摘 要：介紹Shell粉煤氣化工藝流程，總結(jié)Shell粉煤氣化工藝對煤質(zhì)的具體要求，闡述與煤質(zhì)相關(guān)的幾方面因素及這些因素的變化對Shell粉煤氣化裝置的影響，并根據(jù)這些影響得出相應(yīng)的預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：煤質(zhì)；Shell；粉煤氣化；影響
Shell粉煤氣化工藝目前在國內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前為止，國內(nèi)在運(yùn)或在建的Shell粉煤氣化裝置約有19套。通過運(yùn)行實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，煤質(zhì)的變化對Shell粉煤氣化裝置的影響非常大，它不僅影響整個氣化裝置的氧耗、煤耗及氣化效率，也直接決定了Shell粉煤氣化裝置的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及長周期連續(xù)運(yùn)行。而中國煤炭的地質(zhì)分布本身就不均勻，同一煤礦不同礦井的煤質(zhì)都會有較大變化，再加上開采方式、運(yùn)輸、儲存及天氣等影響因素，煤質(zhì)的波動在所難免。因此，研究煤質(zhì)的變化對Shell粉煤氣化裝置的影響就有其重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對煤質(zhì)參數(shù)變化的分析，弄清楚煤質(zhì)的變化對裝置運(yùn)行所帶來的影響，提出穩(wěn)定煤質(zhì)的措施，是實(shí)現(xiàn)Shell粉煤氣化裝置長周期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。
1 Shell粉煤氣化工藝對煤質(zhì)的要求
雖然Shell粉煤氣化工藝能夠氣化的煤種較多，煤質(zhì)適應(yīng)范圍相對較廣，但也并不是所有煤種均適宜于Shell粉煤氣化工藝，仍有不少煤種在Shell粉煤氣化裝置上得不到良好氣化。Shell粉煤氣化工藝對氣化煤種煤質(zhì)的具體要求如下[1-2]：①要求原煤中水分越低越好，一般要求煤中水分不超過10％，否則會給粉煤的磨制和輸送帶來麻煩；②對于灰分要求嚴(yán)格，最佳灰分含量為12％～25％，這樣既能保證氣化爐膜式水冷壁上正常掛渣，又能將裝置的運(yùn)行成本及對設(shè)備管道的磨損控制在合理范圍內(nèi)；③對煤中揮發(fā)分并沒有特別要求，但煤中揮發(fā)分太高會影響磨煤系統(tǒng)的安全運(yùn)行，要求原煤中揮發(fā)分不超過35％；④最適宜的煤種灰熔點(diǎn)范圍為1250～1550 ℃，低灰熔點(diǎn)煤種在Shell粉煤氣化爐上氣化時存在轉(zhuǎn)化率偏低、無法掛渣等問題；高灰熔點(diǎn)煤種只有在添加助溶劑時方可進(jìn)行氣化，否則勉強(qiáng)氣化會影響氣化爐內(nèi)件的使用壽命；⑤粘溫特性與灰熔點(diǎn)密切相關(guān)，Shell粉煤氣化工藝要求氣化煤種最佳灰渣黏度范圍為25～40 Pa·s，在該黏度下氣化爐膜式水冷壁可以正常掛渣，確保“以渣抗渣”原理順利實(shí)現(xiàn)；⑥對粉煤粒度大小要求，煤的HGI在65以上，從而保證磨煤系統(tǒng)以合適能耗磨制出合格煤粉；⑦要求氣化煤種擁有較好的化學(xué)反應(yīng)活性及適中的熱穩(wěn)定性，這樣才能確保氣化爐內(nèi)氣化反應(yīng)的速率、碳轉(zhuǎn)化率及膜式水冷壁上的掛渣；⑧對于硫、氯等煤中微量的有毒有害元素，要求越低越好，這樣既能保護(hù)環(huán)境，又能避免對操作人員的身心健康造成傷害。
2 煤質(zhì)變化對Shell粉煤氣化工藝的影響
Shell粉煤氣化裝置運(yùn)行穩(wěn)定與否與原煤的煤質(zhì)穩(wěn)定性直接相關(guān)，只有原煤各方面性質(zhì)穩(wěn)定，才能確保Shell粉煤氣化裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。而表征原煤煤質(zhì)的參數(shù)是多方面的，煤質(zhì)的變化最終也是通過這些參數(shù)體現(xiàn)出來。以下就原煤煤質(zhì)各個參數(shù)的變化對Shell粉煤氣化工藝的具體影響進(jìn)行詳細(xì)闡述[1-2]。
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