浅析壳牌煤气化对煤种灰熔点的控制.pdf

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1、技术创新129浅析壳牌煤气化对煤种灰熔点的控制杨建国(蒲城清洁能源化工有限责任公司)我国能源情况多煤少油，煤炭资源相对丰富，煤化工项目近10年发展较快。目前全国煤化工在建项目多以煤制甲醇、天然气、聚乙烯/聚丙烯、油等产品为主，煤气化、焦炉气作为煤化工主要的CO、H2来源,其中煤气化技术中GE（Texaco）、shell（壳牌）等成为主流气化技术，另外西北化工研究院的多元料浆、华东理工大学的四喷嘴对置式气化技术、西安热工研究院的两段式气化技术、航天科技集团的HT-L干粉气化技术等逐步进入大型化生产。shell（壳牌）气化技术以

2、其耗氧量小、烧嘴使用寿命长、热量回收率高、碳转换率高、单台运行周期长等特点目前国内采用该气化技术约有近30余家大型企业。近期日处理能力2000吨以上的气化炉单台平均连续高负荷运营时间可达到200天以上，河南永城龙宇煤化工、岳阳中石化壳牌气化有限公司等连续运营时间可达到300天以上，煤种的选择、灰熔点的控制成为影响该气化稳定运行的重要因素（特别是对于原料煤供应不稳定的企业），现就壳牌粉煤加压气化技术中煤种灰熔点控制进行分析。煤质的灰熔点的高低受灰分中CaO、AL2O3、Fe2O3、Si2O3、CaO、MgO、TiO2、P2O5

3、、Na2O、K2O组分含量及气化炉的氧化/还原气氛等影响；但对其灰熔点主要影响组分取决于CaO、FeO（当量）、Si2O3、AL2O3这里我们结合灰分的三角相图及对壳牌气化中煤的灰熔点所对应的温黏曲线对生产控制中所允许的气化炉可控温范围进行分析。图1为FeO（当量）WT10%所对应的CaO、Si2O3、AL2O3三角相图，三角相图中为不同CaO、Si2O3、AL2O3含量所对应的煤灰熔点等温线。根据该煤种的灰分组成得出该煤种灰熔点位于圆点处（1372℃），当加入灰基下5.22%CaO时相应的灰熔点在相图中移到图中十字点处（1

4、350℃），其对应温黏曲线图如图2所示，由于壳牌气化炉的安全排渣黏度范围为25~2PaS,根据图2中该黏度所对应A线为未加石灰石之前的安全排渣温度（熔渣温黏曲线），其25~2PaS所对应的熔渣温度大于1560℃（M点对应温度），可操作炉温应大于160℃+1560℃=1720℃（160℃为气化温度与渣口熔渣的流动温度差）；B线为加石灰石之后的安全排渣温度（熔渣温黏曲线），其25~2PaS所对应的熔渣温度大于（E点对应温度）1350℃，小于1630℃（F点对应温度）；可操作炉温应大于160℃+1350℃=1510℃，小于160℃

5、+1630℃=1790℃（以上举例数据仅作为分析说明）。应当指出，当排渣黏度大于25PaS易导致气化炉渣口压差升高或渣口堵，当排渣黏度小于5PaS以下易导致气化炉挂渣厚度减少，汽包小室蒸汽产量升高，操作工根据蒸汽产量及其它工艺参数调整氧煤比。实际生产过程中根据多家企业生产情况分析最佳的排渣温黏控制范围取10~5PaS为最佳范围（见图4），对应的操作气化炉温度范围为最佳操作范围，特别是对于温黏曲线趋势较陡（即黏度变化随温度变化较敏感）当尽量控制温度在此最佳温度范围内，以保证实际安全操作温度空间有足够余量。由此分析方法可预先分析

6、出各种煤种应用于壳牌气化生产操作的可控温度范围，即该煤种的可操作空间。实验室通过对煤的温黏特性测定或通过相应的温黏特性数据库，分析并选择较大可操作空间的煤种(包括所配煤种)、分析煤添加石灰石后的实际可操作温度范围、分析气化炉渣口结渣或锁渣系统排渣不畅的煤质影响因素等。给气化生产带来可靠的参考性及更高的稳定性，给企业带来稳定的生产效益。