煤质对Texaco气化装置运行的影响及其选择.doc

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1、兖矿鲁化煤质对Texaco气化装置运行的影响及其选择张继臻，种学峰(兖矿鲁南化肥厂，山东滕州)日期：2002-3-160 引 言   Texaco水煤浆加压气化技术煤质的好坏直接影响到正常的生产操作和经济效益。鲁南Texaco装置从1993年4月20日投料成功以来，煤质曾是困扰满负荷、长周期、稳定运行的关键因素。我国其他三套Texaco煤气化装置也出现了同样的问题。本文谈谈煤质对Texaco煤气化工艺的影响，国内2套大型Texaco煤气化装置对煤质选择的经验，供大家参考。1 Texaco水煤浆加压气化工艺对煤质的要求   Te

2、xaco气化是气流床湿法加料，液态排渣的加压煤气化技术。无烟煤由于反应活性低，碳转化率低，可磨指数小，不适宜于水煤浆加压气化。褐煤的内在水分含量较高，内孔表面大，吸水能力强，成浆时，煤粒上能吸附的水量多。因而，在水煤浆浓度相同的条件下，自由流动的水相对减少，以致流动性较差，若使其具有相同的流动性，则煤浆浓度必然下降，即褐煤的成浆性差。故褐煤在目前尚不宜作为水煤浆加压气化的原料。适宜于水煤浆加压气化的是烟煤，而烟煤中最适宜气化的是长焰煤、气煤等。即使是长焰煤、气煤，如果煤的灰熔融温度很高(>1400℃)，且灰渣的粘度很大，也不宜

3、选用Texaco气化法气化。1.1 主要指标   煤质适应性的主要指标如下。   (1)发热量达25.12MJ／kg一般的烟煤(原煤)都能达到这个要求，精煤更是如此]，越高越好。   (2)灰熔融温度FT在1300℃为宜。过高或过低都不利于气化，(鲁化的优化指标为1100～1250℃)。   (3)煤中灰量不得高于15％～20％，越低越好。鲁南现用的是精煤，灰含量一般在7％左右。灰含量高会导致比煤耗、比氧耗增大，灰分愈多，随灰渣而损失的碳量就愈多。灰含量每增加1％，氧耗增加0.7％～0.8％(体积分率)，生产成本上升，同时增加

4、了三废治理的工作量。1.2 次要指标   (1)全水分含量越低越好。煤的成浆浓度随着内在水分含量的增大而降低，内在水分低的煤易于制取高浓度水煤浆。随着水煤浆浓度的提高，煤气中有效气体成分增加，气化效率提高，氧气耗量下降。   (2)挥发分含量越高，越利于Texaco气化反应，增加煤气产率。优化指标为Vdaf>37％。   (3)固定碳含量越高越好。   (4)液渣粘度维持在15～25Pa·s之间，以维持正常的液态排渣。   (5)煤中有害元素硫、氯、砷、汞、氟等越低越好。   (6)可磨指数越大越好，越大，煤越易磨碎，可提高煤

5、磨机的产量，降低耗电率。2 Texaco煤气化工艺对原料煤的四个关键要求2.1 成浆性   影响煤成浆性的因素很多，如煤的变质程度，煤的灰分含量，内在水分含量，灰成分，煤的粒度分布，制备水煤浆用水特性，制浆温度，搅拌时间、强度，添加剂的种类、用量等，且有些因素之间是密切相关的。其中最关键的是煤的种类、添加剂的型号及量。性能好的煤浆要有高的煤含量、低粘度，表观流动性、稳定性好，析水率低等。作为Texaco水煤浆加压气化工艺要求煤浆浓度在60％以上，粘度小于1000cP。变质程度浅的煤，内表面大，吸附水多，不易制得高浓度煤浆，年老

6、煤亲水性官能团少，与水的结合力弱，也不易制得高浓度煤浆。一般变质程度较深，内在水分含量较低的年轻烟煤较易制出高浓度的水煤浆。煤的内水含量越高，煤中O／C比越高，含氧官能团和亲水官能团越多，空隙率越大，煤的制浆难度越大。目前较为通用评价成浆性难易程度的数学模型如下：   D=7.5+0.5Mad—0.05HGI式中   Mad——煤的分析基最高内在水分；HGI——煤的哈氏可磨指数；D——成浆难度指数。      当D≤4时，煤易成浆；4

7、数，可以大概推算理论上可制得的最高煤浆浓度(C)：   C＝77—1.2D   鲁南的经验认为Texaco煤气化原料用煤的最高内在水分Mad≤8％为宜。   制备水煤浆时，加入添加剂可以改善水煤浆性能，添加剂有较强的分散性和稳定性。煤种对添加剂的选择性也很强，一种煤用某种添加剂可以制得性能优越的水煤浆，但换一种煤却不一定行。国内已开发了数十种水煤浆添加剂，以萘系列、木质素系列、丙烯酸系列、造纸黑液系列为最多。鲁南水煤浆制备使用的是造纸黑液系列。2.2 反应活性(碳转化率)   煤粒在气化炉内的反应时间一般为5～8s，这样短暂的

8、反应时间，只有反应速度很快才能达到较高的碳转化率，而提高反应温度又受到耐火材料使用寿命、设备材质和运行周期的限制，因此Texaco气化原料要求有较高的反应活性，才能使气化反应在瞬间完成。   煤反应性的表示方法很多，我国采用CO2介质与煤进行反应，以CO2的还原率来表示煤的反