[發明專利]一種配煤方法

在審

• 申請號: 201610205850.4
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN107287000A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 王芳杰;崔龍鵬;張然;羅四維;李軍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: C10L9/10
• 分類號: C10L9/10;C10L5/00;C10J3/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 劉國平,顧映芬

技術領域

本發明涉及煤加工領域，具體地，涉及一種配煤方法。

背景技術

按照排渣方式，煤的氣化工藝可分為固態排渣和液態排渣兩類。液態排渣工藝要求操作溫度高于煤灰流動溫度，且在操作溫度內的黏度為2.5-25Pa·s(氣渣逆流)或15-50Pa·s(氣渣并流)。如果溫度低于流動溫度或操作溫度區間無法達到黏度要求，均會導致排渣不暢，氣化爐無法正常運行。

灰是高溫(低于最小熔融溫度)熱轉化過程中礦物質的熱轉化產物。渣是高溫(高于最小熔融溫度)熱轉化過程中礦物質的轉化產物，是灰的熔融態產物。從過程上分析，高溫下礦物質經歷了先形成灰后轉化為渣的過程。與灰相比，渣中幾乎不含氧以外的非金屬元素，堿金屬含量也較低，非晶體含量遠高于灰。

煤中的主要礦物(＞5％)包括石英、高嶺石、伊利石、長石、方解石、黃鐵礦和石膏；次要礦物(1％-5％)包括方石英、蒙脫石、赤鐵礦、菱鐵礦、白云石。通常，富含石英、高嶺石和伊利石的煤，灰熔融溫度較高；而蒙脫石、斜長石、方解石、菱鐵礦和石膏含量高的煤，灰熔融溫度較低。煤經過高溫灰化，主要礦物變成石英、黏土礦物、長石、硅酸鈣、赤鐵礦和硬石膏等。硅酸鹽礦物含量高的煤灰，熔融溫度較高；硫酸鹽和氧化物礦物含量高的煤灰，熔融溫度較低。煤灰中的耐熔礦物是石英、偏高嶺石、莫來石和金紅石，助熔礦物是石膏、酸性斜長石、硅酸鈣、赤鐵礦和重晶石。

煤灰熔融溫度的顯著差別取決于石英、高嶺石和長石的含量。隨著高嶺石含量的增加，煤灰熔融溫度逐漸提高；高嶺石含量相同的煤灰，熔融溫度 隨長石含量增加而降低。高嶺石中主要成分之一是酸性氧化物Al₂O₃的晶體物質，熔點高達2050℃，在煤灰融化過程中起骨架作用。由于Al₂O₃晶體具有固定熔點，當溫度達到相應硅鋁酸鹽類物質的熔點時，該晶體即開始熔化并很快呈流體狀，因此Al₂O₃含量越高，軟化溫度和熔化溫度的溫差就越小。隨SiO₂含量增加，軟化溫度和流動溫度的溫差增大。這是由于煤灰中SiO₂主要以非晶體的狀態存在，很容易與其它金屬和非金屬氧化物形成玻璃體物質，具有無定形結構，沒有固定的熔點，隨著溫度的升高而變軟，直至完全變成液體。SiO₂含量越高，形成的玻璃體成分越多，所以煤灰的流動溫度與軟化溫度之差增加。

當操作溫度升高時，渣的黏度會有不同程度的降低，這有利于氣化爐內熔融灰渣的流動和排出。但煤灰在高溫下的黏度太低也會對液態排渣造成問題，對于耐火磚內壁的氣化爐，如果黏度過低，會加快爐磚的侵蝕和脫落。當操作溫度在1400℃以上時，溫度每增加20℃，耐火材料被侵蝕的速率會增加一倍。對于水冷壁氣化爐，熔渣黏度太低會使固態渣層變薄，難以達到以渣抗渣的效果。

CN103060054A提供了一種配煤與助劑聯合調控煤灰熔融溫度的方法，通過改變(Al₂O₃+SiO₂)/(CaO+MgO+Fe₂O₃)的質量比值，來調節煤灰的流動溫度。另外，CN1245209A也通過改變煤灰中SiO₂、Al₂O₃、CaO的含量來調節煤灰熔點。然而，上述現有技術均需通過額外加入用于調節各種成分的含量的助劑以實現發明目的，在經濟上并不是特別有利的，且會增加灰分含量。根據文獻介紹，在相同反應條件下，灰分增加1％，氧耗增加0.7％-0.8％，煤耗增加1.3％-1.5％。除此之外，上述配煤方法通常還存在預測灰熔融溫度與實際灰熔融溫度不相符合的缺陷。

然而，由于煤灰組成的復雜性，基于煤灰化學組成預測流動溫度的經驗公式在實際應用中預測精度不夠理想，因此通過改變煤灰化學組成中酸性氧 化物和堿性氧化物的比值來進行配煤是不準確的。張琨在“淮南煤灰中晶體礦物組成與煤灰流動溫度關系的研究”一文中，選取了兩組有代表性的基于煤灰化學組成的煤灰流動溫度預測經驗公式，對淮南煤灰的熔融溫度進行預測，研究表明預測誤差超過國家標準對于灰熔融溫度再現性≤80℃的要求。

發明內容

本發明的目的是克服采用現有技術的方法進行配煤時預測灰熔融溫度與實際灰熔融溫度之間的誤差大而不符合要求的缺陷，提供一種新的調節煤灰熔融溫度的配煤方法。