金雞灘煤炭在德士古氣化爐中試燒總結

周光強

(兗州煤業股份有限公司 山東鄒城 273500)

為進一步拓寬德士古氣化爐用煤品種，發揮公司內部煤礦與煤化工協同效應，驗證金雞灘煤炭是否可以用作煤化工的原料，兗州煤業股份有限公司組織了金雞灘煤炭的試燒工作。為保證氣化爐液態排渣順暢，根據金雞灘煤炭的特性，選擇與在用的鮑店混煤進行摻燒，以期為金雞灘煤炭在氣流床氣化爐中的應用提供工程應用基礎。

1 試燒前的測試分析

德士古氣化爐對原料煤的指標要求很多，如水分、灰分、揮發分、固定碳含量等，但起決定性作用的是灰黏溫特性，直接關系到氣化爐能否順利排渣。為此，著重對金雞灘煤炭、金雞灘煤炭與鮑店混煤摻配煤進行了灰黏溫特性的分析。

1.1 金雞灘煤炭的灰黏溫特性

液態排渣氣化爐的可操作溫度最大控制范圍應滿足對應的灰黏度在3～25 Pa·s，氣化爐最低操作溫度可選擇T25+30 ℃，即比灰黏度為25 Pa·s時的溫度高30 ℃，以保證氣化爐順利排渣[1]。

隨機抽取金雞灘煤炭進行分析測試，得到如圖1所示的金雞灘煤炭灰黏溫特性曲線。由圖1可知，金雞灘煤炭灰黏度為3 Pa·s和25 Pa·s對應的溫度分別約為1 265 ℃和1 239 ℃，則氣化爐最低操作溫度T25+30 ℃約為1 269 ℃，超出了液態順利排渣的溫度范圍，故金雞灘煤炭無法單獨用作氣化爐的原料。

圖1 金雞灘煤炭灰黏溫特性曲線

1.2 金雞灘煤炭與鮑店混煤的摻配

為調整金雞灘煤炭的灰黏溫特性，確保達到最佳試燒效果，按照不同質量比例依次遞增的順序在金雞灘煤炭中摻配鮑店混煤，通過對煤灰熔融性分析，找出最佳摻配方案。鮑店混煤分析數據如表1所示。

1.2.1 金雞灘煤炭與鮑店混煤的摻配

按照質量分數10%的增量在金雞灘煤炭中摻配鮑店混煤，得到6個樣品分別進行灰熔融性分析測定，測定結果如表2所示。

1.2.2 80%金雞灘煤炭與20%鮑店混煤摻配

由表2可得出，質量分數80%金雞灘煤炭與質量分數20%鮑店混煤摻配后顯現出較好的灰黏溫特性，故對此樣品作進一步的測試分析，測定結果如圖2和表3所示。

表1 鮑店混煤分析數據

w(水分)Mar/%w(水分)Mad/%w(灰分)Aad/%w(揮發分)Vad/%w(固定碳)Fcad/%發熱量Qnet.ar/(kJ·g-1)7.201.9120.1031.4846.5123.63

表2 金雞灘煤炭與鮑店混煤摻配灰熔融性分析測定結果

摻配質量比變形溫度DT/℃軟化溫度ST/℃半球溫度HT/℃流動溫度FT/℃100%金雞灘煤炭127012771280128890%金雞灘煤炭+10%鮑店混煤118811971200120680%金雞灘煤炭+20%鮑店混煤120412111216122570%金雞灘煤炭+30%鮑店混煤123312451262128660%金雞灘煤炭+40%鮑店混煤126412771296131950%金雞灘煤炭+50%鮑店混煤1279129413061330

圖2 80%金雞灘煤炭與20%鮑店混煤摻配灰黏溫特性曲線

測定結果表明，80%金雞灘煤炭與20%鮑店混煤摻配，氣化爐爐溫具有較大的操作區間。

2 氣化爐試燒生產數據

根據最佳摻配試燒方案，分2種運行方式及摻配比例在德士古氣化爐上進行試燒，通過比煤耗、比氧耗等消耗指標[2]進一步驗證對比使用效果，試燒生產數據如表4所示。

表3 80%金雞灘煤炭與20%鮑店混煤摻配灰熔融性和灰黏溫特性測定結果℃

項目測定結果灰熔融性 DT1204 ST1211 HT1216 FT1225灰黏溫特性 25.0Pa·s1209 3.0Pa·s1347

3 試燒過程中出現的問題

在試燒過程中，出現氣化爐爐溫高、灰分含量升高、渣口壓差控制困難、鎖斗壓差增大等問題。

表4 試燒生產數據

運行方式日期煤漿質量分數/%有效氣體積分數/%比煤耗/kg比氧耗/m3(標態)1000m3(標態)有效氣耗電量/(kW·h)灰熔點/℃w(灰分)/%w(渣中可燃物)/%A爐B爐C爐方式一09-1063.5980.54520.39393.0814.91129011.705.811.509-1162.5679.22532.89408.6415.53126011.509.833.609-1261.1879.08533.40401.8415.89128011.8138.341.609-1361.8979.18533.31397.6515.33129013.226.78.109-1461.4879.68524.05388.4314.90122010.558.915.309-1562.1279.77544.11394.4716.39122010.885.030.8平均62.1279.58531.36397.3515.49126011.6112.423.5方式二09-1661.9479.85547.22386.0516.68121010.1719.536.425.809-1761.4279.27548.53387.3916.72127011.8316.713.727.609-1862.6480.28541.98383.5716.8312409.887.89.44.009-1962.4980.23530.02377.6916.5212209.786.94.116.409-2062.7180.61531.52376.2616.5112009.506.87.324.309-2162.3680.58537.10380.6316.92122010.469.16.723.109-2263.1980.51534.58380.0517.0812109.3914.48.334.709-2362.4180.39536.12382.4916.9012109.814.07.626.409-2462.6080.30542.86385.2416.7712409.9816.611.923.509-2563.0380.67542.42380.0016.4212109.3212.614.926.7平均62.5480.32538.35381.4816.7412249.9910.59.323.0平均數據62.3380.04536.26387.1816.29123410.4411.712.022.9注:1)方式一為80%金雞灘煤炭+20%鮑店混煤雙爐運行;方式二為85%金雞灘煤炭+15%鮑店混煤3爐運行

由于A爐和C爐試燒時間最長，暴露的問題較突出，A爐鎖斗壓差由0.19 MPa上升至0.27 MPa，C爐鎖斗壓差由0.21 MPa上升至0.26 MPa。此外，氣化爐合成氣出口管線存在積灰堵塞現象，氣化爐阻力增大。

4 采取的措施

(1) 氣化爐爐溫

此摻配煤的黏溫特性區間為1 209～1 347 ℃，為實現既能液態順暢排渣又能避免長期高溫對耐火磚的侵蝕，氣化爐操作溫度應控制在1 270～1 310 ℃。根據氣化爐渣口壓差、鎖斗壓差變化情況，及時調節氧量和中心腔氧量，避免渣口堵塞和渣堵[3]。

(2) 氣化爐渣樣

因A爐和C爐的高溫熱電偶已損壞，無法準確顯示爐溫，故通過渣樣形態的變化判斷爐內溫度及燃燒情況，即每隔4 h取渣樣進行對比觀察以判斷爐溫的變化，其準確性較高。

(3) 鎖斗壓差

加強對渣口壓差和鎖斗壓差的監控，綜合判斷氣化爐合成氣出口及合成氣管線堵塞情況；適當控制氣化爐高液位操作，以提高洗滌效果。

(4) 閃蒸系統灰水

密切關注現有水質處理劑是否適應此煤種，發現水質變化及時協調供應商跟蹤處理。嚴格控制灰水的硬度和堿度指標，每天取水樣觀察沉淀及絮凝情況。

5 結語

通過試燒，證明金雞灘煤炭無法在德士古氣化爐上單獨使用，但與其他煤種按一定比例摻配，可以用作氣化爐原料，氣化爐各項消耗指標均在正常可控范圍內。