粒度對殼牌氣化爐氣化過程的影響

楊明濤

（同煤廣發化學工業有限公司,山西 大同 037002）

引 言

在當今的社會中人們對于環境的保護意識越來越強,由于煤炭直接使用對于環境的危害非常大,因此人們開始發展更加環保的煤氣化技術。在煤氣化的過程中,煤炭的粒度有著非常重要的影響,并且殼牌氣化爐對于煤炭顆粒的要求更高,這就需要人們研究粒度對氣化過程較為具體的影響,這樣才能更好地控制煤炭的粒度,讓氣化過程更加完善,從而增加氣化的質量和效果。

1 煤氣化技術簡介

煤炭在我國是最為重要的能源之一,對于煤炭的利用是國家需要解決的一項重要課題。煤炭直接燃燒會對環境造成非常大的危害,于是人們根據化學反應原理將煤炭進行氣化處理后再進行使用,這樣就不會產生較多的有害氣體,并且煤炭的利用率也有很大的提升。煤炭的這些特性更加促使人們對煤炭氣化技術進行研究,如今煤氣化技術已經成為煤炭處理最為重要的一項技術,對于人們的生產生活都有著很大的影響。煤氣化的水平越來越高效,并且越來越環保,氣化的產品已經滲入到生活的方方面面,給經濟的發展帶來很大的動力。煤氣化的技術可以根據不同的氣化爐而分成不同的幾種,例如固定床氣化技術、流化床氣化技術和氣化床氣化技術等,不同的技術有著不同的優點和缺點,可以選擇合適的進行氣化工作。其中氣流床氣化技術中應用到的氣化爐就是殼牌氣化爐,相比于其他種類的氣化爐,這種氣化爐對于煤炭顆粒的要求非常高,要求入爐粒度應當要在5μm～90μm之間,若是煤炭的力度不能夠滿足其要求,就可能有很大的影響,氣化的效率就會降低,并且對于后續的工作也帶來很大的難題,因此,對于殼牌氣化爐來講,煤炭粒度的影響非常值得人們去進行討論。

2 粒度對殼牌氣化爐氣化過程影響分析

2.1 粒度對于粉塵流動性的影響

對于殼牌氣化爐來講,由于其工作的設備較為精密,因此對于粉體的流動性的要求也是非常高的。粉體就是小顆粒物質的一種總稱,殼牌氣化爐要求的力度就是處于粉體的范圍內。由于粉體相當的微小,因此其顆粒狀固態的性質并不明顯,相反,其具有猶如流體類似的流動性,人們也常常將粉體說成是第四類的物質。粉體能夠流動是由于顆粒太小顆粒之間的相互作用力就會非常明顯,這樣就會造成其具有類似于流體分子之間的一些作用力,因此也就具有著一定的流動性,但是顆粒之間的受力確實較為復雜,人們難以弄清楚各種力之間的作用。對于殼牌氣化爐來講,其對煤炭顆粒的運送時采用的是密相加壓氣力運輸,在進行運輸時,需要有一定的氣體保證其有一個向前的推動力,通常要選用與氣化爐中進行的反應不會有影響的氣體,例如惰性氣體等,這樣就能將煤粉送到氣化爐中。由于煤粉的流動性是非常弱的,因此在進行輸送的時候會有一定的困難,這就要求人們盡可能提升煤粉的流動性,保證粒度合適,確保證運送過程的完好。影響粒度流動性的因素有很多,例如粒度的水分會造成煤粉顆粒之間相互粘連,造成顆粒的增大,降低其流動性,嚴重時會導致運送的管道出現堵塞的現象。另外,粒度的分布也對煤粉的流動性有著一定的影響。不同粒度之間可能會有不同的靜電力的作用,靜電力較大的就會對帶有相反電荷的小顆粒進行吸引,也會造成煤粉的顆粒變大,造成其流動性降低。不同粒度之間也是有著不同的摩擦因數,在進行輸送時,也有可能會因為摩擦力的原因造成其流動性的降低［1］。

2.2 粒度對于煤氣化反應的影響

在利用殼牌氣化爐對煤炭進行氣化時,需要對煤樣粒度分布進行一定的分析,這樣可以對反應中可能出現的各種元素進行預估,可以發現,當粒度有所降低時,主要元素就會跟隨粒度的不同而發生改變,在進行反應的期間,會有灰分的產生,在不同的粒度中,灰分在反應后的含量會有所不同。粒度還會對煤粉的各種性質有著一定的影響,粒度越小,會使煤粉在進行反應的時候更加的完全,但是反應完成后各種剩余的殘留物的成分也不相同。粒度還會對煤粉反應的溫度有著一定的影響,一般來講,粒度越大會使煤粉的熔融溫度越高,反應就會更加地難以進行。不同的粒度還會有不同的表面積,這些也會對氣化反應有著一定的影響,在進行一些實驗以及計算后可以發現隨著粒度的不斷增加其表面積和體積的比例在不斷地減小,但是在實際的反應中可以發現主要影響的是一些中孔和大孔,對于更小的孔徑是沒有太大的影響的,其影響作用可以忽略不計?？斩磳τ诜磻挠绊懼饕w現在反應的活度上,表面積和體積的比例越大,其在進行反應時的活度就會降低,這樣就會有利于反應的進行,同時,對于氣體劑的擴散和在進行反應時物質傳輸的效率都有一定的影響。不同的孔徑有著不同的反應,在選擇時應當以最為合適的去進行選擇,這樣才能對反應的效率有一定的保證,同時還可以讓反應更加完全地進行［2］。

2.3 粒度波動性對殼牌氣化爐的影響

在對氣化過程進行評估的時候,需要對反應的比氧耗和煤耗進行分析,其對于氣化的過程有一定的作用,反映出氣化過程中出現的一些問題,讓人們去進行調整。比氧耗和煤耗可以由粒度的波動性進行分析,根據實驗的數據分析得知粒度的波動性和這兩者之間的比例有著一定的負相關的比例,隨著粒度波動性的增大,比氧耗也會有一定的降低,進行分析可以得知這是由于當粒度較低的時候,煤樣的堆積密度降低,這就會導致在煤粉的運輸過程中產生堵塞的現象,使煤粉進入率降低。當粒度大于90μm的時候,對煤粉的波動性就會有較大的影響,但是這種波動性對于在進行反應時的各種物質的性質并不會產生很大的影響,例如其礦物的組成,熔融時的溫度等都不會發生較大的改變。當粒度有所降低時,煤粉的一些物理性質就會相應發生一定的改變,會對煤粉的流動性有著較小影響,但是并不會影響到氣化過程的大體,一般來看都會有著小程度上的提升,對于氣化反應的增進作用并不大。當粒度非常小的時候,也會對氣化反應造成一定的影響,粒度太小就會讓氣化爐噴嘴的流量大幅減小,降低氣化反應的效率,在反應時很容易產生甲烷過多的現象,但是為了反應的進行需要對甲烷進行一定的控制,就會讓氣化合成的產量大大降低?？梢钥匆?對于殼牌氣化爐來講,煤粉的粒度一定要有著一定的范圍控制,讓各種粒度有著較為合適的含量,這樣對于氣化反應來講就會有著較好的效果,讓氣化產物的質量也有著較大的提升［3］。

3 結語

本文針對粒度對殼牌氣化爐氣化過程的影響問題,主要從兩個方面進行探討,首先對煤氣化技術進行簡介,然后對粒度對殼牌氣化爐氣化過程影響進行分析,通過分析得知有著粒度對于粉塵流動性的影響、粒度對于煤氣化反應的影響和粒度波動性對殼牌氣化爐的影響這三個方面的影響,希望能夠對相關研究有所幫助。

參考文獻：

［1］ 林凱.兩段式干煤粉氣化爐粉煤輸送系統穩定性分析［J］.煤炭加工與綜合利用,2015（4）：30－35.

［2］ 婁彤,張忠孝,周志豪,等.氣流床氣化爐高熔點煤氣化反應模擬［J］.熱能動力工程,2015,30（3）：407－412.

［3］ 東赫,劉金昌,解強,等.典型氣流床煤氣化爐氣化過程的建模［J］.化工進展,2016,35（8）：2426－2431.