浅议煤气化用粉煤特性分析及经济性研究

张欢欢 李坡 刘贵宾(河南开祥精细化工，河南义马472300)

浅议煤气化用粉煤特性分析及经济性研究

张欢欢 李坡 刘贵宾(河南开祥精细化工，河南义马472300)

针对煤气化用粉煤特性与经济性，做了简单的分析。提高粉煤的特性，对提升其经济性，有着极大的帮助。生物质与粒度级配等因素，对粉煤特征，有着不同程度的影响，合理选择生物质类别，对提升粉煤燃烧性能，起到积极的作用。分布系数较小而且粒度分布较广的粉煤，在中位径较小时，能够达到最佳的流动性，可提升粉煤燃烧性。

煤气化；粉煤；特性分析；经济性

现阶段，工业领域不断加强节能环保生产技术的研究，力求创新生产技术。煤气化技术作为行业研究的重点，带动着粉煤加压气化炉以及其它煤气化技术等的研究。由于煤质与操作等因素，对气化炉的影响较大，在生产的过程中，影响着能源消耗，若重新生产消耗的时间过长，则会造成极大的经济损失，因此对加强粉煤气化技术的研究，有着必要性。

1 粉煤特性分析

粉煤具有流动特性，对存储与运输等，有着直接的影响。粉煤的流动性，受到粉煤变质程度与粒度等的影响。为提升粉煤特性，改善其流动性，使其能够更好的适应煤气化生产，需要从粒度级配与生物质的选择等方面入手，做好质量控制。

2 影响煤气化用粉煤特性的因素

2.1 粒度级配对粉煤特性的影响

通过以往的研究发现，含有较大颗粒的煤样，对改善粉煤流动性，有着积极的帮助。从分布系数角度来说，通常粒度分布相对较宽的煤样，在中位径类似的条件下，对改善粉煤的流动特性，有着不同程度的影响。基于此，为提升粉煤的性能，需要做好粒径级配分析，合理选择煤样，以改善粉煤的特性。

2.2 生物质对粉煤特性的影响

在粉煤中加入高挥发分的生物质，对降低粉煤着火温度，改善其着火性能，有着积极的作用。由于玉米秸秆的灰分含量相对较低，具有提高粉煤燃烧性能的作用，但受到资源获取与资源量等的影响较大，限制着玉米秸秆的应用。而牛粪资源较为集中，通过灰分处理后，对改善粉煤的燃烧性能，也有着积极的作用，具有较好的应用前景。

3 煤气化用粉煤经济性分析

3.1 粉煤气化装置概述

Shell粉煤气化工艺是目前煤气化生产中，较为常用的技术，工艺成熟度较高，具有以下特点：1）使用干煤粉，当作气化原料，操作安全性高。2）气化温度高。通常处于1400-1600℃范围内，碳转化率能够达到99%，合成气质量较好。3）氧耗低。氧气用量能够减少15%左右，可降低成本，具有较好的经济性。4）气化炉结构设计为水冷壁结构，不需要耐火砖衬里，寿命能够达到25年。单台炉煤量处理已经能够达到2000t/d。除此之外，设置4个烧嘴，生产负荷调节更加的灵活，寿命能够达到8000h以上，寿命长，能够确保煤气化装置长期运行。5）对环境的影响较小。在气化的过程中，不会排放废气，产生的飞灰或者熔渣等，可以作为水泥材料。气化污水能够实现零排放。

3.2 气化反应

简化后的煤气化反应公式为：

CH+1/2O2→CO+1/2H2，CH指的是煤的简化分子式，通过此公式可以认为气化反应，其是通过二步反应实现的，首步放热反应所释放的能量，推动着第二步的吸热反应，如下所示：

燃料+O2→CO2+H2O+能量，

燃料+CO2+H2O+能量→CO+H2，

但从试验数据能够发现机理不同，如图1所示。

图1 煤气化机理

3.3 经济性分析

从经济性角度考虑，煤化工生产过程中，多使用多种配煤进行燃烧。基于煤质指标，包括全水、灰分、固定碳等，每次配煤的结果略有不同，主要是因为煤质量影响着煤气化生产的成本。一般配煤原料煤指标如下：1）全水指标。由高到低分别为11.8%、11.74%、5.42%，平均为9.14%。2）内水指标。由高到低分别为2.56%、0.74%，平均为1.53%。3）灰分指标。由高到低为31.07%、16.5%，平均值为23.72%。4）挥发分。最高为19.69%，最低值为10.21%，平均值为14.73%。空干基发热量最高为27.005MJ/kg，最低值为22.118MJ/kg；收到基低位发热量最高值为24.181MJ/kg，最低值为19.947MJ/kg。

在生产的过程中，当各项公益参数均达到了预期值，还需要考虑到输送介质的特性，使用100%CO2输送粉煤，在航天炉粉煤加压气化装置中，有着不错的效果。某企业使用CO2来取代N2，作为输送粉煤技术。经过实践验证，在HT-L炉装置中，使用CO2能够完全取代N2传送粉煤，具有较好的经济性，具体体现如下：1）2011年03月。煤耗为0.518L/km3，氧耗为324kW·h/m3，电耗为43.34kW·h/m3，产量为57622Nm3/h。2）2013年10月。煤耗为0.521L/km3，氧耗为325kW·h/m3，电耗为43.67kW·h/m3，产量为59634Nm3/h。由此可知，使用CO2完全取代N2传送粉煤技术，能够节约能源，提高产生效益，减少CO2的排放量，产生极大的效益，包括经济效益和社会效益。

4 结语

综上所述，煤气化用粉煤具有流动性与燃烧性等特性，粒度级配与生物质等，会影响粉煤的特性。基于此，在生产的过程中，基于煤气化机理，要合理选择辅助材料与技术，使用CO2取代N2传送粉煤技术，以提高煤气化生产的经济性。

[1]蒋振方,王慧,郑立攀.煤气化用粉煤特性分析及经济性研究[J].化学工业,2013（07）:26-28+41.

[2]赵东升,李寒旭,丰芸,沈宏武,武成利,石旵东.粒度级配对粉煤流动特性的影响研究[J].煤炭技术,2017（05）:289-290.