CN102676226A

CN102676226A - 适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法

Info

Publication number: CN102676226A
Application number: CN2012101931336A
Authority: CN
Inventors: 何浩明; 杨三可; 郭丹; 李华; 杨锦成; 李发中
Original assignee: GUIZHOU TIANFU CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: GUIZHOU TIANFU CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: WO2013185594A1; CN102676226B

Abstract

本发明涉及一种适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法，该方法是将灰分高于21.08%的煤与石油焦进行混合，其煤与石油焦的用量要求为均匀混合后混合物中的灰分低于21.08%。该混配煤能提高壳牌粉煤气化吨标煤产有效气量，降低吨标煤耗氧量，并改变有效气组分中CO、H₂组分使其更有利于氨醇联产装置的利用，同时降低壳牌粉煤气化装置灰、渣处理装置负荷。该方法对贵州地区高灰分劣质煤的有效利用，对于粉煤加压气化的稳定、高效、经济运行具有显著的现实意义，对于实现粉煤加压气化原料多样化及煤炭资源的合理利用具有重要的社会效益。该方法适用于粉煤加压气化液态排渣炉的用煤要求。

Description

适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法

技术领域

本发明涉及一种配煤方法，具体涉及一种适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法。

背景技术

壳牌粉煤加压气化技术是目前世界上先进的第二代煤气化技术，具有煤种适应性广、单系列能力大、气化温度高、运转周期长、环境效益好等显著特点。（增加工艺介绍）

原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机，在磨煤机内将原料煤磨成煤粉(按质量计，其中90％粒度<100μm)并干燥，煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓，由高压氮气将煤粉送至气化炉喷嘴。来自空分的氧气经氧压机加压并预热后与中压过热蒸汽混合后导人喷嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉内3．5～4．0MPa压力下，1400～1600℃的温度范围内发生化学反应，碳转化率高达99%以上，气化产物为以H₂，CO为主的合成气（达到90%左右）。气化炉顶部约1500℃的高温煤气由除尘冷却后的冷煤气激冷至900℃左右进入废热锅炉。经废锅回收热量后的煤气进入干式除尘（组合式陶瓷过滤器）及湿法洗涤系统，处理后的煤气尘含量小于1 mg／m³送后续工序。在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流入气化炉下部的激冷室进行激冷，高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体，可作建筑材料或用于路基。

壳牌煤气化对煤的活性要求不高，对煤的灰熔点适应范围比其它气化工艺更宽，对于高灰分、高水份、含硫量高的煤种也同样适应。但是高灰分含量煤种将严重降低壳牌煤气化经济性，这体现在两个方面,一是煤中灰分越高，有效产气量就越低，氧耗越高，降低气化炉单位反应容积的经济性，同时影响有效气产量；二是为适应高灰、渣工况，设备投资会增加。

如果在实际生产中入炉煤煤质指标（灰分含量）高于工艺设计煤样，则会导致系统始终处于设备运行的不稳定的极限工况，合成气产量下降，废锅产汽下降，排渣除灰超负荷（堵渣堵灰）和灰水预处理系统不稳定引发停车故障。由于这类事故占壳牌总结的已开车装置内部事故的 40%之多，已经引起业内重视，所以必须严格控制入炉煤的灰分在设计范围之内。

贵州省煤炭资源丰富，煤质优良，但大部分煤是高灰分煤，如贵阳地区煤灰分为25%-35%。六盘水矿区位于贵州省西南部，该区煤矿数量较多，煤类齐全，气煤、肥煤、1/3 焦煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤均有分布，有些矿井一个煤层就有3个煤种，煤层薄，原煤灰分高，一般在 20%-40%之间，平均值为23.53%。以上2种煤单独使用都高于天福壳牌气化炉的设计要求。

在原煤中配石油焦在其它领域已有使用，如炼焦行业中高灰分煤添加石油焦，其中石油焦主要做为一种瘦化剂，用于提高焦炭的块度，改善焦炭的质量。焦炭要求煤固定碳含量高，灰份低，灰中有害物质三氧化二铝和五氧化二磷等的含量要少，焦炭反应性好，焦炭电阻率特别是高温电阻率要大，挥发份要低，有适当的强度和食粮的块度，水分少而稳定，其对煤炭主要从硫含量、黏结指数、收缩度和膨胀度等方面有要求。

现有解决壳牌粉煤加压气化原煤灰分高的办法主要是利用洗煤或精煤来降低煤的灰分，但这种方法成本较高、需另行建造洗煤车间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种成本低、配煤方法简单，可有效降低原煤灰分、减少排渣、灰总量的适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法，可以克服现有技术的不足。

本发明所采用的技术方案是：适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法是利用壳牌装置的磨煤系统，将灰分高于21.08%的煤与石油焦进行混合，其煤与石油焦的用量要求为均匀混合后混合物中的灰分低于21.08%。

它包括如下步骤

a、检测原煤的灰分含量，并根据灰分调节要求计算出所需石油焦比例；

b、根据a步骤所得的计算量将原煤和石油焦分别投入磨煤机，经磨煤机研磨后的原煤和石油焦颗粒80％的粒径处于5 μm至90 μm之间；

c、根据原煤与石油焦的用量，分别调节研磨原煤与石油焦的出料速度，使原煤粉末与石油焦粉末均匀混合。

所用煤为灰分高于23%的高灰分煤。

所用的石油焦为普通石油焦，灰分小于1%。

适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法，以高灰分煤（煤灰分＞21.08%）和石油焦为原料进行配比，其中高灰分煤的配入比例为70～95%，石油焦的配入比例为5～30%，均匀配合成满足壳牌粉煤加压气化用煤。

本发明相关数据计算方式按照国标GB/T212-2008、GB/T211-2007以及GB/T212-2008测试计算。

与现有技术比较：本发明利用壳牌煤气化对煤的活性要求不高，对煤的灰熔点适应范围比其它气化工艺更宽，对于高灰分、含硫量高的煤种也同样适应的优点，只采用石油焦将贵州劣质原煤灰分含量调整在设计范围内，既可使贵州劣质原煤得到有效利用，同时因石油焦有效的降低了劣质煤的灰组分，这样就能很好的保证壳牌气化炉的有效气量提高，灰渣总量减少。提高原料煤的热值和固定碳含量，使得单位气化炉反应容积的经济性提升，降低废热回收系统出现堵塞故障停车的几率，降低渣灰处理系统故障停车几率。

本发明以高灰分煤和石油焦为原料进行配煤，因石油焦具有热值、固定碳很高，灰分含量极低，硫含量很高，挥发分与煤挥发分相近的特性，所以随着石油焦配比的增加，配煤后的总灰分会降低、热值和固定碳会升高，这样可以克服高灰分煤在壳牌粉煤加压气化工艺中经济性低的缺点，有效提高气化炉的生产负荷。与使用精煤进行生产相比，本配煤是经济的可行措施，尤其是针对贵州的当地煤源，通过该配煤方案可以使许多劣质煤得到有效利用。

本配煤方法在降低原煤灰分的同时还能降低粗煤气中的细粉尘含量，降低废锅表面积灰速度，延长装置运行周期。相对采用高灰分煤生产合成氨，降低合成氨单位成本300-500元/吨，扩大壳牌粉煤加压气化原料煤采购范围，从而使煤炭资源得到合理利用。

本发明添加的石油焦，主要侧重于改变粉煤在壳牌煤气化中燃烧效果，对石油焦的含硫量、挥发份以及刚性没有要求，且最终产品为合成气而非固定碳。该混配煤能提高吨标煤产有效气量，降低吨标煤耗氧量，并改变有效气组分中CO、 H₂组分。

表1为选取的煤样、石油焦工业分析数值

煤样项目	Aar	Fcar	Qnet,ar	Mad	Mar	Var
							龙口石油焦	0.72	86.63	7926	0.79	3.81	8.84
贵州原混煤	22.16	65.46	5905	1.73	5.06	7.32

具体实施方式

现有高灰分贵州煤，经分析配煤后的煤收到基灰分Aar、收到基低位发热量Qnet,ar、收到基固定碳FCar分别为22.16%、5905Kcal/Kg、65.46%。这时气化炉吨标煤产有效气量为1606.84NM³/t标煤，吨标煤耗氧量为657.28NM³/t标煤。有效气组分中CO为65%，H₂为16%。

实施例1：

取高灰分贵州煤，混配比例95%，石油焦-山东烟台龙口石油焦，混配比例相应为5%，配合均匀，经分析配煤后的煤收到基灰分Aar、收到基低位发热量Qnet,ar、收到基固定碳FCar分别为21.08%、6029Kcal/Kg、67.33%。这时气化炉吨标煤产有效气量为1668.13NM³/t标煤，吨标煤耗氧量为649.23NM³/t标煤。有效气组分中CO为66%，H₂为17%。

实施例2：

取高灰分贵州煤，混配比例90%，石油焦-山东烟台龙口石油焦，混配比例相应为10%，配合均匀，经分析配煤后的煤收到基灰分Aar、收到基低位发热量Qnet,ar、收到基固定碳FCar分别为20.10%、6159Kcal/Kg、69.65%。这时气化炉吨标煤产有效气量为1710.57NM³/t标煤，吨标煤耗氧量为643.25NM³/t标煤。有效气组分中CO为66%，H₂为18%。

实施例3：

取高灰分贵州煤，混配比例84%，石油焦-山东烟台龙口石油焦，混配比例相应为16%，配合均匀，经分析配煤后的煤收到基灰分Aar、收到基低位发热量Qnet,ar、收到基固定碳FCar分别为为18.73%、6228Kcal/Kg、68.85%。这时气化炉吨标煤产有效气量为1781.74NM³/t标煤，吨标煤耗氧量为638.43NM³/t标煤。有效气组分中CO为67%，H₂为18%。

实施例4：

取高灰分贵州煤，混配比例77%，石油焦-山东烟台龙口石油焦，混配比例相应为23%，配合均匀，经分析配煤后的煤收到基灰分Aar、收到基低位发热量Qnet,ar、收到基固定碳FCar分别为为17.22%、6312Kcal/Kg、70.33%。这时气化炉吨标煤产有效气量为1821.29NM³/t标煤，吨标煤耗氧量为633.65NM³/t标煤。有效气组分中CO为68%，H₂为19%。

实施例5：

取高灰分贵州煤，混配比例70%，石油焦-山东烟台龙口石油焦，混配比例相应为30%，配合均匀，经分析配煤后的煤收到基灰分Aar、收到基低位发热量Qnet,ar、收到基固定碳FCar分别为为15.73%、6511Kcal/Kg、71.81%。这时气化炉吨标煤产有效气量为1879.54NM³/t标煤，吨标煤耗氧量为629.58NM³/t标煤。有效气组分中CO为69%，H₂为20%。

通过上述实施例及可以看出，该混配煤能提高吨标煤产有效气量，降低吨标煤耗氧量，并改变有效气组分中CO、 H2组分。可以克服高灰分煤在壳牌粉煤加压气化工艺中经济性低的缺点，有效提高气化炉的生产负荷。

实施例6：

取灰分为21.08%的贵州高灰分高灰熔融温度煤200吨，灰分为1%的山东烟台龙口石油焦0吨，分别送入两台磨煤机中进行研磨至原煤与石油焦中80％的粒径处于5 μm至90 μm之间。

根据原煤与石油焦的用量比，分别调节研磨原煤与石油焦的出料速度，使原煤粉末与石油焦均匀混合。

实施例7：

取灰分为22%的贵州高灰分高灰熔融温度煤200吨，灰分为1%的山东烟台龙口石油焦9.163吨，分别送入两台磨煤机中进行研磨至原煤与石油焦中80％的粒径处于5 μm至90 μm之间。

实施例8：

取灰分为28%的贵州高灰分高灰熔融温度煤200吨，灰分为0.98%的山东烟台龙口石油焦76吨，分别送入两台磨煤机中进行研磨至原煤与石油焦中80％的粒径处于5 μm至90 μm之间。

实施例9：

取灰分为25%的贵州高灰分高灰熔融温度煤200吨，灰分为0.96%的山东烟台龙口石油焦60吨，分别送入两台磨煤机中进行研磨至原煤与石油焦中80％的粒径处于5 μm至90 μm之间。

实施例10：

取灰分为35%的贵州高灰分高灰熔融温度煤200吨，灰分为1%的山东烟台龙口石油焦186吨，分别送入两台磨煤机中进行研磨至原煤与石油焦中80％的粒径处于5 μm至90 μm之间。

实施例11：

取灰分为30%的贵州高灰分高灰熔融温度煤200吨，灰分为0.72%的山东烟台龙口石油焦100吨，分别送入两台磨煤机中进行研磨至原煤与石油焦中80％的粒径处于5 μm至90 μm之间。

Claims

1.一种适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法，其特征在于：该方法是将灰分高于21.08%的煤与石油焦进行混合，其煤与石油焦的用量要求为均匀混合后混合物中的灰分低于21.08%。

2.根据权利要求1所述的适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法，其特征在于：它包括如下步骤

3.根据权利要求1所述的适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法，其特征在于：所用煤为灰分高于23%的高灰分煤。

4.根据权利要求1所述的适用于壳牌粉煤加压气化用煤的配煤方法，其特征在于：所用的石油焦为普通石油焦，灰分小于1%。