CN105542820B - 一种气化炉用煤的配煤方法 - Google Patents

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    • C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition

Abstract

本发明公开了一种气化炉用煤的配煤方法，包括以至少两种煤进行配煤得到气化炉用煤的步骤，其中，用于配煤的至少两种煤煤灰的流动温度大于1300℃，通过检测计算所得气化炉用煤的灰分的R值；所述的至少两种煤用于配煤的量为使得到的气化炉用煤的灰分的R值为150‑220。本发明直接利用多种煤灰熔融温度较高的煤种配煤，得到适用于气化炉的用煤，拓宽了高灰熔点的煤种的应用范围；同时，本发明完全无需添加任何助熔剂，不仅可以免去添加助熔剂的成本，而且更重要的还可以不增加煤的灰分，从而不会降低煤的热值，有利于气化炉中气化反应的充分进行。

Description

一种气化炉用煤的配煤方法
技术领域
本发明涉及煤炭燃烧利用领域，特别涉及一种气化炉用煤的配煤方法。
背景技术
我国能源结构的特点是富煤、缺油、少气。从我国以煤为主的能源结构和国际能源市场形势分析，决定了我国必须立足国情，大力发展洁净煤技术。其中煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展煤基大宗化学品和液体燃料合成、先进的煤气化联合循环发电(IGCC)、多联产系统、制氢等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术。
目前已工业化的煤气化技术主要有固定床、流化床和气流床技术，而规模1000t/d以上的煤气化装置均采用气流床技术，可以说气流床技术是大规模高效煤气化技术发展的主要方向。气流床气化炉的排渣方式均采用液态排渣法，即要求气化炉内的操作温度超过煤灰的熔融温度，使煤灰处于熔融状态，以便煤灰以液态形式排出气化炉。与固态排渣法相比，液态排渣法有许多优点，如气化强度高，生产能力大，碳转化率和气化效率高，粗煤气中有效气组分高等。但在实际操作过程中，经常发生炉壁衬受高温液态煤灰侵蚀和液态煤灰流动不畅而产生的堵渣问题。在工业生产中通常采用煤灰的熔融温度作为判别依据，判别某一煤种是否适用于气流床气化技术。
在实际工业生产中，考虑到气化炉耐火材料、测温元件的寿命及运行的经济性，气化炉内的操作温度不宜控制过高，对于采用耐火衬里(热壁式)的气流床气化炉一般要求煤灰的流动温度小于1350℃，而对于水冷壁衬里(冷壁式)的气流床气化炉一般要求煤灰的流动温度小于1400℃。因此限制了灰熔点较高的煤种在气流床气化技术中的应用，而残酷的事实是，我国高灰熔点的煤储量较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气化炉用煤的配煤方法，在无需添加助剂的情况下，使原料煤的煤灰熔融温度降低，从而使煤灰熔融温度较高的煤种也能作用气化炉用煤。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种气化炉用煤的配煤方法，包括以至少两种煤进行配煤得到气化炉用煤的步骤，其中，用于配煤的至少两种煤煤灰的流动温度大于1300℃，
通过检测计算所得气化炉用煤的灰分的R值，所述R＝(3X+4Y+0.5Z+1.5M+N)×100；
其中，X为煤灰分中SiO2的质量百分比、Y为煤灰分中Al2O3的质量百分比、Z为煤灰分中Fe2O3的质量百分比、M为煤灰分中MgO的质量百分比和N为煤灰分中CaO的质量百分比；
所述的至少两种煤用于配煤的量为使得到的气化炉用煤的灰分的R值为150-220。
煤的灰分以氧化物的形态表示，通常含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，在本发明中，煤灰分中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO质量百分比是指煤的灰分中Si、Al、Fe、Ca和Mg以上述氧化物形态计算时的质量百分比。
所述的“煤灰熔融温度”具有本领域公知的含义，其并不是确定的温度点值，而是温度范围，是指煤灰在高温条件下软化、熔融、流动时的温度特性，是动力用煤和气化用煤的重要指标，包括变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。在动力用煤中，一般以煤灰软化温度作为衡量煤灰熔融特性的指标。但在煤气化用煤中，煤灰的流动温度通常是判别该煤种是否适合于气化用煤的重要指标。本发明的方法适用于任意煤种的原料煤，且特别适用于煤灰熔融温度较低的煤种。在实际应用中，可根据实际需要选择采用上述温度中的一个或多个作为煤灰熔融温度的参考温度，工业应用中通常参考流动温度。
本领域技术人员可以理解，由于采用液态排渣，对于煤灰流动温度大于1300℃的煤，除非加入大量如碳酸钙之类的助熔剂，通常无法应用于气化炉，而本发明则在完全不加任何助熔剂的情况下，发现如果在满足一定条件下，将至少两种煤灰流动温度大于1300℃的煤配煤混合后，得到的混合煤的流动温度可以明显降低，比如明显小于1300℃，反而可以用作气化炉用煤，这一点确实出人意料，因为在同样情况下，想用两种低灰熔点的煤混合配制成高灰熔点的煤几乎是不可能的。本发明正是在上述发现的基础上做出的。
根据本发明的配煤方法，优选地，所述的至少两种煤种至少包括第一种煤和第二种煤，所述第一种煤的灰分的R值小于150(R值计算方法同上)，所述第二种煤的灰分的R值大于220(R值计算方法同上)，从而可以在将所述的至少两种煤混合后，使得到的气化炉用煤的灰分的R值为150-220。当然，本领域技术人员可以理解，所述的至少两种煤还可以包括第三种煤和/或第四种煤或更多。进一步优选地，所述第一种煤的灰分的R值小于120(R值计算方法同上)，所述第二种煤的灰分的R值大于240；更优选地，所述第一种煤的灰分的R值小于90(R值计算方法同上)，所述第二种煤的灰分的R值大于250。
根据本发明的配煤方法，优选地，所得到的气化炉用煤的灰分的R值为150-220；进一步优选地，所得到的气化炉用煤的灰分的R值为180-210，更优选为190-210，例如195、205，以提高作为气化炉用煤的配煤效果。
在本发明的一个优选实施方式中，所述的至少两种煤为两种煤，分别为第一种煤和第二种煤。在配煤时，可以直接通过调整上述两种的煤的相对含量，从而使得到的气化炉用煤的灰分的R值为150-220。
根据本发明的配煤方法，优选地，所述第一种煤的灰分的R值小于120；进一步优选地，所述第一种煤煤灰的流动温度大于1320℃。
根据本发明的配煤方法，优选地，所述第一种煤的灰分的R值小于90；进一步优选地，所述第一种煤煤灰的流动温度大于1350℃，
根据本发明的配煤方法，优选地，所述第二种煤的R值大于240，且SiO2/Al2O3的质量比大于2；进一步优选地，所述第二种煤煤灰的流动温度大于1320℃，以使作为气化炉用煤的配煤效果更为明显。
根据本发明的配煤方法，优选地，所述第二种煤的灰分的R值大于250，且SiO2/Al2O3的质量比大于2.5；进一步优选地，所述第二种煤煤灰的流动温度大于1350℃。
在本发明的另一个优选实施方式中，所述的至少两种煤为三种煤，分别为第一种煤、第二种煤和第三种煤，所述第三种煤的R值小于150或大于220。在配煤时，可以直接通过调整上述三种的煤的相对含量，从而使得到的气化炉用煤的灰分的R值为150-220，并且由于共有三种煤，即使配置相同R值的气化炉用煤，也可以有多种配煤方案，因此在配煤时更为灵活。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明直接利用多种煤灰熔融温度较高的煤种配煤，得到适用于气化炉的用煤，拓宽了高灰熔点的煤种的应用范围，适用广泛，并且本发明的方法简单易行。
(2)本发明在完全不加任何助熔剂的情况下，通过配煤使原先灰熔点均较高的煤种在配煤后得到的混合煤的灰熔点可以明显降低，不仅可以免去添加助熔剂的成本，而且更重要的还可以不增加煤的灰分，从而不会降低煤的热值，有利于气化炉中气化反应的充分进行。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明技术方案及其效果做进一步说明。应当理解，以下实施例仅用于说明本发明的内容，并不用于限制本发明的保护范围。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
以下实施例中：
煤灰样本的变形温度、软化温度、半球温度和流动温度采用智能灰熔融性测试仪在弱还原性气氛下进行测定。煤灰样本中各灰组分的含量采用X射线荧光光谱仪进行测定。
以下实施例中共涉及三种煤，分别为HL煤、MD煤和LX煤；其中，所述HL煤为来自宁夏红柳矿的末煤,MD煤为来自宁夏麦垛山末煤，LX煤为来自宁夏灵新矿末煤，所述HL煤的灰分变形温度、软化温度、半球温度和流动温度如表1所示：
表1 HL标准煤灰样的煤灰熔融温度(℃)
煤灰样名称 变形温度 软化温度 半球温度 流动温度
HL标准煤灰样 1292 1311 1317 1388
所述HL煤的灰分中SiO2、Al2O3、CaO、MgO和Fe2O3(未计入含量不足2wt％的物质)含量的具体数据如表2所示：
表2 HL标准煤灰样的灰组分
所述MD煤为来自宁夏麦垛山末煤，所述MD煤的灰分变形温度、软化温度、半球温度和流动温度如表3所示：
表3 MD标准煤灰样的煤灰熔融温度(℃)
煤灰样名称 变形温度 软化温度 半球温度 流动温度
MD标准煤灰样 1251 1268 1315 1378
所述MD煤的灰分中SiO2、Al2O3、CaO、MgO和Fe2O3(未计入含量不足2wt％的物质)含量的具体数据如表4所示：
表4 MD标准煤灰样的灰组分
所述LX煤为来自宁夏灵新矿末煤，所述LX煤的灰分变形温度、软化温度、半球温度和流动温度如表5所示：
表5 LX标准煤灰样的煤灰熔融温度(℃)
煤灰样名称 变形温度 软化温度 半球温度 流动温度
LX标准煤灰样 1233 1287 1347 1396
所述LX煤的灰分中SiO2、Al2O3、TiO2CaO、MgO和Fe2O3(未计入含量不足2wt％的物质)含量的具体数据如表6所示：
表6 LX标准煤灰样的灰组分
为了计算方便，以下实施例中所计算的R值为四舍五入取整数后的R值。
实施例1
将所述HL煤与不同量的MD煤进行混合配煤，得到第一配煤和第二配煤，其配煤用量、灰分的R值和流动温度如表7所示。
对比例1
将所述HL煤与MD煤进行混合配煤，得到第一对比煤，其配煤用量、灰分的R值和流动温度如表7所示。
实施例2
将所述HL煤与不同量的LX煤进行混合配煤，得到第三配煤和第四配煤，其灰分R值和流动温度如表7所示。
对比例2
将所述HL煤与LX煤进行混合配煤，得到第二对比煤，其配煤用量、灰分的R值和流动温度如表7所示。
实施例3
将所述HL煤与不同量的MD煤和LX煤进行混合配煤，得到第五配煤和第六配煤，其配煤用量、灰分的R值和流动温度如表7所示。
对比例3
将所述HL煤与MD煤和LX煤进行混合配煤，得到第三对比煤，其配煤用量、灰分的R值和流动温度如表7所示。
对比例4
将所述MD煤与LX煤进行混合配煤，得到第四对比煤，其配煤用量、灰分的R值和流动温度如表7所示。
表7
配煤 HL煤用量 MD煤用量 LX煤用量 R值 流动温度℃
第一配煤 50 50 0 201 1174
第二配煤 40 60 0 198 1186
第一对比煤 20 80 0 241 1362
第三配煤 50 0 50 196 1230
第四配煤 40 0 60 210 1270
第二对比煤 20 0 80 257 1370
第五配煤 50 20 30 211 1192
第六配煤 50 30 20 205 1184
第三对比煤 80 10 10 134 1330
第四对比煤 0 50 50 268 1385
其中，所得的气化炉用煤以100重量份计，所述用量为各煤所占重量份。

Claims (10)

1.一种气化炉用煤的配煤方法，包括以至少两种煤进行配煤得到气化炉用煤的步骤，其特征在于，用于配煤的至少两种煤煤灰的流动温度大于1300℃，通过检测计算所得气化炉用煤的灰分的R值，所述R＝(3X+4Y+0.5Z+1.5M+N)×100；
其中，X为煤灰分中SiO2的质量百分比、Y为煤灰分中Al2O3的质量百分比、Z为煤灰分中Fe2O3的质量百分比、M为煤灰分中MgO的质量百分比和N为煤灰分中CaO的质量百分比；
所述的至少两种煤用于配煤的量为使得到的气化炉用煤的灰分的R值为150-220。
2.根据权利要求1所述的配煤方法，其特征在于，所述的至少两种煤种至少包括第一种煤和第二种煤，所述第一种煤的灰分的R值小于150，所述第二种煤的灰分的R值大于220。
3.根据权利要求2所述的配煤方法，其特征在于，所述的至少两种煤为两种煤，分别为第一种煤和第二种煤。
4.根据权利要求2所述的配煤方法，其特征在于，所述第一种煤的灰分的R值小于120。
5.根据权利要求3所述的配煤方法，其特征在于，所述第一种煤煤灰的流动温度大于1350℃，灰分的R值小于90。
6.根据权利要求2所述的配煤方法，其特征在于，所述第二种煤的灰分的R值大于240。
7.根据权利要求5所述的配煤方法，其特征在于，所述第二种煤煤灰的流动温度大于1350℃，灰分的R值大于250。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的配煤方法，其特征在于，所述的第一种煤和第二种煤用于配煤的量为使得到的气化炉用煤的灰分的R值为180-210。
9.根据权利要求2或3所述的配煤方法，其特征在于，所述第一种煤为宁夏红柳矿的煤，所述第二种煤为麦垛山煤矿煤。
10.根据权利要求2所述的配煤方法，其特征在于，所述的至少两种煤为第一种煤、第二种煤和第三种煤，所述第三种煤的R值小于150或大于220。
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