[發(fā)明專利]一種快速、高效調(diào)控煤灰流動溫度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110261003.0
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112940790B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬曉迅;謝良才;白柏楊;穆航;呂園;張穗穗;強(qiáng)路遙;徐龍;孫鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: C10J3/72
• 分類號: C10J3/72;C10J3/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種快速、高效調(diào)控煤灰流動溫度的方法，對煤樣進(jìn)行灰化處理，分析煤灰的化學(xué)組成；當(dāng)煤灰為A/B≥6.72的酸性灰時(shí)，通過加入堿性物質(zhì)調(diào)整為中性灰；其中，A表示SiO₂、Al₂O₃與TiO₂的總質(zhì)量，B表示CaO、Fe₂O₃、MgO、K₂O與Na₂O的總質(zhì)量；當(dāng)煤灰為0.96≤A/B6.72的中性灰時(shí)，通過調(diào)控(m_Al2O3+m_TiO2)/B對煤灰FT進(jìn)行調(diào)控；當(dāng)煤灰為A/B0.96的堿性灰時(shí)，通過調(diào)控(m_CaO+m_MgO)/A對煤灰FT進(jìn)行調(diào)控。本發(fā)明提出的該方法不僅實(shí)現(xiàn)了煤灰FT快速、高效的調(diào)控目標(biāo)，而且在調(diào)控過程中可通過配煤、添加助劑、配煤聯(lián)合添加助劑等多種方式進(jìn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤氣化領(lǐng)域，特別涉及一種煤灰FT快速、高效調(diào)控的方法。

背景技術(shù)

煤氣化是煤炭資源高效、清潔利用的重要方式，同時(shí)也是煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。現(xiàn)階段，氣流床氣化技術(shù)因其轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為主要的發(fā)展方向。但與此同時(shí)，受制于氣化室操作空間的限制，氣流床氣化的時(shí)間一般都在“秒級”，因此，氣流床氣化的強(qiáng)度相較于固定床氣化和流化床氣化的強(qiáng)度要高出幾倍甚至是幾十倍。為了有效彌補(bǔ)煤顆粒氣化停留時(shí)間短造成氣化反應(yīng)不充分的缺點(diǎn)，氣流床氣化技術(shù)均采用細(xì)粉煤進(jìn)行(一般粒徑小于100μm，以增加氣化反應(yīng)的接觸面積)和較高的氣化反應(yīng)溫度高(一般在1300℃～1500℃，以增大反應(yīng)速率)。在氣流床粉煤及高溫的秒級氣化條件下，不同煤種的有機(jī)質(zhì)氣化反應(yīng)性對氣流床氣化的影響幾乎無差別，反而是煤中無機(jī)礦物質(zhì)(煤灰)對氣流床氣化的影響更為顯著。造成煤灰對氣流床氣化有顯著影響的原因是氣流床氣化爐的操作溫度較高，灰渣需通過液態(tài)排渣的方式進(jìn)行外排。目前，不論是國外的GE、GSP、Shell，還是國內(nèi)的航天爐、多元料漿、對置式多噴嘴等氣流床氣化爐，在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中均采用液態(tài)排渣的方式進(jìn)行。現(xiàn)如今，已將煤灰的熔融特性視為氣流床氣化用煤的一個重要指標(biāo)。

大量的研究表明：煤灰的熔融特性與其灰成分之間有著密切的聯(lián)系，且灰中的化學(xué)組成主要包括SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、MgO、Na₂O、K₂O、TiO₂等物質(zhì)。在高溫下，煤灰中的各個化學(xué)組成之間會發(fā)生一系列復(fù)雜的物理及化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)會形成復(fù)雜的結(jié)晶體以及玻璃態(tài)的無定型物質(zhì)，最終導(dǎo)致煤灰沒有一個固定的熔點(diǎn)溫度，而是一個熔融的溫度范圍。煤灰的熔融特性(AFT)通常用四個溫度點(diǎn)來表示，即變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)、以及流動溫度(FT)，其中，在氣流床氣化中主要以FT作為參考指標(biāo)。在實(shí)際的氣流床氣化爐生產(chǎn)中，灰的液態(tài)渣會在氣流拖曳以及重力的共同作用下以熔融狀態(tài)進(jìn)入激冷室。在此過程中，如果操作溫度遠(yuǎn)高于煤灰FT，會造成灰渣的流動性變強(qiáng)，進(jìn)而引發(fā)對耐火襯里材料的沖刷與侵蝕，最終使得氣化爐使用壽命的縮短；與此同時(shí)，如果操作溫度接近或低于煤灰FT，又會造成灰熔漿的粘度增高，進(jìn)而產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)渣，甚至是堵塞的情況，最終造成氣化爐的停車。為此，學(xué)者們基于煤灰的化學(xué)組成，對FT進(jìn)行了大量的研究工作。在前期，學(xué)者們主要采用數(shù)據(jù)的回歸分析法在煤灰組成與FT之間建立預(yù)測關(guān)系。但由于煤灰組成較為復(fù)雜且各組分的含量差異較大，使得煤灰FT與灰成分之間一般都呈現(xiàn)出非線性的關(guān)系且這種關(guān)系難以被數(shù)理公式進(jìn)行有效表述。此外，煤灰各組成在不同的煤樣中存在著不同的賦存形態(tài)以及高溫下不同的晶態(tài)演化行為，進(jìn)一步增加了對煤灰FT預(yù)測的難度，從而造成了數(shù)據(jù)回歸出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式在實(shí)際使用時(shí)存在預(yù)測精度差、適應(yīng)性不強(qiáng)的局限性。近年來，學(xué)者們?yōu)榱烁鼮榫珳?zhǔn)的通過煤灰組成預(yù)測出其FT，嘗試通過以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的智能算法在煤灰組成與FT之間建立了預(yù)測關(guān)系，但由于傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在黑箱操作、結(jié)果解釋性差、無法進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)理描述等缺點(diǎn)，造成了其實(shí)際調(diào)控的效果不夠理想。因此，如何快速、高效的預(yù)測出FT，對氣流床床氣化液態(tài)排渣工藝的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的現(xiàn)實(shí)實(shí)用意義。