配煤對煤灰熔融特性和灰渣粘度影響的實驗研究.pdf

1、煤炭是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，在我國一次能源的生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一直占主導(dǎo)地位。煤炭氣化是發(fā)展煤炭潔凈轉(zhuǎn)化的主要技術(shù)之一，近年來，以德士古和謝爾為代表的高溫高壓液態(tài)排渣氣流床爐型已廣泛應(yīng)用于煤化工領(lǐng)域，這對原料煤灰的流動溫度和灰渣粘度提出了新的要求。 我國煤炭資源豐富，但其中三分之一以上的煤種為高灰熔點煤，淮南煤就是我國典型的高灰熔點煤的代表，大多數(shù)煤灰的流動溫度大于1500℃，從而無法直接應(yīng)用于液態(tài)排渣氣化爐，進(jìn)而影響淮南煤

2、化工發(fā)展。如何降低淮南煤的煤灰熔融溫度和灰渣粘度以滿足氣化工藝的要求是首要課題。 配煤是降低煤灰熔融溫度和灰渣粘度的有效手段之一。本論文中選用的煤樣為四種淮南煤(淮南煤Ⅰ、淮南煤Ⅱ、淮南煤Ⅲ、淮南煤Ⅳ)和三種低灰熔點煤(A、B、C)，淮南煤按一定比例(質(zhì)量比)分別與低熔點煤相配，對配煤后的煤灰熔融特性和灰渣粘度進(jìn)行了實驗研究。由于目前大部分氣流床操作溫度控制在1400～1500℃，而在實際操作過程中要求原料煤的流動溫度(FT)低

3、于氣化溫度50℃左右，所以本實驗以配煤流動溫度降到1380℃為目標(biāo)來確定低熔點煤的添加量。通過智能灰熔點儀和高溫灰渣粘度計分別測定配煤煤灰熔融特征溫度和灰渣粘度，確定了滿足氣流床操作工藝要求的低熔點煤添加比例，同時對三種低灰熔點煤與淮南煤相配的降熔效果進(jìn)行了對比；借助X-射線衍射(XRD)考察了配煤煤灰中礦物形態(tài)的變化及其對煤灰熔融特性和灰渣粘度的影響，得出以下主要結(jié)論： 1、A煤在淮南煤Ⅰ、淮南煤Ⅱ、淮南煤Ⅲ、淮南煤Ⅳ中分別添

4、加15％、40％、70％、80％時可以使得配煤流動溫度降到1380℃；B煤在淮南煤Ⅰ、淮南煤Ⅱ、淮南煤Ⅲ、淮南煤Ⅳ中分別添加5％、20％、20％、30％時可以使得配煤流動溫度降到1380℃，C煤在淮南煤Ⅰ、淮南煤Ⅱ、淮南煤Ⅲ、淮南煤Ⅳ中分別添加5％、40％、65％、70％時可以使得配煤流動溫度降到1380℃。通過比較可以看出，為了使配煤流動溫度降到1380℃，B煤與淮南煤相配時的添加量與A煤、C煤與淮南煤相配時的添加量相比最少，所以B煤

5、與淮南煤配煤的效果最好。 2、煤灰化學(xué)成分、溫度和配煤比對配煤煤灰礦物質(zhì)行為產(chǎn)生重要的影響。隨著溫度升高，石英、赤鐵礦和鐵尖晶石等結(jié)晶礦物含量逐漸減少，這是由于高溫下各礦物之間相互反應(yīng)，生成新的礦物質(zhì)或非晶質(zhì)的玻璃體物質(zhì)所致。在弱還原性氣氛下，鐵易以FeO的形態(tài)存在，形成的FeO與偏高嶺石發(fā)生反應(yīng)形成鐵尖晶石，鈣長石是偏高嶺石與氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果；莫來石起增高灰熔點的作用。配煤煤灰熔融溫度的變化趨勢與通過CaO-SiO2-Al

6、2O3三元相圖預(yù)測的結(jié)果一致。三元相圖上溫度的非線性分布，可以用來解釋配煤灰熔點與單煤灰熔點之間是非線性關(guān)系。 3、60％淮南煤Ⅲ與40％B煤相配，50％淮南煤Ⅳ與50％B煤相配的配煤煤灰在1380℃下的灰渣粘度小于25Pa·s，灰渣能順利從液態(tài)排渣氣化爐中排出。從煤灰化學(xué)組成的角度來看，弱還原性氣氛下，煤灰中Fe2+和Ca2+的含量較高，使得其灰渣粘度相對較低。通過XRD分析結(jié)果也可以得出：鈣長石和赤鐵礦等助熔礦物能降低灰渣粘