Shell粉煤氣化裝置混配使用俄羅斯煙煤總結

李 卓，王貴順，宋星星，葉蓮祥，王 建，王 磊

(中石化巴陵分公司，湖南岳陽 414003)

岳陽中石化殼牌煤氣化有限公司SCGP煤氣化裝置位于煤資源匱乏地區，所用原料煤均需從省外長途運進，運營成本較高，嚴重影響經濟效益[1-2]。2012年以來，為克服原料煤資源緊張、煤質不穩定、單一煤種不適應Shell干粉煤氣化技術等困難，岳陽中石化殼牌煤氣化有限公司成功研發了二元和三元混煤技術，使入爐粉煤煤質更加穩定，更容易滿足SCGP工藝的入爐煤質量標準。在此基礎上，為進一步降低用煤成本，提高上下游經濟效益，公司于2017年成功開發了新煤種——俄羅斯煙煤B，同時開發了專用配方山西無煙煤A∶俄羅斯煤B(質量比1∶1，下同)。試運行期間，氣化爐運行穩定，各單元參數能穩定控制在合適范圍內，灰渣排放基本通暢，碳轉化率高。

1 煤質分析數據

俄羅斯煙煤B具有中灰熔點、低硫、低灰分、高揮發分、高硅鋁比、中氧化鐵含量、低氧化鈣含量、高鉀鈉含量等特點。與之配對的組分為山西無煙煤A，具有中硅鋁比、低氧化鐵含量、低硫、高灰分、高灰熔點、產量高、質量穩定等特點[3-5]。入爐粉煤質量標準(含石灰石)：水分Mad≤2%，灰分Aad在15.0%～21.0%，灰熔點(FT)在1 390～1 410 ℃。煤質分析數據如表1所示。

表1 煤質分析數據

注：山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤理論煤質數據(不含石灰石，軟件計算)

2 氣化模型建立

由表1可以看出：與入爐粉煤標準相比，山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配得到的混煤，其灰熔點較高，需要添加石灰石來滿足入爐煤質量標準要求。添加不同比例的石灰石后，試驗測定混煤灰熔點數據，并運用黏溫模型軟件計算得出渣完全液化時的溫度Tliq，T250指黏度 25.0 Pa·s 對應渣溫度，T20指黏度2.0 Pa·s對應渣溫度，最低氣化溫度=Max(Tliq，T250)+150。不同比例的石灰石混配后相關數據對比如表2所示。

從表2可以看出：隨著石灰石添加比例的增加，操作窗口減小，而FT降低。

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)粉煤的氣化模型模擬的氣化爐運行參數如表3所示。

表2 不同比例石灰石混配后相關數據對比

從表1至表3可知：山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)粉煤的硅鋁比為1.89、氧化鐵的質量分數為4.94%，添加3.0%石灰石后灰分的質量分數為18.4%、灰熔點FT為1 410 ℃，操作空間250 ℃，渣口和渣屏堵塞風險低，灰中鉀、鈉含量中高，十字吊架堵塞風險中高，總體符合入爐煤的質量標準，可以試用；但試用過程需監控粉煤灰組成，與氣化模型結果進行對比，適當調整氧煤比、氣化爐蒸汽產量、石灰石添加比例和水氧比。

表3 模型模擬的氣化爐運行參數

3 試用后評估

在平均有效氣負荷96.3%的情況下，裝置穩定運行6 d，測試了山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤投用后的相關技術經濟數據。

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)分別在單煤入場和混煤入爐時進行了對應項目分析，其原煤工業分析和入爐粉煤灰分析數據分別見表4和表5。

表4 原煤工業分析數據

表5 入爐粉煤灰分析數據

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤在經歷了1個周期試用后，主要運行參數如下：合成氣冷卻器入口溫度712.2 ℃，氧負荷19.90 kg/s，氧煤比0.832，水氧比0.047，氣化爐計算溫度為1 624 ℃，氣化爐小室蒸汽產量4.13 kg/s，合成氣出口溫度316 ℃，十字吊架壓差8.36 kPa，有效氣負荷96.3%，合成氣中CO2體積分數2.39%、CH4體積分數130×10-6。

4 結語

山西無煙煤A∶俄羅斯煙煤B(1∶1)混配煤添加3%石灰石混配后，煤質穩定，灰中氧化鐵含量低，氧化鈣含量適中，符合入爐煤質量標準。運行期間，氣化爐壓力穩定，渣系統運行穩定，飛灰中殘碳含量低。不考慮循環使用濾餅時，碳轉化率較高(達96.9%)，氣化污水合格率100%。粉煤灰分中鈉、鉀含量相對較高，本次運行期間合成氣冷卻器壓差略有上漲。最終生產實踐證明，此次俄羅斯煙煤試燒是成功的。

參考文獻

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