低熱穩定性低階煤在碎煤加壓氣化工藝中的應用探討

馬紅娟（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內蒙古 赤峰 025350）

近些年來，我國煤制天然氣和煤制甲醇等相關美化工程項目研究，使碎煤加壓氣化爐得到了大量應用，尤其是在內蒙古等區域，充分應用豐富低變質煤制造天然氣和甲醇等，而這些區域煤炭主要是低階褐煤和長焰煤等，存在開采成本小和反應活性良好等諸多特點，是生產優質碎煤加壓氣化的相關原料。因為成煤的環境存在一定差異，所以煤的熱穩定性也就不同。另外，碎煤加壓氣化對原材料有著較高要求，如具備高熱穩定性的煤，我國許多低階煤自身熱穩定性偏低，同時制造的碎煤加壓氣化設備主要應用低熱穩定性的原料煤。為了能夠充分應用現有設備，在一定程度上提升低熱穩定性的低階煤應用效率，通過研究與分析低階煤的熱穩定性對碎煤造成的加壓氣化效果影響，從而制定提升低熱穩定性低階煤的碎煤加壓氣化效果。

1 低階煤熱穩定性對碎煤加壓氣化造成的影響

低階煤的熱穩定性所影響的碎煤加壓通常體現在許多方面，比如對氣化強度產生的影響，對粗煤氣相應粉塵帶出物產生的影響，對后期工藝流程產生的影響。其中河南煤氣和廣匯能源以及慶華能源等碎煤加壓氣化爐的入爐煤穩定性和氧負荷以及粗煤氣中存在的煤粉帶出物相關含量如表1所示。

表1 我國部分碎煤加壓氣化爐運行情況

通過分析上表可以得出，高熱穩定性下的低階煤有關單臺氣化爐的氧化負荷能夠完成設計目標的110%，但是低熱穩定性下的低階煤相應單臺氣化爐有關氧化負荷可以完成設計目標的70%，其要比高熱穩定性下的低階煤少。對此，煤本身熱穩定性在很大程度上影響碎煤的加壓氣化帶出物，一般狀況下會在煤本身熱穩定性不斷減小下，而帶出物慢慢增多。除此之外，粗煤氣中存在許多煤粉，也在很大程度上影響煤氣水分離和后期工藝流程的有效轉換。

2 強化低熱穩定性低階煤的碎煤加壓氣化效果的對策

2.1 應用氣化工藝組合

低熱穩定性下的低階煤運用在碎煤的加壓氣化時，必須要嚴格依據有關需求加大入爐下限的粒度，進而就會在一定程度上使煤粉的生成量增多。因此，需要在運輸時建立防破碎裝置，或者充分運用氣化工藝組合，可以在一定程度上有效減小煤粉的形成。例如新疆某煤化企業的煤年產量實現了40億，而且煤制天然氣的工程項目實現了煤粉氣化與碎煤加壓氣化有關工藝的合理組合，在一定程度上減小了煤粉生成量，加強了氣化效果。

2.2 創新與改善碎煤的加壓氣化相應除塵系統

現階段，碎煤的加壓氣化工藝一般是應用洗滌冷卻設備完成除塵。應用低熱穩定性下的低階煤充當原材料，會在一定程度上加大粗煤氣的煤粉生成量，經常造成后系統堵塞，因此要在碎煤的加壓氣化爐以及洗滌設備間建立旋流除塵設備，完成干法除塵，可以實現煤粉的有效分離，降低煤氣水分離以及變換工藝的操作難度，明顯提升低熱穩定性下的低階煤應用量，減小后期工藝流程的操作難度。

2.3 選取氣化壓力

粗煤氣中所存在的煤粉生成量直接影響著氣化壓力，同時煤氣化的壓力會不斷提升，從而造成煤粉產量逐漸增加。例如河南煤氣相應氣化壓力是3MPa，且廣匯能源相應氣化壓力是3MPa，但是慶華能源是4MPa。另外，廣匯能源的原材料煤相應熱穩定性的數值要比慶華能源小，在進行實踐氣化時慶華能源生成的煤粉量要比廣匯能源多。因此，對于低熱穩定性下的低階煤而言，在碎煤的加壓氣化過程中壓力應該選擇3MPa比較合理。

2.4 明確最小入爐煤的粒徑

碎煤加壓氣化爐若是依據魯奇爐進行設計，其中粒度應該在6至50mm，但是并不適合應用低熱穩定性下的低階煤。現階段，明確碎煤的加壓氣化相應入爐最小粒徑的手段一般通過人工進行估計，準確性比較低。因為煤熱穩定性嚴重影響著碎煤的加壓氣化效果，利用煤熱穩定性有效確定碎煤的加壓氣化相關最小入爐煤的粒徑比較合理。依據國家有關煤熱穩定性的測定手段，實現新疆準東2煤樣的有效測定，其中是53.85%，為低熱穩定性煤，并不適合充當碎煤的加壓氣化原料。另外，粒徑在8至10mm的煤樣是78.29，為中高穩定性煤，能夠充當碎煤的加壓氣化原料。對此，明確新疆準東2煤樣相關入爐煤的最小粒徑是8mm，在進行碎煤的加壓氣化爐的試燒過程中，煤樣的氧負荷能夠達到7000m3/h之上。

3 結語

低熱穩定性選的低階煤具備良好的反應活性，能夠充當碎煤的加壓氣化原料。同時低熱穩定性下的低階煤相應單臺氣化爐的氧負荷相對比較低，而且粗煤氣中存在的煤粉帶出物比較多，嚴重影響著煤氣水分離和變換等有關工藝。利用明確碎煤的加壓氣化相應入爐煤的下限粒徑，嚴格控制下限粒徑的下煤相關入爐比例，在一定程度上有效降低破碎過程形成的煤粉量，上述措施可以明顯提高碎煤加壓氣化的效果。

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