粉煤组分对气化运行的影响

电子签章技术粉煤组分对气化运行的影响马世荣
粉煤组分对气化的影响有很多,我简单从以下七个方面给大家分析一下:人脸识别数据标注>气泡垫
一:水分
煤中水分高低对粉煤磨制及输送的影响非常大。煤中水分偏高,会显著增加磨煤单元能耗,导致粉煤在储存过程中形成架桥堵塞,给粉煤转储带来不便,粉煤输送单元通气设备的使用寿命也会大大缩短;粉煤在高水分情况下输送无法形成连续相,粉煤速度测量所需的静电也会明显减少,导致粉煤循环发生波动,给煤烧嘴的安全运行带来危害;煤中水分偏高还会导致粉煤气化的碳转化率有所降低,为保证粉煤与纯氧/蒸汽混合物之间拥有足够的接触表面积,要求粉煤的微晶结构呈细小颗粒状,而煤中水分高会导致粉煤微晶结构呈片状,会大大降低粉煤气化的碳转化率。
由此可见,Shell粉煤气化工艺要求煤中水分越低越好,原则上要求不超过10%为宜。
二:粒度大小
冷粘鞋Shell粉煤气化工艺对粉煤的粒度大小有严格要求,一般要求小于5μm的要低于10%,大于90μm的也要低于10%。如果粒度偏粗的过多,在粉煤加压输送过程中,就会加剧对设备管道的冲刷磨蚀,从而缩短设备管道的使用寿命。如果粒度太粗,还会大大降低粉煤在气化炉内反应的接触表面积,导致碳转化率直线下降,相应的煤耗也会有所增加。
如果粒度偏细的过多,则粉煤较易被压实并形成架桥,给粉煤输送带来困难,同时还会导致
粉煤循环不稳定,进而危及煤烧嘴的安全运行。
三:可磨性
煤的可磨性一般用哈氏可磨性指数HGI来表征,通常情况下,可磨性指数越大,表示煤越容易磨碎,反之亦然。如果气化煤种的HGI偏低,则原煤在磨煤机中停留的时间就会延长,磨煤机的出力就会下降,磨煤机的负荷也会相应增加,磨制单位质量粉煤的成本也会上涨。严重时,还会导致磨煤机磨制出来的粉煤粒度大小无法满足生产需要。Shell粉煤气化工艺要求选用可磨性指数较高的煤种作为气化煤种,一般要求煤的HGI大于65,才能保证Shell粉煤气化装置的运行经济性。
四:挥发分
挥发分的高低对Shell粉煤气化炉内反应的影响并不大,因为Shell粉煤气化炉内的温度高达1400℃以上,粉煤在气化炉内停留时间非常短,只有3~5s,挥发分主导的气相反应并不是气化反应的决定性步骤,决定Shell粉煤气化炉内反应速率系为气固之间的扩散反应。Shell粉煤气化工艺对煤中挥发分没有特别要求,但是煤中挥发分高低对磨煤单元影响非常大,煤中挥发分越高,用来维持磨煤系统惰性化的氮气量就越大,磨煤系统的运行成本就会显著升高。另外,煤中挥发分太高,对煤的安全储存也不利,挥发分高的煤容易发生自燃,从而危及装置设备的安全运行。Shell粉煤气化要求煤中挥发分不超过35%。
五:灰分
Shell粉煤气化工艺的重要原理之一就是“以渣抗渣”,所谓“以渣抗渣”是指利用熔融炉渣在气化炉膜式水冷壁上形成一层动态渣层,来保护气化炉內件及耐火材料,防止其承受高温热冲击及高速合成气流的冲刷磨蚀。动态渣层还能有效维持气化炉温度,减少热损,从而对降低气化炉氧耗、煤耗,提高气化炉冷煤气效率有很大帮助。实践证明,对于液态排渣型Shell粉煤气化炉,煤中灰分在12%~25%范围内最佳。
只有煤中灰分含量合适,才能在气化炉膜式水冷壁上形成良好渣层。如果煤中灰分太低,就无法在气化炉膜式水冷壁上形成保护渣层,或形成渣层太薄,达不到保护气化炉内件效果。
如果煤中灰分太高,会增加Shell粉煤气化装置的能耗和物耗,相关设备仪表的寿命也会大大缩短。
六:灰熔点
Shell粉煤气化炉内温度可达1400~1700℃,通常情况下,Shell粉煤气化炉操作温度要比气化煤种灰熔点略高100~150℃。因此,最佳的气化煤种灰熔点一般在1250~1550℃。如果灰熔点太低,容易导致气化炉碳转化率偏低,同时气化炉膜式水冷壁上还无法实现正常挂渣,影响气化炉的安全平稳长周期运行。对于低灰熔点煤种,可以通过配煤或添加一些高岭土等来提高其灰熔点。如果灰熔点太高,超出Shell粉煤气化的最高允许温度,则需通过添加助熔剂将气化煤种灰熔点降至合适范围,否则就不能用Shell粉煤气化工艺进行气化。因为超温运行会缩短气化炉的使用寿命,还会增加气化系统的氧耗及煤耗,对下游系统的热冲击也会加大。助溶剂的具体添加量一般通过三元相图来予以确定。
七:粘温特性
粘温特性对Shell粉煤气化工艺的影响Shell粉煤气化工艺要求气化炉所产炉渣的黏度必须在25~40Pa·s,该黏度范围内的熔渣能确保气化炉膜式水冷壁上正常挂渣,保证气化炉顺利排渣。如果炉渣黏度太高,则会导致气化炉膜式水冷壁上的液态挂渣流动速度偏慢,大量炉渣容易在气化炉出渣口处累积并形成大渣块,从而给气化炉的顺利排渣带来麻烦。
如果炉渣黏度太低,则会导致气化炉膜式水冷壁上的液态挂渣流动速度偏快,液态挂渣的厚
度就会减薄,气化炉热损就会随之增加,气化炉的氧耗、煤耗也会相应增大,气化炉挂渣厚度减薄后,高速合成气流对气化炉内件的冲刷磨蚀还会加剧,严重缩短气化炉膜式水冷壁的使用寿命。
煤质变化的表现形式多种多样,具体表现在煤质各个表征参数的变化,煤质参数中任何一个发生变化,都会对Shell粉煤气化工艺造成一定的影响。稳定的煤质对Shell粉煤气化工艺至关重要,它是装置能否长周期连续稳定运行的关键所在,也是能否实现装置运行经济性
的重中之重。而在装置实际运行时,煤质的波动是不可避免的,因此就要采取适当措施来稳定气化炉入炉煤种的煤质。稳定煤质的措施很多,只有坚决落实这些措施,才能稳定Shell粉煤气化炉入炉煤种的煤。
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