論煤的適應性對水煤漿加壓氣化工藝的影響

張蕾(安徽淮化集團有限公司,安徽 淮南 232038)

水煤漿加壓氣化工藝在近幾年得到迅速推廣，可以將煤炭潔凈使用，屬于一種比較先進的煤炭氣化方式。水煤漿加壓氣化工藝在20世紀90年代被引進，到目前為止已經建立起了系統的氣化理論，并且相關技術得到不斷開發、利用，自動化程度不斷提高。在學術界，對于水煤漿加壓氣化工藝的研究不斷深入，對煤的適應性研究廣度不斷拓寬，到目前為止這種工藝保持著相當高的市場占有率，各種示范裝置將在短時間內建成投產。

1 水煤漿加壓氣化工藝簡介

水煤漿加壓氣化工藝的主要載體為水煤漿加壓氣化爐，其類型有很多種，例如，GE 水煤漿加壓氣化、多元料漿水煤漿加壓氣化、四噴嘴對置式水煤漿加壓氣化等，其裝置的燒嘴類型也比較多，例如，預膜式四噴嘴，預混式單噴嘴，另配純氧噴嘴、預膜式四噴嘴等。水煤漿加壓氣化爐的類型同樣有很多種，例如，耐火襯里爐所帶有的溢流床激冷流程，具有液態排渣功能的加壓氣化爐，僅具有激冷流程，液態排渣功能的加壓氣化爐，具有混合床激冷洗滌流程，液態排渣功能的加壓氣化爐。

這里以GE 水煤漿加壓氣化工藝為例，簡要介紹水煤漿加壓氣化工藝。GE 水煤漿加壓氣化工藝最初由兗礦魯南化肥廠引進 ，氣化爐配有燒嘴與耐火磚，整個氣化爐被分割成兩個工作區，一個為燃燒室功能區，一個為激冷室功能區，通過氣化爐的爐底排除煤渣。這種裝置所帶有的溢流床激冷流程并不能實現良好控制，在實際工作中氣化爐的激冷環和渣口很容易被堵塞，并且合成氣帶灰在運行中所帶有的灰塵超標，阻礙氣化爐功能實現，這些技術缺失降低了氣化爐的使用效率，但是，各地的企業根據需要，加以改進，因地制宜，在很大程度上改變了這種狀況，實現了功能發揮。

2 煤的適應性對水煤漿加壓氣化工藝的影響

2.1 煤的灰分、熔點產生的工藝影響

原料煤的灰分成分有很多，例如，三氧化二鐵(Fe2O3)，氧化鎂(MgO)，氧化鈣(CaO)等，當原料煤中的灰含量增加，相應的氧氣消耗量會增加，加大原料煤的煤質消耗，例如，灰分增加10%，氧氣的消耗量會增加8%，煤質消耗15%，另外，形成的熱量會降低，大約會降低3700kJ/kg。原料煤的灰分含量高，那么煤的灰分產率會增加，在使用過程中，經過燃燒或者氣化，煤的灰渣就越多。當煤灰的熔渣溫度較高時，熔爐就會出現結渣現象，一旦溫度降低就會造成熔爐結渣。就目前我國的水煤漿加壓氣化工藝發展現狀來看，煤的灰分含量可以控制在10%以上，雖然大量的煤礦物質、灰分堿金屬、經過過濾的灰分金屬元素對煤質具有催化作用，但是少量的灰分并不能達到以渣抗渣的目的。例如，當原料煤的含有的灰分超過12%時，才能促進熔爐裝置正常運行。

2.2 煤的元素對水煤漿加壓氣化工藝的影響

煤的元素主要有接收基水分、碳、氮、氧等，煤的含氧性主要表現在吸附作用上，當煤中的含氧官能團越少，形成的煤漿濃度就越高，但是造成氣化率降低，能夠起作用的氣化成分變少。煤的酸堿度也就是pH值，可以減少煤對熔爐的腐蝕，但是會以結垢的形式出現在水中，增加水中的碳酸鹽含量。當酸度降低，灰水系統對設備的管道以及零件的腐蝕會降低，反之亦然。

3 原料水煤漿技術指標

煤漿的濃度對水煤漿氣化工藝具有很大影響，當煤漿的濃度上升，有效的工藝氣含量會隨著上升，同時使用效率會提升，使氧耗下降。碳的轉化率會受到煤漿的粒度的影響，這主要是因為爐中煤粒停留的時間、與氣固反映接觸面等都有一定的影響。不僅如此，表面積的大小對顆粒的大小也有一定的影響，表面積越大顆粒越小，反之亦然，這些都是使小顆粒比大顆粒轉化率高的主要原因之一。

水煤漿霧化噴燃的主要影響因素之一就是水煤漿的流變性，這就要求在配制水煤漿時，讓其靜態時的粘度較大，但又不要讓其進行沉淀。由于煤漿在動態時的煤漿粘度較低，所以其顆粒的大小以及配制的方法等都會影響到水煤漿的粘度，進而對煤漿的性能產生影響。

4 結語

綜上所述，衡量煤質適應情況的指標主要有煤的成漿性、反應性等。水煤漿氣化能有效提高煤質的適應性，為此需要相關的技術人員能夠采取有效地方法與措施，利用其特性，發揮煤的適應性對水煤漿加壓氣化工藝的影響。

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