CN105779010A - 一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法，涉及气化炉。1)用不同地区选取的三种煤混合，烧成灰渣；2)在步骤1)得到的灰渣中加入MgO，得样品，再放入坩埚中；3)将坩埚放置在高温炉内，温度升至900℃时开始通入氮气，通过程序升温装置将高温炉加热到1550～1600℃，然后程序降温，降温过程中测定样品的粘度和温度；4)当样品的粘度高于150Pas时，停止操作，得灰渣的粘度‑温度曲线。可使配煤适用于液态排渣炉的气化操作，可通过调节灰渣中MgO的质量比能降低灰渣的粘度，进而能降低气化炉的操作温度，减小气化炉的整体能耗，缩减成本，提高操作效率，具有广阔的运用前景。

Description

一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法
技术领域
本发明涉及气化炉，尤其是涉及一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法。
技术背景
煤灰高温粘度对气流床气化炉的液态排渣问题起着至关重要的作用。通常气流床气化炉在操作温度下合理的排渣粘度范围是15～25Pas。如果煤灰粘度过低可能会导致气化炉中固态渣层变薄，耐火材料快速磨损；粘度过高，固态渣层过厚，可能会造成气化炉排渣不畅，从而引起气化炉垮渣甚至堵渣。对于高粘度煤种，通常与一些低粘度煤种进行混合或通过添加石灰石，调整煤灰的相对组成，达到降低煤灰粘度的目的。但石灰石对煤灰粘度的影响是双方面的，宋文佳(宋文佳,唐黎华,朱学栋,et al.Shell气化炉中灰渣的熔融特性与流动特性[J].化工学报,2009,07):1781-6.)研究CaO对灰渣高温流动性影响时发现CaO添加到30％时才能使煤灰粘度达到最低，CaO含量继续增加，粘度反而增高。MgO一般用于催化剂、橡胶等方面的研究，针对MgO对配煤粘度作用的研究相对较少。现有技术中还未有通过在灰渣中添加MgO以降低灰渣粘度，进而降低气化炉操作温度的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法。
本发明包括如下步骤：
1)用不同地区选取的三种煤混合，烧成灰渣；
2)在步骤1)得到的灰渣中加入MgO，得样品，再放入坩埚中；
3)将坩埚放置在高温炉内，温度升至900℃时开始通入氮气，通过程序升温装置将高温炉加热到1550～1600℃，然后程序降温，降温过程中测定样品的粘度和温度；
4)当样品的粘度高于150Pas时，停止操作，得灰渣的粘度-温度曲线。
在步骤1)中，所述三种煤按质量比可为1∶1∶1。
在步骤2)中，所述MgO按质量百分比的含量可为1.25％～15％。
在步骤3)中，所述氮气的体积流量可为0.4L/min。
所述样品的粘度测定的最高温度为1600℃，粘度测定的范围为1～150Pas。
本发明的有益效果为：本发明所用煤灰是把不同地区选取的三种煤按照1∶1∶1质量比混合烧灰后得到的，煤灰经过高温熔融成为灰渣，在灰渣中添加少量MgO即可降低其高温粘度，且MgO质量分数为15％时，灰渣粘度降至最低。本发明可使配煤适用于液态排渣炉的气化操作，可通过调节灰渣中MgO的质量比能降低灰渣的粘度，进而能降低气化炉的操作温度，减小气化炉的整体能耗，缩减成本，提高操作效率，具有广阔的运用前景。
附图说明
图1为MgO含量增加至15％时的粘度-温度曲线趋势图。
具体的实施方式
实施例1
将不同地区选取的三种煤按照1∶1∶1质量比混合后烧成灰，高温初融形成渣块。取39.5g灰渣，0.5g的MgO，充分混匀放入坩埚中，此时样品中MgO的质量分数为1.25％。利用高温粘度计进行粘度-温度曲线的测定。测定环境为为氮气气氛，加热过程采用分段程序升温，第一段：以18℃/min的速度升至1400℃，恒温50min；第二段：以2.0℃/min的速度升至1600℃，恒温30min。降温过程中测定样品粘度，降温速度为2℃/min。粘度数据采用单点平均的采集方法，即每30s记录一个数据，取5s内粘度的数据平均值作为一个点的粘度值。当样品粘度值高于150Pas时，慢慢取出转子并停止测试，得到粘度-温度数据。25Pas所对应的温度为1542℃，15Pas所对应的温度为1498℃，气化炉顺利排渣的操作温度范围为44℃。
实施例2
将不同地区选取的三种煤按照1∶1∶1质量比混合后烧成灰，高温初融形成渣块。取38.48g灰渣，1.52g的MgO，充分混匀放入坩埚中，此时样品中MgO的质量分数为5％。利用高温粘度计进行粘度-温度曲线的测定。测定环境为为氮气气氛，加热过程采用分段程序升温，第一段：以18℃/min的速度升至1400℃，恒温50min；第二段：以2.5℃/min的速度升至1600℃，恒温25min。降温过程中测定样品粘度，降温速度为2℃/min。粘度数据采用单点平均的采集方法，即每30s记录一个数据，取5s内粘度的数据平均值作为一个点的粘度值。当样品粘度值高于150Pas时，慢慢取出转子并停止测试，得到粘度-温度数据。25Pas所对应的温度为1388℃，15Pas所对应的温度为1428℃，气化炉顺利排渣的操作温度范围为40℃。
实施例3
将不同地区选取的三种煤按照1∶1∶1质量比混合后烧成灰，高温初融形成渣块。取37.67g灰渣，2.33g的MgO，充分混匀放入坩埚中，此时样品中MgO的质量分数为7％。利用高温粘度计进行粘度-温度曲线的测定。测定环境为为氮气气氛，加热过程采用分段程序升温，第一段：以18℃/min的速度升至1400℃，恒温45min；第二段：以2.8℃/min的速度升至1600℃，恒温25min。降温过程中测定样品粘度，降温速度为2.8℃/min。粘度数据采用单点平均的采集方法，即每30s记录一个数据，取5s内粘度的数据平均值作为一个点的粘度值。当样品粘度值高于150Pas时，慢慢取出转子并停止测试，得到粘度-温度数据。25Pas所对应的温度为1389℃，15Pas所对应的温度为1355℃，气化炉顺利排渣的操作温度范围为34℃。
实施例4
将不同地区选取的三种煤按照1∶1∶1质量比混合后烧成灰，高温初融形成渣块。取35.05g灰渣，3.95g的MgO，充分混匀放入坩埚中，此时样品中MgO的质量分数为11％。利用高温粘度计进行粘度-温度曲线的测定。测定环境为为氮气气氛，加热过程采用分段程序升温，第一段：以20℃/min的速度升至1000℃；第二段：以4.0℃/min的速度升至1400℃，恒温25min；第三段：以2.8℃/min的速度升至1570℃，恒温25min。降温过程中测定样品粘度，降温速度为2.8℃/min。粘度数据采用单点平均的采集方法，即每30s记录一个数据，取5s内粘度的数据平均值作为一个点的粘度值。当样品粘度值高于150Pas时，慢慢取出转子并停止测试，得到粘度-温度数据。25Pas所对应的温度为1367℃，15Pas所对应的温度为1333℃，气化炉顺利排渣的操作温度范围为34℃。
实施例5
将不同地区选取的三种煤按照1∶1∶1质量比混合后烧成灰，高温初融形成渣块。取34.43g灰渣，5.57g的MgO，充分混匀放入坩埚中，此时样品中MgO的质量分数为15％。利用高温粘度计进行粘度-温度曲线的测定。测定环境为为氮气气氛，加热过程采用分段程序升温，第一段：以20℃/min的速度升至1000℃；第二段：以4.0℃/min的速度升至1400℃，恒温25min；第三段：以2.8℃/min的速度升至1570℃，恒温25min。降温过程中测定样品粘度，降温速度为2.8℃/min。粘度数据采用单点平均的采集方法，即每30s记录一个数据，取5s内粘度的数据平均值作为一个点的粘度值。当样品粘度值高于150Pas时，慢慢取出转子并停止测试，得到粘度-温度数据。25Pas所对应的温度为1307℃，15Pas所对应的温度为1336℃，气化炉顺利排渣的操作温度范围为29℃。
表1.不同MgO含量下气化炉操作温度范围
图1显示了不同地区选取的三种煤按照1∶1∶1质量比混合后所得煤灰经过调节MgO含量后的粘度-温度曲线。表1列出了添加MgO后的操作温度上下限以及操作温度范围。配煤中MgO含量为1.25％，其顺利排渣的最低操作温度为1488℃。MgO含量为5％时，其粘度大大降低，粘度为25Pas时所对应的温度已降到1400℃以下。随着MgO含量的进一步增加，粘度值进一步降低，MgO为15％时，25Pas的粘度所对应的温度降至最低，操作温度也降至最低。

Claims (4)

1.一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)用不同地区选取的三种煤混合，烧成灰渣；
2)在步骤1)得到的灰渣中加入MgO，得样品，再放入坩埚中；
3)将坩埚放置在高温炉内，温度升至900℃时开始通入氮气，通过程序升温装置将高温炉加热到1550～1600℃，然后程序降温，降温过程中测定样品的粘度和温度；
4)当样品的粘度高于150Pas时，停止操作，得灰渣的粘度-温度曲线。
2.如权利要求1所述一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法，其特征在于在步骤1)中，所述三种煤按质量比为1∶1∶1。
3.如权利要求1所述一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法，其特征在于在步骤2)中，所述MgO按质量百分比的含量为1.25％～15％。
4.如权利要求1所述一种通过降低灰渣粘度降低气化炉操作温度的方法，其特征在于在步骤3)中，所述氮气的体积流量为0.4L/min。
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