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　　添加助熔剂降低淮南煤灰熔点及处理软件的研制Ｙ６８０３４淮南煤炭资源丰富，煤质优良，可以制出浓度高达７０％左右的水煤浆，但是淮南煤灰灰熔融温度很高（１６００４Ｃ左右），不适合淮化集团近年引入的ＴＥＸＡＣＯ水煤浆气化炉的液态排渣工艺温度要求（１３８０左右）。论文以添加助熔剂及助熔剂与配煤相结合的方式来降低淮南煤灰灰熔融温度。研究结果表明：在单种助熔剂中，ＮＢ助熔剂效果最好，添加１．５％的ＮＢ助熔剂能将淮南煤灰灰熔融温度降低到１３８０。Ｃ。ＮＢ与ＣＡ的复合助熔剂，由于ＮＢ与ｃＡ相互之间的协同作用助熔效果好，而且价格便宜。０．４％ＮＢ与１．０％ＣＡ的复合助熔剂，对５０％淮南煤和５０％Ｇ煤配煤狄熔融温度测试实验中，测得灰熔融温度在１３５０５。通过对未添加与添加助熔剂的煤灰及熔渣的红外谱图、Ｘ一衍射谱图对比，对助熔机理进行了初步的探究。从熔渣的红外谱图看，添加助熔剂后，原来在１０８０ｃｍ’。处的石英矿物峰偏移到】００２ｃｍ～，说明熔融过程中生成的石英矿物减少了，更多的是斜长石和钾钠长石。从熔渣的Ｘ一衍射谱图看，助熔剂的加入彻底的破坏了淮南煤灰中的灰分组成，高温时很少反应生成晶体，大部分生成了非晶，其熔融温度很低，从而达到助熔的效果。最后，为了将所做研究更加实用化、工业化，论文以ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ作为编程语言，以Ａｃｃｅｓｓ作为数据库开发了灰熔点处理软件。关键词；助熔剂，灰熔融温度，ＴＥＸＡＣＯ气化炉，红外光谱，ｘ一衍射，处理软件添加助熔剂降低淮南煤灰熔点及处理软件的研制ＡＢＳＴＲＡＣＴＨＵａｉｎａｉｌｃｏａｌｉＳａｂｕｎｄａｎｔ．ｗｈｉｃｈｑｕａｌｉｔｙｉＳｇｏｏｄ，ａｎｄｉｔｓｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙ（ＣＷＳ）ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｕｐｔＯ７０％ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ．Ｂｕｔｉｔｓｈｉｇｈａｓｈｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｂｏｕｔ１６００＂Ｃ，ｉｓａｄａｐｔｅｄｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｑｕｅｓｔ，ａｂｏｕｔ１３８０。Ｃ，ｏｆｓｌａｇ－ｔａｐｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＴＥＸＡＣＯＣＷＳｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ．ｗｈｉｃｈｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏＨｕａｉｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＧｒｏｕｐｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒＨｕａｉｎａｎＣＯａｌａｓｈｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｌｏｗｅｒｅｄｂｙａｄｄｉｎｇｆｌｕｘｏｒｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｎｇｆｌｕｘａｎｄＣＯａｌｂｌｅｎｄｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｄ：ａｍｏｎｇｓｉｎｇｌｅｆｌｕｘ．ＮＢｉＳｔｈｅｍｏｓｔｅ伍ｃｉｅｎｔ．ＨｕａｉｎａｎＣＯａｌａｓｈｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉＳｌｏｗｅｒｅｄｔｏ１３８０ｂｙａｄｄｉｎｇ１．５％ＮＢ．ｎ圯ｍｉｘｅｄｆｌｕｘｏｆＮＢａｎｄＣＡ。ｆｏｒｔｈｅｉｒｃｏｍｍｏｎａｃｔｉｏｎ．ｉｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅｐｒｉｃｅｃｈｃａｐ．ＩｎｔｈｅＣＯａｌｂｌｅｎｄｉｎｇｏｆ５０％Ｈｕａｉｎａｎｃｏａｌａｎｄ５０％０ＣＯａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ｔｈｅａｓｈｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｌｏｗｅｒｅｄｔｏ１３５０５ｂｙａｄｄｉｎｇｔｈｅｍｉｘｅｄｆｌｕｘｏｆ０．４％ＮＢａｎｄ１．Ｏ％ＣＡ．ＢｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅＩＲａｎｄＸＲＤｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍｓｏｆｔｈｅｎｏｎ－ａｄｄｉｎｇｆｌｕｘｃｏａｌａｓｈａｎｄｓｌａｇｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｉｎｇｏｎｅｓ．也ｅｆｌｕｘｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｉＳｓｔｕｄｉｅｄｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ．ＩｎｓｌａｇＩＲ，ｆｏｒａｄｄｉｎｇｆｌｕｘ，ｔｈｅｑｕａｒｔｚｍｉｎｅｒａｌｐｅａｋｐｏｓｉｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍ１０８０ｃｍ＂１ｔｏ１０８０ｃｍ一．Ｉｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈ砒ｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐｒｏｄｕｃｅｄｌｉｔｔｌｅｑｕａｒｔｚｍｉｎｅｒａｌａｎｄｍｏｒｅｐｌａｇｉｏｃｌａｓｅａｎｄａｌｂｉｔｅ．Ｉｎｔｈｅｓｌａｇ）珏．ｆｏｒａｄｄｉｎｇｆｌｕｘｍａｋｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＨｕａｉｎａｎｃｏａｌａｓｈｇｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｕｒｉｎｇｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｌｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｔｐｒｏｄｕｃｅｄｌｉｔｔｌｅｃｒｙｓｔａｌａｎｄｍｏｓｔｎｏｎ－ｃｒｙｓｔａｌｍｉｎｅｒａｌ，ａｎｄｔｈｅｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌａｔｔｅｒｉｓｌＯＷｇｅｎｅｒａｌｌｙ’ＳＯｔｈｅｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｌｏｗｅｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｏｒｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚｅｄ．ｔｈｅｃｏａｌｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｂｙＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ，ａｎｄｉｔｓｄａｔａｂａｓｅｉｓｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＡＣＣＣＳＳ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｘ，ａｓｈｆｕｓｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＴＥＸＡＣＯｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ，ＩＲ，ＸＲＤ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏＲｗａｒｅ添加助熔剂降低淮南煤灰熔点及处理软件的研制１、前言１．１课题来源本课题来源于安徽省“十五”科技攻关项目——配煤技术在ＴＥＸＡＣＯ炉气化水煤浆中应用。１．２课题目的及意义我国矿物能源以煤为主，到２０１０年，一次能源消费结构中煤占６０％左右。大力发展洁净煤技术，高效清洁地利用我国煤炭资源，对于促进能源与环境协调发展，满足国民经济快速稳定发展需要，具有极其重要的战略意义。煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分，具有龙头地位。它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气，既可用于生产化工产品，如合成氨、甲醇、二甲醚等，还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电（ＩＧＣＣ）和以煤气化为基础的多联产等领域。迄今为止，世界上已经商业化的ＩＧＣＣ大型电站，均采用气流床技术，最具有代表性的是以干煤粉为原料的Ｓｈｅｌｌ气化技术和以水煤浆为原料的ＴＥＸＡＣＯ气化技术。Ｓｈｅｌｌ气化技术即将被引进，显现出碳转化率高，冷煤气效率高的优势。相比之下，水煤浆气化技术在中国引进得早（见表１—１），实践时间长，研究开发工作也做得更深入…。表卜１引进ＴＥＸＡＣＯ水煤浆气化装置情况气化炉处理煤量气化压力地点产品投产时间技术来源（ＭＰａ）ＴＥＸＡＣＯ专利许可证、工鲁南３５０３，０１９８７．７艺软件包；原化工部第一设计院设计ＴＥＸＡＣＯ专利许可证、工１５００４．０甲醇１９９５．５艺软件包；原化工部第一设计院设计ＴＥＸＡＣＯ专利许可证：日渭河１５００６．５１９９６．２本宇部承包Ｔ既ＡｃＯ专利许可证；日淮南１５００４，０２０００．７本宇部承包德士古（ＴＥＸＡＣＯ）水煤浆气化是美国德士古公司在重油气化基础上发展起 来的。它是以射流携带床（Ｊｅｔ ＥｎｔｒａｉｎｅｄＦｌｏｗ Ｂｅｄ也称气流床）作为反应器， 以高纯氧和水煤浆为原料，主产出有效成分为Ｈ：和ｃ０的合成气体。德士古水煤 添加助熔剂降低淮南煤灰熔点及处理软件的研制 浆气化技术干七十年代中试成功，并于１９８３年在美国田纳西一伊斯曼的醋酐装 置上实现了工业化“１。我国在水煤浆气化技术方面主要以引进和跟踪为主，目前 已经投产的装置有衮矿鲁南化肥厂、上海焦化厂、渭河化肥厂，都是在引进美 国德士古公司技术软件（ＰＤＰ）的基础上，由化工部第一设计院进行工程设计的。 德士古水煤浆气化的工艺流程主要包括三大工段“１“：煤浆制备、气化和黑 水处理。原料煤和水以一定比例混合，湿法磨煤制成一定浓度的水煤浆，再配 以一定浓度的石灰石浆、添加剂就制成了原料水煤浆。原料水煤浆经过高压煤 浆泵输送至气化炉，与管网输送来的高压氧气经过工艺烧嘴，喷入气化炉燃烧 室，煤颗粒夹带在气流中，固体颗粒的体积浓度气体低，所以认为各个颗粒是 被气体隔开的，颗粒难以相碰撞，各颗粒独立地进行燃烧和气化反应，煤颗粒 在高温环境中快速发生热解。裂解物在高浓度的氧中迅速燃烧，从而提供了维 持高温环境和进行吸热气化反应的热量。气化过程中，氧气经校正及计量后通 过烧嘴的中心管和外环管，煤浆也通过计量进入烧嘴的中环，和氧气按比例喷 入炉中，高温（约１４００）高压（４．ＯＭＰａ）下反应而产生主成分以ＣＯ、ＣＯ：、Ｈ。 为主的水煤气，经过激冷室冷却后进入洗涤塔，得到粗煤气；熔融状态的燃烧 后的煤灰冷却后结渣，经过破渣机破碎排入运输灰车；黑水经过闪蒸分离， 沉淀过滤，得到固体滤液和清液，清液循环利用。在整个气化流程中，气化炉 是中心，它分为燃烧室和激冷室两个部分。燃烧室是发生剧烈气化反应的地方， 温度可以达到１４００，为了防止高温使炉体外壳发主变形并保持高温，需要在 炉内砌多层耐火砖；激冷室的主要作用是对合成气和熔融灰渣进行冷却。其工 艺流程图如下图： 图１－ｌ德士古煤气化炉工艺流程示意图添加助熔剂降低淮南煤灰熔点及处理软件的研制 德士古水煤浆技术的主要优点是： （１）对煤种的适应性强。除了热值低于５５００Ｋｃａｌ／ｋｇ的煤不能气化外，其他 的任何每种均可以气化，在工艺流程中有磨煤系统，一次不受原煤煤块大小的 限制。 （２）能够气化粉煤以及其他含碳物质。随着煤矿机械化采煤的发展，粉煤大 量增加，德士古水煤浆气化，采用粉煤配制成湿煤浆进料，从而解决了煤矿粉 煤的出路问题；另外还能气化其他含碳物质，扩大了气化原料的来源。 （３）有利于环境保护。其一由于气化炉工作温度高，主产过程中不会产生煤 焦油、酚等污染环境的副产物，其二主成的废水也较好处理，工业废水还可以 重复利用，用来配制水煤浆，从而一方面减少水资源的消耗，另一方面减少废 水排污量；其三气化炉的燃烧效率高达９６％以上，燃烧后的废渣还可以用来作 为水泥或建材添加剂。也正是由于其对于‘三废’的合理科学地处理，使 得这种煤气化技术方兴未艾。在许多国家得以大力推广。 （４）可以根据产品气的用途选择气化炉的操作压力以及工艺流程。气化炉的 操作压力可以控制在２．０—８．５ＭＰａ，流程可以选择激冷流程、废锅流程以及废 锅激冷相结合的流程。 （５）碳的转化率高（达到９６ ｏ．４０－－９８％），热损失较小，热效率高，节约动力， 设备紧凑，便于实现大型化、自动化、连续化。 经过十多年的实践探索，中国在水煤浆气化技术方面，积累了丰富的操作、 运行与管理经验，气化技术日趋成熟与完善。经过长期科技攻关。在水煤浆气 化领域，形成了完整的气化理论体系，研究开发出拥有自主知识产权，达到国 际领先水平的水煤浆气化技术。 但是由于我国煤炭资源煤质分布的不稳定性，很大程度限制了煤的应用范 围，也给我们选择性用煤提出了挑战。就ＴＥＸＡＣＯ炉气化水煤浆用煤而言，因 其操作温度在１３８０Ｙ：左右【３】，又要求液态排渣，所以它要求使用煤的熔点越低 越好。 然而，淮南煤灰熔点很高（ＦＴ＞１５００。Ｃ），使得安徽淮南淮亿集团（安徽淮 化集团有限公司）引入的ＴＥＸＡＣＯ水煤浆气化炉，不得不远距离购买低灰熔点 煤，舍弃当地丰富的，煤质优良，可以制出浓度高达７０％左右的水煤浆的淮南 煤。这对一个日处理煤量１５００吨的气化炉来说，运费就是个不小的数字，提高 了产气成本。 因此降低淮南煤的灰熔点，使其适用于ＴＥＸＡＣＯ水煤浆气化炉，这对淮化 集团产气成本的降低，推动淮南经济的发展都有不可估量的作用，同时也扩大 了ＴＥＸＡＣＯ水煤浆气化炉用煤的范围。 添加助熔剂降低淮南煤灰熔点及处理软件的研制 １．３灰熔点研究现状 煤灰熔融性温度（灰熔点）是动力用煤和气化用煤的一项重要指标‘”，也是影 响煤灰性能的一个重要因素。按排渣方式不同，在煤炭燃烧、气化过程中分成 固态和液态排渣两大类。固态排渣要求原料煤的灰熔点高于操作温度，灰渣以 固态形式排出；液态排渣技术要求煤灰在较低的温度下熔。