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| 兩段式煤氣發(fā)生爐的氣化用煤要求 發(fā)表于: 2011/10/20 16:54:56 |
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| 兩段式煤氣發(fā)生爐 氣化 煤炭 粒度 煤質(zhì) 粘結性 灰熔點(diǎn)揮發(fā)分 熱穩定性 水分 機械強度前言：煤氣發(fā)生爐作為將煤炭由固態(tài)能源轉化為氣態(tài)、潔凈能源的主要設備，氣化煤種的選擇至關(guān)重要，直接關(guān)系到其整體氣化效果。兩段式煤氣發(fā)生爐適宜氣化不粘煤、弱粘煤、長(cháng)煙煤等煙煤，也可以氣化質(zhì)量較好的褐煤，相對一段爐而言?xún)啥螤t選用煤種范圍較寬，但是對氣化用煤的具體指標要求較嚴格。1、煤炭粒度任何一種類(lèi)型的固定床氣化裝置，都要求入爐煤的粒度均一，滿(mǎn)足爐內流體力學(xué)和傳熱傳質(zhì)的需要。兩段爐之所以對煤的粒度要求嚴格，是因為在爐內干餾段和氣化段中的料層總高度約為6-8米，如果煤的粒度懸殊，一方面會(huì )減少床層內的間隙度、增加爐內阻力，導致氣化強度下降，煤氣產(chǎn)量降低,灰渣含炭量也會(huì )隨之增加；另一方面無(wú)法保證煤得到均勻、充分干餾，影響了兩段式煤氣發(fā)生爐的氣化效果。在兩段爐運行操作過(guò)程當中，用戶(hù)往往只看重爐體結構是否完善、設備運行狀態(tài)是否正常，卻對氣化用煤粒度情況重視不夠，恰恰是這一點(diǎn)會(huì )直接影響到兩段式煤氣站的氣化效果。有的煤氣站入爐煤粒度甚至大于100mm，導致其運行效果很差。有資料顯示：當入爐塊煤中粒度小于10mm的大于20%時(shí)，兩段爐的氣化效率將會(huì )下降25%兩段爐入爐塊煤的粒度要求最好控制在以下范圍：粒級范圍：15～30mm；20～40mm；25～50mm；30～60mm粒度組成：＞60mm 應＜5`～40mm 為10@～20mm 為70 ～15mm 為10%＜15mm 應＜5%2、煤質(zhì)要求兩段爐對入爐煤的粘結性、灰熔點(diǎn)、揮發(fā)分、熱穩定性和水分等都有相應的要求。（1）粘結性煤的粘結性是決定該煤是否可以在兩段爐內氣化使用的非常重要的指標，原因在與：在干餾段內煤料受熱將出現膨脹與粘結的現象，如果其粘結性較強，則會(huì )在此粘連而聚成大團塊或煤餅，破壞上升載熱氣體的均勻分布、影響干餾效果，而且還會(huì )阻礙、甚至堵塞料層均勻下移，導致整個(gè)爐內的氣化過(guò)程惡化。反應煤在受熱狀態(tài)下的粘結性與膨脹性檢測項目有：自由膨脹序數（CSN）、膠質(zhì)層厚度（Y）值、羅加指數及煤工業(yè)分析中的焦渣特征（1-8）等。經(jīng)驗表明，入爐煤的粘結性，最好按表1中推薦的指標選用。表1 兩段爐對煤的粘結性要求項 目推薦指標自由膨脹序數（CSN）＜2羅加指數（R.I），%＜20膠質(zhì)層厚度（Y值，mm）＜10焦渣特征（1-8）＜3煤的灰熔點(diǎn)是煤灰熔融特性指標，常用煤灰的軟化溫度ST來(lái)表示，灰熔點(diǎn)是判斷煤在爐內氣化過(guò)程中是否結渣的重要參數。單段爐通常要求ST＞1250℃；兩段爐氣化用煤的灰熔點(diǎn)應再高一些，這是從全爐的操作溫度分布考慮的。為滿(mǎn)足干餾段最適宜的反應溫度450～600℃，從氣化段上升的氣流溫度應在600～700℃之間，相應地、燃燒層溫度將會(huì )比單段爐高一些。例如：所選用原料煤的ST＞1300℃，氣化過(guò)程中即可以滿(mǎn)足爐內各層次反應熱量需求又不會(huì )有溶渣或掛渣現象。（3）揮發(fā)分兩段式爐體結構可降低煤氣的攜塵量；在干餾段內，煤中的揮發(fā)分轉變?yōu)樾》肿訜N類(lèi)而析出，集中回收或提高煤氣熱值。所以我們希望煤中的揮發(fā)分含量相應較高，突出體現上述優(yōu)越性。一般來(lái)說(shuō)，煤中的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分含量，以不低于25%為宜，而〈固定碳/揮發(fā)分〉應大于1。（4）熱穩定性對固定床氣化爐來(lái)說(shuō)，煤的熱穩定性是影響正常氣化操作的重要因素。如果煤的熱穩定性較差，煤炭入爐后就會(huì )因受熱而產(chǎn)生崩裂、破碎，這樣一來(lái)就會(huì )提高爐內阻力和增加帶出物的數量。在單段煤氣爐中，煤入爐后驟然遇高溫而迅速熱分解，煤中的揮發(fā)分急速析出，會(huì )使煤塊爆裂粉碎；兩段爐結構干餾段高而且料層厚，入爐后的煤塊是緩慢受熱升溫的，煤中水分和揮發(fā)分析出速度也相應較慢，不會(huì )對煤層造成太大的沖擊，因此，兩段爐對煤的熱穩定性要求可適當放寬。例如：熱穩定性較差的褐煤，也可以用于兩段爐進(jìn)行氣化。（5）水分煤的水分含量高，對氣化操作是很不利的，不僅蒸發(fā)其中的水分需要消耗一定的熱量，使煤氣熱值降低，而且在貯運上和操作上會(huì )帶來(lái)很大不便，尤其在冬季。統計表明，兩段爐上段煤氣熱值會(huì )隨著(zhù)氣化煤中的水分增加而明顯下降，十分敏感。**資料報道，兩段爐入爐煤中水分最高應控制在15～25%的范圍，高于此值的煤需先進(jìn)行干燥處理方可使用。美國的FW-Stoic兩段爐，規定入爐煤中含水量為12～15%；W·I兩段爐要求入爐煤中的含水量＜15%；也有報道入爐煤中的含水量＜6%為最適宜。實(shí)際入爐煤中的含水量以控制在＜15%為宜。兩段爐氣化用煤的含水量的多少也會(huì )影響干餾段的高度設計。水分含量高，干餾段則高，反之則低。為了控制入爐煤的含水量，兩段爐煤氣站應設置煤棚，尤其是在多雨的南方地區更為重要，否則，濕煤進(jìn)入振動(dòng)篩之后，煤粉會(huì )堵塞篩網(wǎng)，降低篩分效果，很難保證入爐煤的粒度要求，進(jìn)而影響氣化效果。值得注意的是，某些水分是造成煤熱穩定性不良的主導因素之一，特別是內在水分中的結合水容易突然析出產(chǎn)生汽化，從而導致煤塊崩裂。在兩段爐內，由于設置較高的干餾段，煤料的受熱速度緩慢，煤中的水分徐徐揮發(fā)析出，能夠造成良好的干燥效果，即可使煤的熱穩定性得以改善。因此，兩段爐對煤中水分的要求可適當放寬一些，例如含水量偏高的褐煤也能用于兩段爐氣化。
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