孫龍會　張美美　武占強

摘 要：簡單介紹了煤質對Shell煤氣化工藝的影響。根據(jù)本地煤質特性，應用配煤技術，通過改變煤種、調節(jié)配煤比例，得到了適合Shell氣化爐運行的配煤方案。

關鍵詞：配煤技術；Shell煤氣化；煤質；灰熔點

1 目的及意義

原則上說殼牌煤氣化技術適用的煤種較為廣泛，但在實際生產過程中，單一煤種的氣化仍然存在較多問題。這些問題不僅影響粉煤氣化裝置的長周期連續(xù)運行，同時也制約了其運行的經(jīng)濟性。目前國內多數(shù)粉煤氣化裝置均使用配煤技術，通過配煤技術的合理利用，不僅能降低粉煤氣化裝置的氧耗、煤耗及能耗，還能提高氣化效率，從而提高裝置的經(jīng)濟使用性。因此，配煤的好壞和穩(wěn)定煤質的措施是保障殼牌煤氣化裝置穩(wěn)定運行的關鍵因素。

2 煤質對Shell煤氣化裝置影響

2.1 煤灰組成及含量

煤灰分的主要組成為氧化硅（SiO2）和氧化鋁（Al2O3），對灰的黏結性影響較大。殼牌氣化采用以渣掛渣來保護水冷壁，若灰含量低，則掛渣效果不好，無法起到保護爐壁的作用，縮短氣化爐的使用壽命。而灰分含量大，合成氣冷卻器（SGC）積灰明顯，降低換熱效果，同時增加了U1400結渣和U1500堵灰的幾率；同時灰渣會帶走大量的熱，未達到生產需求須氣增大氧煤比，熱效率降低，影響裝置的生產能力。所以嚴重時灰分高會導致氣化爐事故停車。[1]Shell氣化灰分含量要求為12～23%。鶴壁本地煤種的煤灰成分及含量與殼牌（鶴壁）設計煤種相差較大，若單獨使用容易，SGC易嚴重積灰，換熱效果差，且排渣困難，15單元堵灰?guī)茁噬仙?。煤灰分組分中的SiO2和Al2O3對Shell氣化爐合成氣冷卻器的積灰影響較大，當SiO2/Al2O3<1.4時堵渣現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，當SiO2/Al2O3<1.6時，合成氣冷卻器會有大量積灰。但硅鋁比在2.0左右時，灰熔點在1350℃左右為最佳，可以減緩或防止合成氣冷卻器積灰。

2.2 揮發(fā)分

煤揮發(fā)分的高低反應煤反應活性的強弱。揮發(fā)分越高，反應活性越強，越有利于氣化反應，但高揮發(fā)性的煤易氧化甚至自燃，不僅給運輸和儲存帶來不便，更增加了磨煤和煤粉輸送單元操作難度。因此，殼牌氣化要求Shell粉煤氣化要求煤中揮發(fā)分不超過35%。

2.3 灰熔點

灰熔點是指煤灰的軟化、熔融的溫度?；胰埸c高，煤灰的軟化、熔融溫度高，氣化操作溫度高，氧耗比大，比煤耗大，對設備的使用壽命很大影響。根據(jù)煤種的灰熔點可作決定是否需要配煤和添加相應助溶劑。一般將煤種灰熔點控制在1300～1450℃之間，Shell煤氣化一般操作溫度高于灰熔點50～100℃。

2.4 水分

氣化煤的全水分和內水越低越好，全水一般控制在12%以下，最好在8.0%左右。內水衡量煤質的形成年限和種類，一般要求 5.0%以下，這樣有利于原料煤的輸送和加壓下料，避免堵塞和增加磨煤干燥負荷，影響生產。

3 配煤技術對殼牌煤氣化的影響

氣化煤質的灰分、揮發(fā)分、水分、以及灰熔融性、煤灰黏度等指標對氣化爐裝置的運行穩(wěn)定有著至關重要的影響。因此原料煤選備、煤質的穩(wěn)定成為煤氣化生產的難題。這就需要根據(jù)氣化煤的煤質檢測數(shù)據(jù)，運用配煤技術來維持煤質的穩(wěn)定，從而保證氣化裝置的穩(wěn)定運行。

配煤技術基本原理是利用不同煤種各自組成成分、物理和化學性質的差異，相互取長補短，使最終配出的混合煤在性能指標上達到最佳狀態(tài)，以滿足用戶對煤質的質量要求。[2]配煤的實質就是一種改善氣化煤種品質的過程，即為了使氣化煤種的質量滿足Shell氣化的煤質要求，把不同性質氣化用煤按照事先計算好的比例進行均勻混配，從而得到一種灰熔點、灰分、揮發(fā)分、硫分等均適合Shell粉煤氣化爐的混煤。配煤技術可提高生產效率、減少污染物的排放、節(jié)約成本，保證生產裝置“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運行。

為降低生產成本，我公司主要使用本地煤作為煤氣化裝置的使用煤，但本地煤煤質和煤氣化裝置要求數(shù)據(jù)存在較大偏差，從表1本地煤種煤質分析數(shù)據(jù)可以看出，本地煤1、本地煤3煤灰含量>23%，超過設計最大指標，在高負荷工況下灰渣量大，排渣困難，嚴重時會造成堵渣；而本地煤2、本地煤4的SiO2/Al2O3與要求數(shù)據(jù)偏差0.7左右，偏差過大，若單獨使用，氣化爐合成器冷卻器積灰加快，引起壓差上漲，必然減少運行周期。本地煤1、本地煤3及本地煤4的灰熔點>1500℃，超出殼牌煤氣化的操作要求。因此，我們通過配煤來調節(jié)煤質中各種組分的含量，使其達到Shell煤氣化對煤質數(shù)據(jù)的要求?？紤]到經(jīng)濟效益、交通運輸?shù)榷喾矫嬉蛩?，在能保證氣化爐穩(wěn)定運行的情況下，我們盡量使用鶴壁本地煤種，降低生產成本，實現(xiàn)效益最大化。

4 Shell煤氣化裝置運行問題及解決辦法

在實際運行中，煤灰組分和含量與設計煤中的差異導致合成氣冷卻器十字架（SGC）積灰嚴重，從2013年3月至2014年7月僅因此停車占到了四次，嚴重影響Shell氣化爐的長周期運行。

把2013年3月至2014年7月氣化裝置運行周期進行對比發(fā)現(xiàn)，氣化爐的運行周期明顯延長，其中關鍵的問題是減少了合成氣冷卻器的積灰問題。通過調整配煤方案，運行周期顯著提高，最近一次開車運行周期達到89天，而且停車時的壓差為22Kpa。充分說明我們通過調整和優(yōu)化配煤方案，可以有效的控制氣化爐合成器冷卻器的壓差，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定運行的周期，從而降低了生產成本，直接提高生產效益。要實現(xiàn)Shell煤氣化裝置長周期運行，需要做好以下幾點：

（1）穩(wěn)定的煤質對Shell粉氣化裝置運行至關重要，它是氣化裝置能否長周期連續(xù)穩(wěn)定運行的關鍵所在[3]，因此就要采取定時取樣來觀察氣化爐入爐煤種的煤質，如變化較大，立即調整。

（2）根據(jù)我公司的實際運行情況和Shell 煤氣化的要求，煤質達到要求適合于Shell煤氣化裝置的穩(wěn)定運行。

（3）SiO2/Al2O3是影響氣化爐合成氣冷卻器積灰的關鍵因素之一，本地煤的硅鋁比較低，最低可達1.2；本地煤與高硅鋁比的煤配燒可以很好的解決Shell氣化爐十字架的積灰問題。

（4）通過配煤，可以有效降低本地煤的灰熔點，減少石灰石的添加量，改善灰渣的黏溫特性，使其有利于Shell煤氣化水冷壁掛渣，保護設備的正常運行。

5 結束語

配煤作為一種穩(wěn)定煤質改善煤質的主要措施，目前在Shell氣化裝置上已經(jīng)得到了廣泛應用。文章討論煤質和配煤技術對Shell煤氣化的影響，通過在實踐中應用這些配煤理論和優(yōu)化配煤措施，以實現(xiàn)Shell氣化裝置的長周期運行。

參考文獻

[1]張鴻儒，張洪剛，郭零.煤質對殼牌煤氣化工藝操作的影響[J].科技創(chuàng)新報導，2012，11：27.

[2]戴財勝.動力配煤的理論與應用研究[D].北京：中國礦業(yè)大學，2005.

[3]吳國祥.煤質變化對Shell粉煤氣化工藝的影響[J].大氮肥，2011，34（4）：273-277.