CN100596302C - 一种降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂及其制备方法。该助熔剂是用于降低煤气化过程中产生的灰渣的灰熔点而在煤中加入的添加物。该助熔剂含有下列组分(重量%)：CaCO382%～93%；Fe2O32%～16%，余量为MgCO3。该助熔剂均匀混入煤中，在气化过程中能够改变其灰渣熔融特性，降低灰熔点和灰粘度，从而使灰渣以液态形式顺利排出。该助熔剂各组分原料易得，制备工艺简便，生产成本低廉，使用方便，效果良好，解决了高灰熔点煤无法用于液态排渣炉的技术难题。

Description

一种降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂及其制备方法
技术领域
本发明属液态排渣技术领域，具体涉及一种降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂及其制备方法，该助熔剂是用于降低煤在气化过程中产生的灰渣的灰熔点而在粉煤中加入的添加物。
背景技术
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国之一，煤炭生产占世界煤产量的25％，煤炭消费约占我国一次能源消费的70％左右。在我国能源结构中，煤炭资源最为丰富，而石油、天然气资源则相对不足。在较长一段时间内，我国以煤为主的能源结构不会改变，因此，我国电力和化工等行业以燃煤为主的战略格局也将长期不变。
我国煤炭总产量的84％用于直接燃烧。无论是燃烧还是气化，灰渣能否顺利地排出都是装置能否顺利运行的关键。因此，煤灰熔渣的熔融特性及粘温特性是动力用煤和气化用煤的一项重要指标。
按排渣方式分类，煤的燃烧和气化工艺均可分为固态排渣和液态排渣两大类。
固态排渣炉要求煤灰熔融温度比操作温度高，灰渣以固态形式排出。为防止结渣，需要煤有较高的灰熔融温度，保证气化炉或锅炉始终在低于灰熔融软化温度的炉温下运行。若煤灰熔融软化温度低，一方面易导致结渣，使炉子无法排灰，甚至烧坏设备，影响生产的连续进行；另一方面，小颗粒的燃料会被熔渣的液膜包裹，或进入粘结在一起的大块灰渣中间而得不到氧气，不能燃烧，导致碳损失率高。
液态排渣炉要求煤灰熔融温度比操作温度低，其操作温度一般应高于流动温度(FT)150℃左右，灰渣以液态形式排出，实际上主要根据煤灰的粘温特性来确定操作温度。此外考虑到气化炉耐火材料、测温元件的寿命及运行的经济性，所以操作温度不宜太高。一般为1500℃左右。对于高灰熔点、高灰粘度的煤，则通过添加适宜种类、适当量的助熔剂或掺配低灰熔点，低灰粘度的煤来降低其操作温度。
近年来，大规模高效气流床煤气化技术发展迅速。干粉煤加压气流床气化技术以Shell和Prenflo为代表，气化操作温度高达1450～1600C，属于液态排渣气化技术。这些炉型因具有碳转化率高和环境污染低等特点已引起化工和能源界的极大关注。因此，深入研究不同煤种的矿物质组成以及不同种类的添加剂和助熔剂对灰渣熔融特性的影响是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于针对煤的灰熔融温度较高，不能用于液态排渣炉的技术难题而提供的一种降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的制备方法为：按质量百分比将82％～93％的CaCO3粉末、2％～16％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合即可。
本发明的降低煤灰熔点的助熔剂，按质量百分比含有82％～93％的CaCO3，2％～16％的Fe2O3，余量为MgCO3。
本发明的助熔剂在加热过程中生成了以下几种物质，CaO·Fe2O3的形成(1050～1150℃)；Al2O3与CaO反应生成铝酸钙(1100～1150℃)；铝酸钙熔于CaO·Fe2O3中(1100～1150℃)，形成铁铝酸一钙；铁铝酸一钙熔化并与Fe2O3反应生成铁铝酸半钙(1200～1250℃)；随后与SiO2反应生成硅铝铁酸钙(1200～1250℃)。这些生成物中铁酸钙熔点低，易熔的特性导致灰渣熔点降低。
在使用时助熔剂的加入量占助熔剂和原料煤总重量的25％～32％。
具体实施方式
实施例1，按质量百分比将82％的CaCO3粉末、16％的Fe2O3粉末和Mg CO3粉末充分混合制成助熔剂。该助熔剂按质量百分比含82％的CaCO3、16％的Fe2O3，余量为Mg CO3。
实施例2，按质量百分比将93％的CaCO3粉末、2％的Fe2O3粉末和Mg CO3粉末充分混合制成助熔剂。该助熔剂按质量百分比含93％的CaCO3、2％的Fe2O3，余量为MgCO3。
实施例3，按质量百分比将85％的CaCO3粉末、12％的Fe2O3粉末和Mg CO3粉末充分混合制成助熔剂。该助熔剂按质量百分比含85％的CaCO3、12％的Fe2O3，余量为Mg CO3。
实施例4，按质量百分比将90％的CaCO3粉末、8％的Fe2O3粉末和Mg CO3粉末充分混合制成助熔剂。该助熔剂按质量百分比含90％的CaCO3、8％的Fe2O3，余量为MgCO3。
实施例5，按质量百分比将87％的CaCO3粉末、10％的Fe2O3粉末和Mg CO3粉末充分混合制成助熔剂。该助熔剂按质量百分比含87％的CaCO3、10％的Fe2O3，余量为Mg CO3。
实施例6，按质量百分比将91％的CaCO3粉末、5％的Fe2O3粉末和Mg CO3粉末充分混合制成助熔剂。该助熔剂按质量百分比含91％的CaCO3、5％的Fe2O3，余量为Mg CO3。
在使用时助熔剂的加入量占助熔剂和原料煤总重量的25％～32％。
本发明的助熔剂应用于淮南煤，其降低灰熔点的试验结果表明，该助熔剂的加入可以将淮南煤的灰熔点降到1380℃以下，试验结果如下：
淮南煤加入助熔剂熔融温度测量试验
  试验煤种   SiO<sub>2</sub>(％)   Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％)   Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％)   CaO(％)   MgO(％)   Na<sub>2</sub>O(％)   熔融温度(FT)(℃)
  NS805   51.01   30.63   6   3.25   0.6   0.2   1375
  KL1   47.1   35.3   4.72   5.67   0.75   0.26   1373
  HN114   55.1   29.7   3.37   6.98   0.5   0.2   1379
  HNP01   50.1   32.9   8.42   1.37   0.62   0.45   1374
该助熔剂均匀混入高灰熔点煤中，在气化过程中能够改变其灰渣熔融特性，降低灰熔点和灰粘度，从而使灰渣以液态形式顺利排出，解决了高灰熔点煤无法用于液态排渣炉的技术难题。

Claims (8)

1、一种降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂的制备方法，其特征在于：按质量百分比将82％～93％的CaCO3粉末、2％～16％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合即可。
2、根据权利要求1所述的降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂的制备方法，其特征在于：按质量百分比将82％的CaCO3粉末、16％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合制成助熔剂。
3、根据权利要求1所述的降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂的制备方法，其特征在于：按质量百分比将93％的CaCO3粉末、2％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合制成助熔剂。
4、根据权利要求1所述的降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂的制备方法，其特征在于：按质量百分比将85％的CaCO3粉末、12％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合制成助熔剂。
5、根据权利要求1所述的降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂的制备方法，其特征在于：按质量百分比将90％的CaCO3粉末、8％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合制成助熔剂。
6、根据权利要求1所述的降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂的制备方法，其特征在于：按质量百分比将87％的CaCO3粉末、10％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合制成助熔剂。
7、根据权利要求1所述的降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂的制备方法，其特征在于：按质量百分比将91％的CaCO3粉末、5％的Fe2O3粉末，余量为MgCO3粉末充分混合制成助熔剂。
8、一种降低淮南煤煤灰熔点的助熔剂，其特征在于：由质量百分比为82％～93％的CaCO3、2％～16％的Fe2O3，余量为MgCO3组成。
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