張歡歡 李坡 劉貴賓(河南開祥精細(xì)化工，河南義馬472300)

淺議煤氣化用粉煤特性分析及經(jīng)濟(jì)性研究

張歡歡 李坡 劉貴賓(河南開祥精細(xì)化工，河南義馬472300)

針對煤氣化用粉煤特性與經(jīng)濟(jì)性，做了簡單的分析。提高粉煤的特性，對提升其經(jīng)濟(jì)性，有著極大的幫助。生物質(zhì)與粒度級配等因素，對粉煤特征，有著不同程度的影響，合理選擇生物質(zhì)類別，對提升粉煤燃燒性能，起到積極的作用。分布系數(shù)較小而且粒度分布較廣的粉煤，在中位徑較小時，能夠達(dá)到最佳的流動性，可提升粉煤燃燒性。

煤氣化；粉煤；特性分析；經(jīng)濟(jì)性

現(xiàn)階段，工業(yè)領(lǐng)域不斷加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)的研究，力求創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)。煤氣化技術(shù)作為行業(yè)研究的重點，帶動著粉煤加壓氣化爐以及其它煤氣化技術(shù)等的研究。由于煤質(zhì)與操作等因素，對氣化爐的影響較大，在生產(chǎn)的過程中，影響著能源消耗，若重新生產(chǎn)消耗的時間過長，則會造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，因此對加強(qiáng)粉煤氣化技術(shù)的研究，有著必要性。

1 粉煤特性分析

粉煤具有流動特性，對存儲與運(yùn)輸?shù)龋兄苯拥挠绊?。粉煤的流動性，受到粉煤變質(zhì)程度與粒度等的影響。為提升粉煤特性，改善其流動性，使其能夠更好的適應(yīng)煤氣化生產(chǎn)，需要從粒度級配與生物質(zhì)的選擇等方面入手，做好質(zhì)量控制。

2 影響煤氣化用粉煤特性的因素

2.1 粒度級配對粉煤特性的影響

通過以往的研究發(fā)現(xiàn)，含有較大顆粒的煤樣，對改善粉煤流動性，有著積極的幫助。從分布系數(shù)角度來說，通常粒度分布相對較寬的煤樣，在中位徑類似的條件下，對改善粉煤的流動特性，有著不同程度的影響?；诖?，為提升粉煤的性能，需要做好粒徑級配分析，合理選擇煤樣，以改善粉煤的特性。

2.2 生物質(zhì)對粉煤特性的影響

在粉煤中加入高揮發(fā)分的生物質(zhì)，對降低粉煤著火溫度，改善其著火性能，有著積極的作用。由于玉米秸稈的灰分含量相對較低，具有提高粉煤燃燒性能的作用，但受到資源獲取與資源量等的影響較大，限制著玉米秸稈的應(yīng)用。而牛糞資源較為集中，通過灰分處理后，對改善粉煤的燃燒性能，也有著積極的作用，具有較好的應(yīng)用前景。

3 煤氣化用粉煤經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 粉煤氣化裝置概述

Shell粉煤氣化工藝是目前煤氣化生產(chǎn)中，較為常用的技術(shù)，工藝成熟度較高，具有以下特點：1）使用干煤粉，當(dāng)作氣化原料，操作安全性高。2）氣化溫度高。通常處于1400-1600℃范圍內(nèi)，碳轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到99%，合成氣質(zhì)量較好。3）氧耗低。氧氣用量能夠減少15%左右，可降低成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。4）氣化爐結(jié)構(gòu)設(shè)計為水冷壁結(jié)構(gòu)，不需要耐火磚襯里，壽命能夠達(dá)到25年。單臺爐煤量處理已經(jīng)能夠達(dá)到2000t/d。除此之外，設(shè)置4個燒嘴，生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)更加的靈活，壽命能夠達(dá)到8000h以上，壽命長，能夠確保煤氣化裝置長期運(yùn)行。5）對環(huán)境的影響較小。在氣化的過程中，不會排放廢氣，產(chǎn)生的飛灰或者熔渣等，可以作為水泥材料。氣化污水能夠?qū)崿F(xiàn)零排放。

3.2 氣化反應(yīng)

簡化后的煤氣化反應(yīng)公式為：

CH+1/2O2→CO+1/2H2，CH指的是煤的簡化分子式，通過此公式可以認(rèn)為氣化反應(yīng)，其是通過二步反應(yīng)實現(xiàn)的，首步放熱反應(yīng)所釋放的能量，推動著第二步的吸熱反應(yīng)，如下所示：

燃料+O2→CO2+H2O+能量，

燃料+CO2+H2O+能量→CO+H2，

但從試驗數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)理不同，如圖1所示。

圖1 煤氣化機(jī)理

3.3 經(jīng)濟(jì)性分析

從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，煤化工生產(chǎn)過程中，多使用多種配煤進(jìn)行燃燒?；诿嘿|(zhì)指標(biāo)，包括全水、灰分、固定碳等，每次配煤的結(jié)果略有不同，主要是因為煤質(zhì)量影響著煤氣化生產(chǎn)的成本。一般配煤原料煤指標(biāo)如下：1）全水指標(biāo)。由高到低分別為11.8%、11.74%、5.42%，平均為9.14%。2）內(nèi)水指標(biāo)。由高到低分別為2.56%、0.74%，平均為1.53%。3）灰分指標(biāo)。由高到低為31.07%、16.5%，平均值為23.72%。4）揮發(fā)分。最高為19.69%，最低值為10.21%，平均值為14.73%?？崭苫l(fā)熱量最高為27.005MJ/kg，最低值為22.118MJ/kg；收到基低位發(fā)熱量最高值為24.181MJ/kg，最低值為19.947MJ/kg。

在生產(chǎn)的過程中，當(dāng)各項公益參數(shù)均達(dá)到了預(yù)期值，還需要考慮到輸送介質(zhì)的特性，使用100%CO2輸送粉煤，在航天爐粉煤加壓氣化裝置中，有著不錯的效果。某企業(yè)使用CO2來取代N2，作為輸送粉煤技術(shù)。經(jīng)過實踐驗證，在HT-L爐裝置中，使用CO2能夠完全取代N2傳送粉煤，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，具體體現(xiàn)如下：1）2011年03月。煤耗為0.518L/km3，氧耗為324kW·h/m3，電耗為43.34kW·h/m3，產(chǎn)量為57622Nm3/h。2）2013年10月。煤耗為0.521L/km3，氧耗為325kW·h/m3，電耗為43.67kW·h/m3，產(chǎn)量為59634Nm3/h。由此可知，使用CO2完全取代N2傳送粉煤技術(shù)，能夠節(jié)約能源，提高產(chǎn)生效益，減少CO2的排放量，產(chǎn)生極大的效益，包括經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4 結(jié)語

綜上所述，煤氣化用粉煤具有流動性與燃燒性等特性，粒度級配與生物質(zhì)等，會影響粉煤的特性?；诖耍谏a(chǎn)的過程中，基于煤氣化機(jī)理，要合理選擇輔助材料與技術(shù)，使用CO2取代N2傳送粉煤技術(shù)，以提高煤氣化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

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