田日升

(山西西山煤氣化有限責(zé)任公司，山西　古交　030205)

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·專(zhuān)題綜述·

配煤在煤化工中的應(yīng)用

田日升

(山西西山煤氣化有限責(zé)任公司，山西古交030205)

摘要配煤技術(shù)在滿(mǎn)足技術(shù)可行性的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的最大化，保證用煤設(shè)備的高效、安全運(yùn)行。本文對(duì)配煤的作用進(jìn)行了分析，研究了配煤在鍋爐用煤中應(yīng)用情況，并且以魯奇氣化爐為例，分析了不同煤種的運(yùn)行情況，為調(diào)整工況和均勻布?xì)?，需要結(jié)合具體的負(fù)荷合理搭配使用不同種類(lèi)的煤種。同時(shí)提出了保障氣化爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施。

關(guān)鍵詞配煤；氣化爐；工況；凈煤氣耗煤

配煤技術(shù)是指通過(guò)煤的燃燒動(dòng)力學(xué)、煤化學(xué)等學(xué)科知識(shí)作為支撐，以煤質(zhì)測(cè)試等技術(shù)作為基礎(chǔ)，將各種類(lèi)別和質(zhì)量的單種煤進(jìn)行破碎，并且加入不同的添加劑、按照一定比例進(jìn)行混合等的過(guò)程。這項(xiàng)技術(shù)的最終目的是將單種煤的物理和化學(xué)性質(zhì)以及燃燒特性進(jìn)行改變，將其煤質(zhì)優(yōu)點(diǎn)充分地發(fā)揮出來(lái)并且規(guī)避其缺點(diǎn)，為不同用煤要求的設(shè)備提供相應(yīng)的煤炭產(chǎn)品。

1配煤的作用

煤化工企業(yè)中使用的鍋爐以及氣化爐都對(duì)煤質(zhì)有相應(yīng)的要求，在保持目前生產(chǎn)條件不變的情況下，不僅要進(jìn)一步提升鍋爐的工作效率以及氣化爐的反應(yīng)效率，還要盡量保護(hù)環(huán)境、提高自身的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，用煤設(shè)備運(yùn)行的效率與配煤技術(shù)是息息相關(guān)的，因?yàn)橛妹涸O(shè)備的工作效果與煤質(zhì)之間有直接的關(guān)系。當(dāng)煤炭質(zhì)量符合了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以后，利用配煤技術(shù)可以使用煤設(shè)備不再局限于某種煤質(zhì)，在充分利用所有煤炭資源的同時(shí)還降低了成本。同時(shí)配煤實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力煤以及原料煤資源的擴(kuò)大，通過(guò)幾種煤的搭配可以使其更加高效，化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率也得到了提升。配煤過(guò)程中可以將差煤的比例提高，對(duì)用煤結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，盡量使用有效的資源創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。以不同地區(qū)的環(huán)境以及水質(zhì)方面的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，綜合利用不同種類(lèi)和品質(zhì)的煤炭資源，可以幫助調(diào)節(jié)煤炭燃燒產(chǎn)生的各種有害元素含量，盡量降低有害元素，例如二氧化硫等的排放，起到保護(hù)環(huán)境的作用。

2在鍋爐用煤中應(yīng)用配煤

在選擇鍋爐類(lèi)型時(shí)必須對(duì)燃煤類(lèi)型因素進(jìn)行考慮，如果選擇的煤炭煤質(zhì)不符合鍋爐類(lèi)型，會(huì)影響其使用壽命以及安全性，不但鍋爐出力降低，同時(shí)熱損失增加，工作效率也會(huì)受到影響。燃煤不符合鍋爐類(lèi)型還可能對(duì)其燃燒的穩(wěn)定性造成影響，煤炭難以燃盡，會(huì)造成受熱面溫度超標(biāo)、爐膛結(jié)渣等問(wèn)題，對(duì)大氣造成污染；浪費(fèi)煤炭，增加了燃料成本費(fèi)用。在實(shí)際工作中也經(jīng)常因?yàn)槊嘿|(zhì)變化過(guò)大，出現(xiàn)爆管、熄火、爐膛結(jié)焦等現(xiàn)象。

煤質(zhì)可以通過(guò)使用配煤摻燒技術(shù)來(lái)穩(wěn)定，不但能解決上述問(wèn)題，還為鍋爐機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。在目前的燃煤方式中配煤摻燒技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與安全性非常良好。具體操作如下：煤質(zhì)不穩(wěn)定會(huì)對(duì)燃煤效果產(chǎn)生影響、損壞鍋爐，因此，要從鍋爐的使用要求出發(fā)，選擇不同種類(lèi)的煤炭按照科學(xué)的比例進(jìn)行混合，然后再送入爐膛進(jìn)行燃燒。配煤摻燒技術(shù)不僅為鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供了保障，對(duì)于資源節(jié)約型企業(yè)的建設(shè)來(lái)說(shuō)也是最好的選擇。

3魯奇氣化爐中不同煤種的運(yùn)行分析

不同種類(lèi)單燒煤種的工業(yè)分析見(jiàn)表1，其灰熔點(diǎn)見(jiàn)表2.

表1　不同種類(lèi)單燒煤種的工業(yè)分析表　%

表2　不同種類(lèi)煤種的灰熔點(diǎn)　℃

3.1對(duì)A煤種運(yùn)行進(jìn)行分析

如果在氣化裝置上長(zhǎng)期使用A煤種，要從粗煤氣出口部分的材質(zhì)、填料使用壽命等多個(gè)方面進(jìn)行考慮，因?yàn)锳煤種燃燒的煤氣出口溫度比魯奇氣化爐的設(shè)計(jì)溫度標(biāo)準(zhǔn)要高，所以如果選擇A煤種作為魯奇氣化爐的原料使用，不容易控制單燒出口溫度，具有比較高的操作控制難度。

3.2對(duì)B煤種運(yùn)行進(jìn)行分析

B煤種各方面的條件都比較接近義馬煤，在使用的時(shí)候可以進(jìn)行混合。

3.3對(duì)C煤種運(yùn)行進(jìn)行分析

如果在各種裝置中長(zhǎng)期使用C煤種，那么在高負(fù)荷的情況下可以更好地控制氣化爐的工況，因?yàn)镃煤種具有比較低的揮發(fā)分以及焦油、中油產(chǎn)率，所以在制氣方面比較有利。C煤種屬于煙煤中的貧瘦煤，具有比較高的變質(zhì)程度，其特點(diǎn)是揮發(fā)分含量低、較高的灰熔點(diǎn)、沒(méi)有黏結(jié)性，所以在魯奇加壓氣化爐中能較好地完成氣化。因?yàn)榫哂斜容^高的灰熔點(diǎn)，所以汽氧比也可以大幅降低，將操作溫度提高控制蒸汽消耗，為廢水處理系統(tǒng)緩解負(fù)荷，相比義馬煤在汽氧比方面能降低1.0，實(shí)現(xiàn)了蒸汽的節(jié)約。C煤種含有較高的固定炭、較低的灰分，爐篦在6 000 m3/h的負(fù)荷下僅能保持1.15 r/min的最低轉(zhuǎn)速，負(fù)荷為7 200 m3/h的情況下可以達(dá)到3.0 r/min的轉(zhuǎn)速，對(duì)于火層培養(yǎng)以及低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)有不利影響。因?yàn)镃煤種具有較高的灰熔點(diǎn)，也具有比較高的火層溫度，在活性方面的差距拉長(zhǎng)了還原層，所以氣化爐的出口溫度達(dá)到了550 ℃的平均值，比義馬煤的正常操作溫度高了100～150 ℃，因此，要在冷圈、洗滌冷卻器以及刮刀等方面需使用更好的材質(zhì)。

3.4對(duì)D煤種運(yùn)行進(jìn)行分析

在氣化裝置中長(zhǎng)期使用D煤種，都有平均650 kg/m3的堆密度，所以氣化爐需要4 000 m3/h的氧負(fù)荷以及4～5次的加煤頻率，在實(shí)際生產(chǎn)中要長(zhǎng)時(shí)間保持這么高的加煤頻率，會(huì)增加氣化爐的負(fù)荷。D煤種具有比較高的活性，要注意氧負(fù)荷的提高，避免局部燒穿而帶來(lái)氧含量超標(biāo)的事故。D煤種為11.29%的平均灰分，而義馬煤實(shí)際生產(chǎn)中為25%左右的實(shí)際灰分，對(duì)于裝著3把排灰刮刀的氣化爐爐篦試燒時(shí)排灰轉(zhuǎn)速為1～1.5 r/h. 魯奇氣化爐的目的是通過(guò)爐篦的均勻轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)排灰和均勻布?xì)?，?duì)工況進(jìn)行調(diào)整，所以，如果爐篦的轉(zhuǎn)速過(guò)低，不利于工況調(diào)整和均勻布?xì)狻?/p>

4食譜化配煤

生產(chǎn)負(fù)荷是指在氣化爐單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣流量，固定碳含量比較高的煤也就是高熱值煤具有較高的耗氧量、低生產(chǎn)負(fù)荷。式(5)反應(yīng)熱量放出，吸收熱量會(huì)對(duì)式(1)和(2)產(chǎn)生影響，反應(yīng)不充分的話(huà)會(huì)對(duì)有效氣成分的提高產(chǎn)生影響。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

將魯奇氣化爐上各種不同種類(lèi)的煤的運(yùn)行分析作為依據(jù)，如果原則為氣化爐高負(fù)荷，那么選用C煤種這種具有較高固定碳含量的，對(duì)于工況控制來(lái)說(shuō)更容易，但是過(guò)高的固定碳含量會(huì)對(duì)氣化爐灰鎖填料、冷圈、刮刀、洗滌冷卻器等造成影響，降低其使用壽命。魯奇氣化爐的主工況調(diào)整主要依靠勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的爐篦進(jìn)行排灰和均勻布?xì)鈱?shí)現(xiàn)，太低的灰分會(huì)降低爐篦的轉(zhuǎn)速，對(duì)于工況調(diào)整和均勻布?xì)獠焕虼?，需要結(jié)合具體的負(fù)荷合理搭配使用不同種類(lèi)的煤，保證混合出來(lái)的產(chǎn)物與氣化爐最為適合。

5保障氣化爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

5.1引入凈煤氣耗標(biāo)煤?jiǎn)魏目刂浦笜?biāo)

國(guó)內(nèi)有較多的魯奇煤制氣工藝廠(chǎng)家，同時(shí)在地域分布上很廣泛，所以在采用的原料煤工業(yè)分析、熱值方面會(huì)具有比較大的差異，只使用凈煤氣耗塊煤的單耗進(jìn)行比較，只能對(duì)單位凈煤氣耗塊煤的數(shù)量進(jìn)行量化，原料煤雖然數(shù)量相同，但是具有不同的熱值，在價(jià)格方面就會(huì)有比較大的差異。這樣做不容易準(zhǔn)確定位能源消耗，引入凈煤氣耗煤指標(biāo)相比傳統(tǒng)的凈煤氣耗塊煤指標(biāo)的控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同質(zhì)量能源生產(chǎn)成本的量化，這也可以作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以供同行業(yè)煤制氣確定生產(chǎn)成本，同時(shí)客觀地評(píng)價(jià)了同行業(yè)的操作水平。

標(biāo)準(zhǔn)能源是一種綜合計(jì)量單位，用于對(duì)能源總量進(jìn)行計(jì)算，在能源使用的過(guò)程中主要是對(duì)它的熱能進(jìn)行利用，所以習(xí)慣上能源的共同換算標(biāo)準(zhǔn)使用熱量。當(dāng)月實(shí)際消耗煤炭的數(shù)量乘以當(dāng)月入爐煤的平均熱值的結(jié)果就是當(dāng)月消耗標(biāo)煤量。當(dāng)月標(biāo)煤消耗的數(shù)量與當(dāng)月的凈煤氣產(chǎn)量之間的比值為當(dāng)月凈煤氣耗標(biāo)煤?jiǎn)魏?。因?yàn)橛?、煤以及氣具有不同的燃料質(zhì)量，所以所含的熱值也有差異，為了方便計(jì)算、對(duì)比能源，需要統(tǒng)一將其折合為標(biāo)準(zhǔn)燃料。具體來(lái)說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)燃料可以分為標(biāo)準(zhǔn)煤、標(biāo)準(zhǔn)油和標(biāo)準(zhǔn)氣，其中前兩種在國(guó)際上使用較廣。世界各國(guó)在確定能源標(biāo)準(zhǔn)量時(shí)都會(huì)結(jié)合本國(guó)的用能特點(diǎn)，例如一些國(guó)家經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)主要使用油，那么就采用標(biāo)準(zhǔn)油；有的國(guó)家主要使用電力，那么就使用標(biāo)準(zhǔn)電；我國(guó)主要采用的是煤炭，所以計(jì)算基準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)煤，也就是說(shuō)將各種能源的發(fā)熱量都折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。

5.2采購(gòu)、存放和使用時(shí)遵照灰熔點(diǎn)相近原則

因?yàn)椴煌N類(lèi)的煤具有不同的灰熔點(diǎn)并且彼此之間差異較大，在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)無(wú)法進(jìn)行最佳汽氧比的選擇，如果汽氧比選擇按照高灰熔點(diǎn)煤進(jìn)行，灰熔點(diǎn)低的煤會(huì)容易出現(xiàn)結(jié)渣情況，結(jié)渣部分對(duì)其氣化劑的分布造成影響，進(jìn)一步影響氣化爐的工況，另外還有可能導(dǎo)致溫度達(dá)到T3，高灰熔點(diǎn)的煤被熔融部分包裹住，無(wú)法接觸氣化劑，所以不能完全反應(yīng)形成了碳流失，因此，爐渣中會(huì)有黑核出現(xiàn)。如果汽氧比的選擇按照灰熔點(diǎn)低的煤進(jìn)行，那么灰熔點(diǎn)高的煤會(huì)出現(xiàn)灰細(xì)，對(duì)排灰、制氣都會(huì)產(chǎn)生不利影響，生產(chǎn)中加不上負(fù)荷并且煤氣水產(chǎn)量同時(shí)也增加了，提高了污水處理的成本。所以在不同種類(lèi)的煤配燒時(shí)，要對(duì)其灰熔點(diǎn)進(jìn)行控制，保證在一個(gè)范圍內(nèi)并且沒(méi)有太大差異，對(duì)汽氧比進(jìn)行控制，保持在理想范圍內(nèi)，不僅可以提高反應(yīng)溫度、降低灰中殘余的炭，提高碳的利用率，還能隨氣化溫度的升高使蒸汽分解量得到提升，控制污水產(chǎn)量也就控制了污水處理的費(fèi)用，提高了氣化爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

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Application of Coal Blending in Coal Chemical Industry

TIAN Risheng

AbstractCoal blending technology meets the technical feasibility, at the same time realizes the maximization of economic benefits and environmental benefits, ensures the equipment efficient and safe operation. The effect of coal blending is analyzed, studies the situation application of coal blending in coal boiler. Lugi gasifier is as the example, analyzes the operation sitation of diferent coal types. In order to adjust the working condition and uniformly distribute gas, it needs to combine with specific load and the different kinds of coal are used in proper proportions. At the same time puts forward the measures to safeguard the economic operation of coal gasifier.

Key wordsCoal blending; Gasifier; Working condition; Clean gas coal consumption

中圖分類(lèi)號(hào)：TD849

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-0652(2016)02-0043-03

作者簡(jiǎn)介：田日升(1989—)，男，山西朔州人，2013年畢業(yè)于中北大學(xué)，助理工程師，主要從事企業(yè)環(huán)保技術(shù)、科技立項(xiàng)和QC成果等編審工作(E-mail)30388287@qq.com

收稿日期：2016-01-08