煤灰熔融性的研究现状论文

经过十多年的实践探索,中国在水煤浆气化技术方面,积累了丰富的操作经验。下面是我精心推荐的水煤浆气化技术论文范文，希望你能有所感触!

煤质对水煤浆气化装置运行的影响

【摘要】水煤浆的制备需要有高质量的煤炭，只有高质量的煤炭才能够制备出高质量的水煤浆，现在水煤浆气化装置对于煤质的要求更高，因此，选择煤质成为了影响水煤浆气化装置的主要因素。本文将从以下几个方面来分析煤质对水煤浆气化装置运行的影响。

【关键词】煤质;水煤浆;气化装置;运行

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

目前，国内水煤浆气化运行过程中，对煤质的选择还不够重视，导致了水煤浆的质量不高，不仅浪费了煤炭资源，也浪费了炼制的能源，因此，研究煤质对水煤浆气化装置运行的影响很有意义。

二、简述水煤浆制备技术关键

水煤浆，即原料煤经过洗选磨筛粉碎，加水(30%-35%)，加少量添加剂(1%左右)制成煤水两相流浆体。由于原料煤的粒度级配有严格的要求，加上少量添加剂的作用，使水煤浆不同于一般的煤水混合物，而具有一定的稳定性(一个月不沉淀、不分层)和流动性。

水煤浆制备技术关键有三个方面：

1、煤种煤质的选择。煤种不同，制浆难易程度有很大差异，制浆工艺也不一样。原则上以最低的添加用量，制出最高浓度、高稳定性、高流动性、低粘度的浆体。

2、粒度级配技术。要求将原料煤磨细，限制浆中的最大粒径不超过，而且要求煤的各种粒度有一定的比例，分布能达到较高的堆积效率。

3、添加剂，包括分散剂，稳定剂等。

其中，水煤浆添加剂是影响水煤浆成浆性的关键。在制备过程是将添加剂加入水煤浆中，改变煤粒的表面性质，使煤粒能够在水中很好的分散并使具有良好的流动性和稳定性，因此，对水煤浆添加剂的研究显得十分重要。水煤浆添加剂中分散剂的选择是一个关键性因素。

三、原料煤种分析结果

四、煤质分析

作为水煤浆加压气流床气化的原料煤种，其原料煤种煤质直接影响着料浆的成浆性能、气化性能、经济性能以及气化生产装置的稳定性。根据煤质分析结果，对所有煤种用于水煤浆加压气化制粗煤气的适应性进行评价。

1、水分、0/C和可磨指数评价

原料煤的水分含量和O/C是反映煤的变质程度的两个重要指标，也是衡量煤种成浆性能的重要指标。所提供煤样中水分含量中等，O/C均较高，均属变质程度浅的煤种。可磨指数(HGI)是衡量煤可磨性难易的重要指标。HGI越高，煤越易磨碎，在同等粒度分布条件下，磨煤的电耗越低。或者说，在同样的设备条件下，生产能力就越大。根据分析结果各矿的煤样可磨性中等。

2、灰分、固定碳和发热量

煤样的灰分含量、固定碳和发热量三者之间互为相关，其高低直接影响着气化性能和经济性能。固定碳和发热量高、灰分含量低的煤种，作为水煤浆加压气化的原料煤种时，气化氧耗、煤耗较低，气化效率较高。以上的煤样中除安家坡矿煤样的灰分含量较低外，其余煤样的灰分含量低。煤样固定碳含量中等，煤样的发热量均较高。

3、煤的反应活性

煤的反应活性是影响煤浆制备和气化的重要指标之一。反应活性好的煤，在气化过程中，反应速度快，气化效率高，能提高碳的转化效率和有效气体成分及产气量，降低煤耗、氧耗;在煤浆制备过程中，可适当增大煤粉粒度，降低磨煤电耗。从煤样的反应活性来看反应活性均较高。

4、灰熔点

水煤浆加压气化是一种液态排渣的气化工艺，因此要求所用的原料煤种应有适宜的灰熔点，若原料煤种的灰熔点过高，为保证气化炉液态排渣的顺利进行，就必须提高气化炉的操作温度，但由于气化炉操作温度过高，会导致炉内耐火材料蚀损速率加大，使用寿命缩短，同时氧、煤消耗升高，气体成分变差。根据分析结果煤样灰熔点均较低。

5、总硫含量

原料煤中存在的硫，在气化过程中生成H。S和少量的有机硫(COS)，原料煤中的含硫量主要影响合成气的净化。根据分析结果煤样的硫含量低，属低硫煤种。

6、煤粉粒度分布确定及料浆制备

煤粉粒度主要根据煤的反应活性来确定。从表2可知，所提供的五个煤种反应活性较好，根据水煤浆加压气化装置对煤种的试验结果，参照目前国内料浆加压气化制粗煤气工业化运行结果，认为煤样制浆粒度<200目占40%—45%为宜。

五、水煤浆气化合适的原料煤特征

1、主要指标

(一)成浆性煤的成浆性好是指煤制浆浓度高、粘度低及泵送性、 流动性、动静状态下的稳定性好。水煤浆加压气化工艺一般要求煤浆浓度在6 0 %以上，粘度在1P a .s左右。

(1)水分 内水越低越有利于制备高浓度的煤浆,内水大于8%的煤种是不经济的。全水分含量越低越好。

(2)哈氏可磨指数易于破碎的煤容易制成浆,节省磨机功耗。选煤时应尽可能选择哈氏可磨指数大的煤种。

(3)添加剂用量制得相同浓度的水煤浆，添加剂用量越少越好。

(二)灰分 水煤浆气化装置在灰分小于13%时能够经济稳定运行。煤中灰分不得高于15-20%,越低越好，最好能小于1 0-15%。

(三)灰熔点选择灰融熔温度FT(即灰渣流动温度T4)在1300℃以下的煤质为合适，对激冷流程，越低越好。

(四)灰渣粘温特性灰渣最佳粘度为 25-40Pa•s。最佳粘度对应的操作温度为最佳操作温度,要选择最佳操作温度低,温度范围较宽的煤 ,这样有利于操作。

(五)发热量参考指标25MJ/kg，越高越好。

2、次要指标

(一)挥发分与化学活性煤中挥发分高,有利于气化,碳转化率高。最好Vdaf≧37%。变质程度浅者化学活性高,在气化炉内反应容易,碳转化率高,因此要选择活性高的煤种。

(二)固定碳固定碳含量越高越好。

(三)煤质稳定性尽可能选择服务年限长、储量大、地质条件相对好、煤层厚的矿点。

(四)热稳定性热稳定性差的煤种在气化炉内容易粉化,有利于充分反应,因此热稳定性差的煤碳化率高。

(五)有害元素含量煤中硫、 氯、 砷、 磷、 汞、 氟等含量越低越好。含氯量超过 %(重量)的煤种不能采用。

六、决定煤的灰熔融性温度的因素分析及其计算方法

1、化学成份对煤灰熔融性的影响

煤灰是一种极为复杂的无机混合物，其熔融温度与化学组成有一定的关系。煤灰的组成为Al2O3、SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、K2O、Na2O、TiO2、SO3等，影响其熔融性温度的规律如下。

(一)Al2O3、TiO2含量高的煤灰，其熔融温度也高。当Al2O3含量>40%时，煤灰的FT必定超过1500℃。

(二)SiO2含量的影响没有A12O3那样显著，其规律没有那么明显：SiO2含量>40%的煤灰其熔融温度较SiO2含量<40%的煤灰来得高些。SiO2含量大于60%时，SiO2的增加看不出熔融性温度有规律的变化。o

(三)煤灰中的CaO大多是以CaSiO3形态存在，而CaSiO3熔点较低，所以一般CaO含量愈高，煤的灰熔融温度愈低：由于CaO本身熔点很高(2590℃)，如果CaO含量高于50%时，则熔融温度升高：实验结果表明，对于SiO2/A12O3>且SiO2含量大于50%的煤灰，当CaO含量在20%—25%时，煤灰的熔融温度最低，CaO含量超过这个范围时，煤灰熔融温度开始提高。对于SiO2/A12O3，<的煤灰，当CaO含量在30%—35%时，煤灰的熔融温度最低，当CaO含量超过这个范围时，煤灰熔融温度开始提高。

(四)由于煤灰中的MgO含量一般很少，MgO又与SiO2形成低熔点的硅酸盐，所以也起降低灰 熔融温度的作用。

2、矿物成份对煤灰熔融性的影响

Vassilev指出：煤中主要结晶矿物(>5%)是石英、高岭石、伊利石、长石、方解石、黄铁矿和石膏;次要矿物(1%—5%)是方石英、蒙脱石、赤铁矿、菱铁矿、白云石、氯化物和重晶石等。通常富含石英、高岭石、伊利石的煤的灰熔融温度较高;而蒙脱石、斜长石、方解石、菱铁矿和石膏含量高的煤则灰熔融温度较低。煤经高温灰化后，由于发生了物理化学变化，煤灰中的主要结晶矿物变成石英、粘土矿物、长石、碳酸硅、赤铁矿和硬石膏。煤灰熔融性试验表明，硅酸盐矿物含量高的煤灰，熔融温度较高;如果硅酸盐含量少而硫酸盐和氧化物矿物含量高，则煤灰熔融温度较低。煤灰中的耐熔矿物是石英、偏高岭石、莫来石和金红石，而常见的助熔矿物是石膏、酸性斜长石、硅酸钙和赤铁矿，目前还不能准确定量分析高温灰的矿物组成。

七、结束语

在今后水煤浆气化装置的工作中，首先要重视对煤质的选择，优选合适的煤质进行水煤浆的制作，这样才能够提高水煤浆的质量，提高运行效率。

【参考文献】

[1]张继臻,种学峰.煤质对Texaco气化装置运行的影响及其选择(上)[J].化肥工业,2012,03:3-7+60.

[2]王旭宾.水煤浆气化装置运行状况[J].化工生产与技术,2010,02:17-21.

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煤炭灰熔融性是评价动力煤和气化用煤的重要质量参数。一般采用4个特征温度来评价煤灰的熔融性：变形温度。软化温度。半球温度。流动温度。其中在实际应用中较多的依次是软化温度，流动温度，变形温度。网络资料仅供参考！方法简介 将煤灰制成一定尺寸的三角锥，在一定的气体介质中，以一定的升温速度加热，观察灰锥在受热过程中的形态变化观测并记录它的四个特征熔融温度： 变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。 试剂和材料 1、氧化镁：工业品，研细致粒度小于、糊精：化学纯，配成100g/L溶液。3、碳物质：灰分低于15%，粒度小于1mm的无烟煤、石墨或其他碳物质。4、参比灰：含三氧化二铁20%-30%的煤灰预先在强还原性（100%的氢气或一氧化碳或它们与惰性气体的混合物构成的气氛弱还原性和氧化性气氛中分别测出其熔融特征温度）在例常测定中以作为参比物来坚定实验气氛性质。5、二氧化碳6、氢气或一氧化碳。7、刚玉舟：耐温1500℃以上，能盛足够的碳物质。8、灰锥托板：在1500℃下不变形，不与灰锥作用，不吸收灰样，灰锥托板可购置 仪器和设备 1、高温炉：凡满足下列条件的高温炉都可使用： ①能加热到1500℃以上②有足够的恒温带③能按规定的程序加热④炉内气氛可控制为还原性和氧化性⑤能在实验过程中观察试样形态变化 2、铂铑—铂热电偶及高温计：测量范围0—1500℃，最小分度5ºk,加气密刚玉保护管使用。 3、灰锥模子：有对称的两个半块构成的黄铜或不锈钢制品。 4、灰锥托板模：由模座、垫片和顶板三部分构成，用硬木或其他坚硬材料制做。 5、常量气体分析器1904 型，可测一氧化碳、二氧化碳和氧气含量。 试验条件 1、试样形状和尺寸：试样为三角锥体，高20mm,底为边长7mm的正三角形，锥体的一侧面垂直于底面。 2、试验气氛及其控制弱还原性气氛，可用下述两种方法之一控制：a、炉内通过（50±10）%（V/V ）的氢气和（50±10）%（V/V）的二氧化碳混合气体，或（40±5）%（V/V）的一氧化碳和（60±5）%（V/V）的二氧化碳混合气体。b、炉内封入碳物质②氧化性气氛，炉内不放任何含碳物质，并使空气自由流通。 试验步骤 1、灰的制备：取粒度小于的空气干燥煤样，按GB212―91规定将其完全灰化，然后用玛瑙研钵研细至以下。 2、灰锥的制做：取2g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用数滴糊精溶液润湿并调成可塑状，然后用小尖刀铲入灰锥模当中挤压成型，用小刀将模内灰锥小心地推至瓷板或玻璃上，于空气中风干或于60下干燥备用。 测定手续 1、在弱还原性气氛中测定用糊精水溶液三2将少量氧化镁三1调成糊状，用它将灰锥固定在灰锥托板三8的三角坑内，并使灰锥垂直于底面的侧面与托板表面垂直。将带灰锥的托板置于刚玉舟三7上，如用封碳法来产生弱还原性气氛，则预先在舟内放置足够的碳物质三3。打开高温炉四1炉盖，将刚玉舟徐徐推入炉内，至灰锥位于高温带并紧邻电偶。 2、热端（相距2mm左右）关上炉盖，开始加热并控制升温速度为：900℃以下，15—20℃/min： 900℃以上，（5±1）℃/min如果通气法产生弱还性气氛，则从开始通入氢气或一氧化碳和二氧化碳混合气体 通气速度以能避免空气渗入为准。随时观察灰锥的形态变化（高温下观察时，需戴上墨镜）记录灰锥的四个熔融特征温度-变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。待全部灰锥都达到流动温度或炉温升至1500℃时断电，结束试验。 待炉子冷却后，取出刚玉舟，拿下托板，仔细检查其表面，如发现试样与托板作用，则另换一种托板重新试验。 注：(1)一般在刚玉舟中央放置石墨粉15-20g,两端放置无烟煤40-50g(对气疏刚玉管炉膛）或在刚玉舟中央放置石墨粉5-6g(对气密刚玉管炉壁） （2）在氧化性气氛下测定 ：测定手续与1条相同，但刚玉舟内不放任何含碳物质，并使空气在炉内自由流通。 试验气氛性质的检查 定期或不定期地用下述方法之一查炉内气氛性质：1、参比灰锥法： 用参比灰三制成灰锥并测定其熔融特征温度（ST、HT和FT）如其实际测定值与弱还原性气氛的参比值相差不超过50℃，则证明炉内气氛内为弱还原性，如超过50℃，则根据它们与还原性或氧化性气氛下的参比值接近程序以及刚玉舟中碳物质的氧化情况来判断炉内气氛。 2、取气分析法： 用一根气密刚玉管从炉子高温以一定的温度（以不改变炉内气体组成为准，一般为6—7ml/min）取出气体并进行或成分分析，由在1000―1300℃范围内，还原性气体（一氧化碳、氢气和甲烷等）的体积百分含量为10%―70%，同时1100℃以下它们的总体积和二氧化碳的体积比不大于1：1，氧含量低于，则炉内气氛为弱还原性。