气化的影响
对煤 气的 组分 和产 率的 影响
对发 热值 和组 成的 影响
对煤 气产 率的 影响
2019/11/26
煤气的发热值是指标准状态下1m3煤气在完全燃烧时所放出热量 高发热值：如果燃烧产物中的水分以液态形式存在称高发热值 低发热值：如果水以气态形式存在称低发热值
《煤炭气化工艺》
关于石油的形成 过程，至 今还很难说清楚，因为在石油里还没 有发现像化石等能证明其成因的有力 证据。有一种学说认为，石油是古代 海里微小动物和植物的遗体沉陷于海 底，在隔绝空气的环境中，在热和高 压条件下，经过微生物作用发生一系 列复杂变化，而形成的粘稠状液体。 经过地壳运动，石油被挤压在无孔岩 层间或多孔岩层内。 石油通常是黑色或深棕色、有的还有 绿或蓝色荧光并有特殊气味的粘稠状 液体。它不溶于水，密度比水稍小， 没有固定的沸点和熔点。它主要含有 由碳和氢两种元素组成的数百种有机 化合物形成的混合物。
2019/11/26
《煤炭气化工艺》
陆地上的动植物由于地 壳的变化被其它东西覆 盖了，被埋在地下的动 植物慢慢地腐烂着
由于受到的温度和压 力不同, 有的变成了 煤,有的变成了石油。
2019/11/26
《煤炭气化工艺》
在地质历史上，沼泽森林覆盖了 大片土地，包括菌类、蕨类、 灌木、 乔木等植物。但在不同时代海平面常 有变化......
／贫气3瘦化焦煤时煤和不、贫黏焦煤结煤十但、二产1个／生类2焦中别油黏，。煤其褐、中煤弱，是黏贫变煤煤质、无程黏黏度煤结较、性低瘦归煤第、一 类的，煤长，焰加煤热、时不不煤产和生弱胶黏质煤体在，一含定有条高件的下内可在作水为分气化用 泥气有炭化大煤占煤时量和不的林。全中不的数熔褐的中国含黏甲量融煤舒国总有结烷不。产兰的储大，和等中地、烟量但不的国有南煤的产饱腐褐内的主6腐生和殖煤蒙小0要殖焦碳％酸的的龙分酸和氢以，储平潭布，脂化上挥约庄和在。挥肪合发占、广北发酸物分总札西方分，。高储赉 的各产所，量诺百省率生加的尔色，近产热和。10华7的时大%0北煤，%不雁地左气主软、区右中要化吉储。含，量约
2019/11/26
《煤炭气化工艺》
3-1 煤种对气化的影响
一、气化用煤的分类
特性
第一类
气化时不黏结也不 产生焦油
气 化
第二类
用
煤
第三类
气化时黏结并产生 焦油
气化时不黏结但产 生焦油
第四类
气化时不黏结，能 产生大量的甲烷
代表原料
无烟煤、焦炭、 半焦和贫煤
弱黏结或不 黏结烟煤 褐煤
泥炭
2019/11/26
当水面升高时，植物因被淹而死 亡。如果这些死亡的植物被沉 积物覆 盖而不透氧气，植物就不会完全分解， 而是在地下形成有机地层。随着海平 面的升降，会产生多层有机地层。
经过漫长的地质作用，在温度增 高、压力变大的还原环境中，这一有 机层最后会转变为煤层。因埋深和埋 藏时间的差异，形成的煤也不尽相同。
2019/11/26