煤气站用燃料及情况分析.doc

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1、煤气站用燃料及情况分析 1、 煤气发生炉用煤质量标准 GB9143-88，见表 1： 表中 GB 为国家标准,MT 为煤炭部标准， 两段炉用煤可参照上表执行。 2、 目前我国两段炉制气用煤，绝大多数煤气站，都能达到这个质量标准的技术要求，有少量要求根据实际情况放宽。如煤炭的块度选择上，一般用户使用的不大可能达到 D/d=2 的要求， （如烟煤规定 的粒度虽较宽，有 2580 ，此时 D/d=3.2,但实际上有的投入炉 中的煤在 1570之间，D/d=4.6）。限下率在大多数煤气站能达到，少数以统煤入炉就无法达到此指标。含矸率的要求，目前基本上是不能达到， 一般含矸率都在 3% 以上，有的甚至达

2、到 10% 以上。 3、我国煤炭分类为十大类，这个分类方案是以炼焦煤为主，根据煤 炭分析中、可燃基挥发份产率和最大胶质层厚度 y 值，为分类的依据，见表 2：4、这种分类基本是根据成煤年代远近来得出其不同类别， 一般说来，年老煤的挥发份较低，而年青煤的挥发份就较高，胶质层厚度则 是年老煤和年青煤都比较低，而中年煤就比较高。 4.1 无烟煤：表面有光泽，固定碳含量高，挥发份产率低，较硬，热 稳定性差，其反应活性低，在气化上，常作混合发生炉煤气及水 煤气的原料，其气化强度较低。4.2 贫煤：取名“贫”主要是指其挥发份产率低，这种煤成煤年代也较久，受热后不会产生胶体，可作气化原料。 4.3 瘦煤：由

3、于其挥发份产率不高，同时胶质层厚度小，所以相对于肥煤这两种数据都不高，故以瘦、肥之分。这种煤可作气化原料，但气化强度也不高，也可用作炼焦原料。 4.4 焦煤：是炼焦的主原料，在受热后能产生热稳定性很高的胶质体，最终可得到强度高的焦炭，但此煤种不适用于气化，入炉后会在炉内干馏层粘结。 4.5 肥煤：其胶质层厚度较大，也是炼焦的主要原料，其挥发份产率大於焦煤，不适用于气化。 4.6 气煤：由于其挥发份产率很高，所以在炼焦炉中，其煤气的产率也最大，固称为气煤。气煤是炼焦配用煤的一种，部分气煤可用于气化，如 1 号肥气煤，1 号气煤和 2 号气煤，但此种气煤一般 固定碳较低，所以产气率较低。 4.7

4、弱粘煤：因其胶质层最大厚度在9以下，所以适用于气化，尤其是1号弱粘煤是较理想的气化原料，如大同煤即属于此类煤。 4.8 不粘煤：是一种年青煤炭，可作为气化原料。其机械强度较低，而且水份也较高。4.9 长焰煤：挥发份产率较高，所以此种煤经气化后产生的焦油含量就比较大，可作为气化用煤，但其产气率低。 4.10 褐煤：是一种最年青的煤，煤化程度低，所以其色泽尚未完全转到亮显，仅为褐色，故称为褐煤。水份含量高，故其热稳定性差，褐煤可作为气化原料，但产气率甚低，而焦油的产率则很高。在上述十大类别中,从宏观来看主要是三个类别即: 无烟煤； 烟煤：包括贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱 粘煤不粘煤和长焰煤。

5、褐煤。 5、 气化用煤选择原则： 5.1 首先要考虑的是灰熔点，要求灰熔点要高，因为只有在高灰熔点情况下，才能提高氧化层的温度，才能达到炉况稳定，可以提高气 化反应的速度和完全性。 5.2 以简易的观察方法来判断其粘结性，如以侧试挥发份产率后得到 的焦渣特征，应选择焦渣特征在 3#（弱粘结用手指轻压即成小块）以下的作为气化用煤，这样，保证了干馏层不会产生重粘结而使炉况恶化。 5.3 要选择低灰份的煤，灰份低，则固定碳可能会高，此时产气量也会提高。 5.4 要选择挥发份适当的煤，在烟煤冷煤气生产中，煤的挥发份产率应选择适中的，即在 2230%，过高的灰份及过高的挥发份产率，其固定碳一定要较低，这

6、对于产气率就有了保证，对于烟煤热煤气生产中，则挥发分高，可以成为气态方式混合热煤中燃烧，所以挥发份产率可选择在30%以上。 5.5 选择用煤时，要观察其外观情况，即粒度、色泽、外形、矸石量。 5.5.1 是属统煤还是块煤，还是无烟煤，要选择合适粒度，如烟煤应选用 25 ?以上，100 ?以下的粒度，不能选用过细的煤，而无烟煤则不应选择过大块度。 5.5.2 无论是烟煤，还是无烟煤，要外观色泽应是亮黑。 5.5.3 外形上应是团块，尤其是烟煤的断口较园钝。 5.5.4 要观察其含矸石的含量，其中明石较为显见，尚有扁平状的夹矸，应选择低矸石含量。 5.5.5 从气化的效果上来看,虽然其灰熔点(ST

7、)有的在 1150左右, 但是因为其灰份低(有的只有 56 %),所以不会结渣,同时反应活 性较好,经测定为 92.3 %,所以煤气中 CO 也达到 2829 %,由于其 机械强度高(8088%),热稳定性好,所以生产中的带出物较低,由于胶质层厚度0,所以在干馏层内也不会产生发粘现象。 6、 我国地域广大，煤炭资源丰富，煤炭储量占世界第三，而开采量也达世界首位，如在气化中常用的煤有大同、神木、黄陵、铜川、 抚顺、阜新、鹤岗、义马、兖州、新汶、淮南等煤地烟煤，主要是弱粘煤，贫煤和长焰煤等类别的煤。 6.1 几种常用烟煤的煤质指标，见表 3：6.2 常用气化用无烟煤。我国的无烟煤资源主要集中在山西

8、、贵州、河南、河北、四川、宁夏等地，在气化中常用的无烟煤煤种中如阳泉、晋城、焦作、京西、 汝箕沟等煤矿，其中用量较多是阳泉和晋城两地的无烟煤。 我国常用无烟煤质量分析，见表 4： 在这几种无烟煤中以宁夏的无烟煤质量最好,具有低灰、低硫、低磷、高发热量、高机械强度、高化学反应性等特点。同时我国贵 州的无烟煤（织纳煤田），也是低挥发份、高发热值的煤，但目前只有极少量应用于气化，属于可开发的无烟煤。 7、 煤的工业分析对气化的影响 各种煤,除了其外表特征不同外,更主要的是它们的工艺性能也 有很大的差别。为了合理的利用煤炭资源，对煤作出正确的评价， 在工业上，我们通常采用工业分析的方法。煤的工业分析通

9、常包括 煤的水分、 灰分、 挥发份和固定碳四种， 它们对煤的气化影响很大， 现分述如下。 7.1 水份：煤的水份通常以三种状态存在。即游离水，一般由外界条件 造成，如雨、雪等，二是结晶水，是组成煤的分子与水化合而成 为结晶状态的水；三是吸附水，是煤本身的空隙形成毛细吸附现 象所吸附的水。 一般所指煤的水份是指实验室水份，这主要是吸收水。这种水 份的含量与煤形成时间的长短有关系， 通常泥煤和褐煤含 1030 % 的水份，而烟煤和无烟煤的水份在 5%以下。 煤中的水份不但对煤的运输、破碎、筛分都不利，而且煤的水 份直接影响煤的发热值，还在气化中吸收大量的热量，降低煤气的温度，甚至降低还原层的温度，

10、使煤气质量变坏，CO2 含量增加。同时在干燥层温度较低时，气化烟煤时，干馏层逸出的焦油将会发生重新凝聚，而影响发生炉的透气性。所以，一般要求煤中的水份 不超过 8%。另外，由外界条件造成的游离水，特别是雨天，将严重影响煤的筛分，使大量煤末混入两段炉，使料层透气性变坏，煤气质量下降。故大多数南方工厂的煤气站，设置了干煤棚或采取了其它的降低外界水份的措施。 7.2 灰份： 煤的灰份是指除去水份、挥发份外，一切可燃物质在一定温度 （800上下）完全煅烧后的残留物。 煤的灰份，主要由二氧化硅（SiO2） 、三氧化二铝（AL2O3） 、三氧化二铁（Fe2O3）、氧化钙(CaO)、和氧化镁(MgO)等组成

11、。这些矿物质 由于是由燃烧得来，故与原来煤中矿物质的真实情况是不同的。在燃 烧时，它们经历了分解、脱水等过程。 煤的灰份是其原生植物的物质及其在形成过程中外部渗透沉 积而混入的。因此，它的种类、数量以至分布状态，由于煤层所在 位置、种类以及形成过程的不同而异。往往在同一煤层中，灰份的 分布也不均匀。 每种煤的灰份含量差别极大，低的仅 5%左右，高的可达 30% 以上，煤中灰的含量，相对的降低了煤中的有用成分的含量，增加了运输费用， 降低使用效果，对气化来讲， 希望煤的灰分越少越好。 灰分高的煤， 热值低， 既妨害气化剂与碳的接触， 又带走大量热量， 使炉子热效率降低，故一般要求煤的灰分在 20

12、%以下为宜。 另一个重要方面是灰份的组成决定了煤的灰熔点，这是两段炉 炉煤气能否稳定生产的一个重要因素。由于某些组分的影响，某些灰熔点低的煤无法用于气化。 7.3 挥发份： 挥发份，是煤在实验室隔绝空气条件下，加热至 850时， 挥发出来的物质，其中包括氢气、甲烷、重碳氢化合物以及焦油、 蒸汽等，煤的挥发分含量，视煤种而异。一般年青的煤，如褐煤的挥发多，其波动范围约 540%，年老的煤，如无烟煤挥发份少。 煤挥发份对煤气热值影响较大，因挥发份中甲烷、重碳氢化 合物的发热值都很高，对两段炉煤气热值影响较显著。在气化时， 挥发份的煤在入气化区时，气孔率大，反应性好。在使用煤气时， 挥发物中的焦油直接随煤气去燃烧使用，也增加了煤气的热值。使用冷煤气时，挥发份中的焦油则必须很好地清除并利用。 另外挥发份中含有酚类等，有机物将严重污染洗涤循环水，必须进行脱酚处理，否则排放时，将造成严重的环境污染，这些都是必须 给予注意的。7.4 固定碳：煤中的固定碳，是除去灰份、挥发份、水份以外的其余可燃物。 固定碳的含量受上述几种组分的影响。一般固定碳含量高的煤，其发热值较大。碳是气化反应的主要参加者，它在火层与氧，化 合生成 CO、CO2，并放出大量的热量，对煤气的产率影响大。