水煤浆气化工艺对原料煤的要求

1、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5O100C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

2、障率提高。灰 分含量高对成浆性能也有一定的影响，除使煤浆的有效成分降低之 外，还使煤质的均匀性变差，消弱了煤浆分散剂的分散性能，在相同 的情况下，对提高煤浆浓度不利。建议所选煤样的灰渣干基含量不高 于 13%。2. 2煤的最高内水含量煤的内水含量对气化过程的主要影响表现在对成浆性能的影响， 一般认为煤的内水含量越高，煤中的O/C越高，含氧官能团和亲水 官能团越多，空隙率越发达，煤的制浆难度越大。煤质对成浆性能的 影响是多方面的，各影响因素之问密切相关。煤的内在水含量越高时 所制得的煤浆浓度越低，而且使添加剂的消耗、煤耗、氧耗均有一定 的增加，综合技术与经济方面考虑，水煤浆加压气化原料用煤的最高

3、 内在水含量以小于8%为宜.煤灰的熔融特性是煤的灰熔点（还原条件下），煤的灰熔点以低于 反应温度50100为宜（熔融温度）。若煤的灰熔点提高，为使气 化炉顺利排渣，必须将气化炉的反应温度提高至煤的灰熔点以上，温 度提高使气化炉耐火砖的寿命相应缩短（气化炉的操作温度每提高 100C，耐火砖的磨蚀速率增加2倍），氧耗、煤耗增加。为了降低操 作温度必须加入助熔助，而助熔剂的加入会增加煤中惰性物质含量， 使耐火砖磨蚀加剧，提高了制浆成本，固体灰渣处理量增加，灰渣水 系统的结垢量上升。煤的灰熔点以低于l300C为宜，考虑到煤的气 化效率及耐火砖的使用周期等方面的因素，最好的煤种灰熔点在 12501300

4、C，如果原料煤的灰熔点太低，由于生产条件下煤灰的黏 度降低，也会加剧对耐火砖的侵蚀，较低灰熔点的煤种可以通过配煤 来解决。2. 4灰的粘温特性黏度是衡量流体流动性能的主要指标，要实现气化温度下灰渣以 液态顺利排出气化炉，黏度应在合适的范围之内，既要保证在耐火砖 表面形成有效的灰渣保护层，又要保持一定的流动性。根据国内外对 液态排渣锅炉的研究指出，灰渣的黏度应在2540PaS之间方可保 证顺利排渣，水煤浆气化炉在操作温度下灰渣黏度控制在253OPa 6 为宜。影响灰渣黏度的主要因素是煤灰的组成，即灰成分。煤灰的主 要矿物质成分是A12O3、SiO2、MgO等，通过调查研究表明：A12O3 是灰渣

5、熔点升高、黏度变差的主要成分。A12O3含量越高，煤灰的流 动温度越高；A1203含量高于40%时，煤灰的流动温度大于1500C。 MgO含量一般很少，MgO又和SiO2形成低熔点的硅酸盐。起到降低灰 融熔温度的作用。SiO2是煤灰成分中含量最高的组分，使煤的灰熔 融特性变差，黏度升高，但它与其它的组分（CaO）可以形成低熔点的 物质，因而可依据其含量，在一定范围内添加CaO以消弱对灰黏度的 影响。CaO是降低灰熔点的组分，与si02形成低熔点的硅酸盐。因而 CaO是最常用助熔剂组分，但其含量过高则析出CaO单体，反而使灰 熔点升高，黏度增大。其添加量应控制在与灰分之比为20%左右。Fe203

6、也是降低灰熔点及灰渣黏度的组分，因为Fe203在还原气 氛下被H2或CO还原为FeO, FeO与灰渣中的Sio2和AL2O3形成低熔 点的共熔物。Fe2O3含量低于20%的煤灰，Fe2O3含量每增加l%， 煤灰的软化温度平均降低l8C。K2O和Na20含量增高，煤灰熔融温度显著下降，每增加l%，煤 灰的流动温度平均降低16C。2. 5煤灰的焦渣特性灰渣黏度是煤灰的高温特性，是指测定煤挥发分后所残留下焦渣 的特性，共分8类，序号越大粘结性越强，一般认为水煤浆加压气化 工艺的原料煤结渣特性应为l2类。2. 6煤的挥发分原料煤的挥发分代表一种煤的变质程度，变质程度越大，燃烧火 焰越长，反应活性越好。

7、煤的内在水分与挥发分有一定的关系，当煤 的挥发分在25%4-5%时内在水分最低；大于30%，随着挥发分的增 加而增加；当大于40%时，增加较快；小于20%时，随着挥发分的 降低而增加。煤的变质程度越高，成浆性越差。2. 7煤的硫含量对气化操作的本身并无显著影响，但生成的煤气只要高于露点温 度操作，即可避免设备腐蚀，硫含量的高低对甲醇洗工序的影响很大。煤被破碎的难易程度称为煤的可磨性，不同的煤有不同的可磨性 指数。煤的可磨性直接影响磨机的选择和工况条件的确定，既影响水 煤浆的产量和质量又影响磨机的消耗。可磨性普遍采用哈特格罗夫法测定（哈氏可磨性指数HGI），HGI 越高，表示煤越易磨碎，换言之，

8、煤越软。可磨性好的煤实际上可以 得到更多的微细颗粒，因而提高了堆积效率，易制的高浓度的水煤浆。 当HGI小于50时候，煤浆浓度急剧下降。HGI越大，煤的成浆性越 好。2. 9水煤浆配煤技术121煤料的反应性、成浆性、灰熔融温度是衡量煤种适应能力的主要 指标，无烟煤反应活性低，褐煤成浆性差，均不适宜于水煤浆气化， 最适宜的是长焰煤、气煤等。同时还应注意到煤灰在还原性气氛下的 流动温度和粘温特性。对煤质的一般要求如下：主要指标：放热量 达25. 121MJ/kg。越高越好；煤灰的流动温度在1300C为宜，过 高过低都不利于气化；煤中灰的含量不得高于13%，越低越好。 次要指标：考虑到煤浆的制备、泵送特性、煤的反应活性及气化效率， 则全水分含量越低越好，挥发分含量越高越好，固定碳含量适中为好， 煤中有害元素硫、氯、砷等越低越好；可磨性指数越大越好。配煤的理论依据：所选用煤种的放热量在22. 00MJ/kg以 上，并且放热量高的与