淺議煤氣化用粉煤特性分析及經濟性研究

張歡歡 李坡 劉貴賓(河南開祥精細化工，河南義馬472300)

淺議煤氣化用粉煤特性分析及經濟性研究

張歡歡 李坡 劉貴賓(河南開祥精細化工，河南義馬472300)

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

煤氣化；粉煤；特性分析；經濟性

現階段，工業領域不斷加強節能環保生產技術的研究，力求創新生產技術。煤氣化技術作為行業研究的重點，帶動著粉煤加壓氣化爐以及其它煤氣化技術等的研究。由于煤質與操作等因素，對氣化爐的影響較大，在生產的過程中，影響著能源消耗，若重新生產消耗的時間過長，則會造成極大的經濟損失，因此對加強粉煤氣化技術的研究，有著必要性。

1 粉煤特性分析

粉煤具有流動特性，對存儲與運輸等，有著直接的影響。粉煤的流動性，受到粉煤變質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煤氣化生產，需要從粒度級配與生物質的選擇等方面入手，做好質量控制。

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

通過以往的研究發現，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。基于此，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 生物質對粉煤特性的影響

在粉煤中加入高揮發分的生物質，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，具有較好的應用前景。

3 煤氣化用粉煤經濟性分析

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中，較為常用的技術，工藝成熟度較高，具有以下特點：1）使用干煤粉，當作氣化原料，操作安全性高。2）氣化溫度高。通常處于1400-1600℃范圍內，碳轉化率能夠達到99%，合成氣質量較好。3）氧耗低。氧氣用量能夠減少15%左右，可降低成本，具有較好的經濟性。4）氣化爐結構設計為水冷壁結構，不需要耐火磚襯里，壽命能夠達到25年。單臺爐煤量處理已經能夠達到2000t/d。除此之外，設置4個燒嘴，生產負荷調節更加的靈活，壽命能夠達到8000h以上，壽命長，能夠確保煤氣化裝置長期運行。5）對環境的影響較小。在氣化的過程中，不會排放廢氣，產生的飛灰或者熔渣等，可以作為水泥材料。氣化污水能夠實現零排放。

3.2 氣化反應

簡化后的煤氣化反應公式為：

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

燃料+O2→CO2+H2O+能量，

燃料+CO2+H2O+能量→CO+H2，

但從試驗數據能夠發現機理不同，如圖1所示。

圖1 煤氣化機理

3.3 經濟性分析

從經濟性角度考慮，煤化工生產過程中，多使用多種配煤進行燃燒。基于煤質指標，包括全水、灰分、固定碳等，每次配煤的結果略有不同，主要是因為煤質量影響著煤氣化生產的成本。一般配煤原料煤指標如下：1）全水指標。由高到低分別為11.8%、11.74%、5.42%，平均為9.14%。2）內水指標。由高到低分別為2.56%、0.74%，平均為1.53%。3）灰分指標。由高到低為31.07%、16.5%，平均值為23.72%。4）揮發分。最高為19.69%，最低值為10.21%，平均值為14.73%。空干基發熱量最高為27.005MJ/kg，最低值為22.118MJ/kg；收到基低位發熱量最高值為24.181MJ/kg，最低值為19.947MJ/kg。

在生產的過程中，當各項公益參數均達到了預期值，還需要考慮到輸送介質的特性，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。某企業使用CO2來取代N2，作為輸送粉煤技術。經過實踐驗證，在HT-L爐裝置中，使用CO2能夠完全取代N2傳送粉煤，具有較好的經濟性，具體體現如下：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，產量為59634Nm3/h。由此可知，使用CO2完全取代N2傳送粉煤技術，能夠節約能源，提高產生效益，減少CO2的排放量，產生極大的效益，包括經濟效益和社會效益。

4 結語

綜上所述，煤氣化用粉煤具有流動性與燃燒性等特性，粒度級配與生物質等，會影響粉煤的特性。基于此，在生產的過程中，基于煤氣化機理，要合理選擇輔助材料與技術，使用CO2取代N2傳送粉煤技術，以提高煤氣化生產的經濟性。

[1]蔣振方,王慧,鄭立攀.煤氣化用粉煤特性分析及經濟性研究[J].化學工業,2013（07）:26-28+41.

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