【正文】 ～30570 在這幾種無煙煤中以寧夏的無煙煤質(zhì)量最好,具有低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量、高機(jī)械強(qiáng)度、高化學(xué)反應(yīng)性等特點。同時我國貴州的無煙煤（織納煤田），也是低揮發(fā)份、高發(fā)熱值的煤，但目前只有極少量應(yīng)用于氣化，屬于可開發(fā)的無煙煤。煤的工業(yè)分析對氣化的影響 各種煤,除了其外表特征不同外,更主要的是它們的工藝性能也有很大的差別。為了合理的利用煤炭資源，對煤作出正確的評價，在工業(yè)上，我們通常采用工業(yè)分析的方法。煤的工業(yè)分析通常包括煤的水分、灰分、揮發(fā)份和固定碳四種，它們對煤的氣化影響很大，現(xiàn)分述如下。：煤的水份通常以三種狀態(tài)存在。即游離水，一般由外界條件造成，如雨、雪等，二是結(jié)晶水，是組成煤的分子與水化合而成為結(jié)晶狀態(tài)的水；三是吸附水，是煤本身的空隙形成毛細(xì)吸附現(xiàn)象所吸附的水。一般所指煤的水份是指實驗室水份，這主要是吸收水。這種水份的含量與煤形成時間的長短有關(guān)系，通常泥煤和褐煤含10～30 %的水份，而煙煤和無煙煤的水份在5%以下。煤中的水份不但對煤的運輸、破碎、篩分都不利，而且煤的水份直接影響煤的發(fā)熱值，還在氣化中吸收大量的熱量，降低煤氣的溫度，甚至降低還原層的溫度，使煤氣質(zhì)量變壞，CO2含量增加。同時在干燥層溫度較低時，氣化煙煤時，干餾層逸出的焦油將會發(fā)生重新凝聚，而影響發(fā)生爐的透氣性。所以，一般要求煤中的水份不超過8%。另外，由外界條件造成的游離水，特別是雨天，將嚴(yán)重影響煤的篩分，使大量煤末混入兩段爐，使料層透氣性變壞，煤氣質(zhì)量下降。故大多數(shù)南方工廠的煤氣站，設(shè)置了干煤棚或采取了其它的降低外界水份的措施。： 煤的灰份是指除去水份、揮發(fā)份外，一切可燃物質(zhì)在一定溫度（800℃上下）完全煅燒后的殘留物。煤的灰份，主要由二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（AL2O3）、三氧化二鐵（Fe2O3）、氧化鈣(CaO)、和氧化鎂(MgO)等組成。這些礦物質(zhì)由于是由燃燒得來，故與原來煤中礦物質(zhì)的真實情況是不同的。在燃燒時，它們經(jīng)歷了分解、脫水等過程。煤的灰份是其原生植物的物質(zhì)及其在形成過程中外部滲透沉積而混入的。因此，它的種類、數(shù)量以至分布狀態(tài)，由于煤層所在位置、種類以及形成過程的不同而異。往往在同一煤層中，灰份的分布也不均勻。每種煤的灰份含量差別極大，低的僅5%左右，高的可達(dá)30%以上，煤中灰的含量，相對的降低了煤中的有用成分的含量，增加了運輸費用，降低使用效果，對氣化來講，希望煤的灰分越少越好?；曳指叩拿?，熱值低，既妨害氣化劑與碳的接觸，又帶走大量熱量，使?fàn)t子熱效率降低，故一般要求煤的灰分在20%以下為宜。另一個重要方面是灰份的組成決定了煤的灰熔點，這是兩段爐爐煤氣能否穩(wěn)定生產(chǎn)的一個重要因素。由于某些組分的影響，某些灰熔點低的煤無法用于氣化。：揮發(fā)份，是煤在實驗室隔絕空氣條件下，加熱至850℃時，揮發(fā)出來的物質(zhì)，其中包括氫氣、甲烷、重碳?xì)浠衔镆约敖褂汀⒄羝?，煤的揮發(fā)分含量，視煤種而異。一般年青的煤，如褐煤的揮發(fā)多，其波動范圍約5～40%，年老的煤，如無煙煤揮發(fā)份少。煤揮發(fā)份對煤氣熱值影響較大，因揮發(fā)份中甲烷、重碳?xì)浠衔锏陌l(fā)熱值都很高，對兩段爐煤氣熱值影響較顯著。在氣化時，揮發(fā)份的煤在入氣化區(qū)時，氣孔率大，反應(yīng)性好。在使用煤氣時，揮發(fā)物中的焦油直接隨煤氣去燃燒使用，也增加了煤氣的熱值。使用冷煤氣時，揮發(fā)份中的焦油則必須很好地清除并利用。另外揮發(fā)份中含有酚類等，有機(jī)物將嚴(yán)重污染洗滌循環(huán)水，必須進(jìn)行脫酚處理，否則排放時，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，這些都是必須給予注意的。：煤中的固定碳，是除去灰份、揮發(fā)份、水份以外的其余可燃物。固定碳的含量受上述幾種組分的影響。一般固定碳含量高的煤，其發(fā)熱值較大。碳是氣化反應(yīng)的主要參加者，它在火層與氧，化合生成CO、CO2，并放出大量的熱量，對煤氣的產(chǎn)率影響大。三、 其它兩段爐水夾套作用：一般兩段爐，爐體中常常設(shè)有水夾套，其主要目的是防止氣化過程中煤或灰的熔渣，粘附爐身，影響料層的均勻下落。熔渣易于掛在耐火磚的爐壁上，進(jìn)而侵蝕耐火磚，嚴(yán)重影響爐子的壽命，而用水夾套可以避免這一點。另一方面水夾套，還能減少爐內(nèi)向外的熱輻射，副產(chǎn)低壓蒸汽，供作氣化劑用。為了保持水夾套正常的水循環(huán)，一般在爐面上設(shè)有集氣包（又稱蒸汽匯集器），并附設(shè)有水位表、進(jìn)水裝置，安全閥、蒸汽引出管等。一般大的兩段爐汽包給水，往往采用各種自動進(jìn)水裝置來保持汽包水位的穩(wěn)定。根據(jù)生產(chǎn)需要，目前大部分水夾套是低壓運行，其產(chǎn)生的蒸汽幾乎全部用作爐底氣化用。，其目的是為了兩段爐能做到蒸汽自給，除供應(yīng)爐底氣化用外，還將部分蒸汽用于探火孔汽封。兩段爐用水標(biāo)準(zhǔn)及要求見表5： 表5 注：me/l=50mg/L,以CaCO3表示為了保證水套安全運行，必須建立定期的排污制度，其排污量約為進(jìn)水量的5～10%，排污前先將汽包水位調(diào)至上水位，排污期間水位計水位約下降100毫米，排污時閥門的開關(guān)必須緩慢，排污量和排污時間均需嚴(yán)格控制，排污時必須有人監(jiān)督管理。關(guān)于爐用加煤量： 一臺兩段爐投入生產(chǎn)后，如何控制加煤量，在生產(chǎn)中，實際是煤氣產(chǎn)量問題。兩段爐單位時間生產(chǎn)能力以下式計算：V=FIr氣其中：F——兩段爐橫斷面積（㎡）；I——氣化強(qiáng)度（kg/㎡h）；r氣——煤氣產(chǎn)率（m3/ kg）；一般來說，對煤氣發(fā)生爐，有關(guān)煤種的氣化強(qiáng)度參考表6： 表6煤種大同撫順淮南焦作陽泉焦炭氣化強(qiáng)度kg/㎡h250～300250～300250～300200～250180～220200～250對小煤氣爐而言，由于其熱損失大，氣化強(qiáng)度取下限為宜。對一般兩段爐，可用上式計算，煤氣產(chǎn)量和加煤量。兩段爐煤氣是連續(xù)生產(chǎn)、連續(xù)供氣的，有的設(shè)貯氣柜，作生產(chǎn)與用戶間的緩沖作用。在實際生產(chǎn)中，用戶要多少煤氣，我們就供多少煤氣，只要不超出兩段爐的最大能力就行，兩段爐不總是滿負(fù)荷生產(chǎn)，而是變化的，加煤量也是變化的。兩段爐煤氣生產(chǎn)過程是一個連續(xù)干燥、干餾、還原、氣化的過程，加煤應(yīng)使煤層少改變，以確保煤氣質(zhì)量，故需均勻連續(xù)加煤。如采用手動人工加煤時，也應(yīng)均勻間隙時間進(jìn)行加煤，而且每次少加些，使煤氣爐層次變化均勻連續(xù)。生產(chǎn)工人，可以通過多方面來判別加煤情況，目前常用的有，用爐出溫度自動控制加煤機(jī)，在正常情況下，爐出溫度正確的反應(yīng)了料層表面的變化，用它來控制加煤機(jī)，能基本保持爐內(nèi)的平衡。 兩段爐用煤標(biāo)準(zhǔn)見表7： 兩段煤氣發(fā)生爐氣化煤種的技術(shù)指標(biāo) 表7項 目技術(shù)指標(biāo)粒度(mm)20~40；25~50；30~60最大粒度與最小粒度之比≤2塊煤限下率（%）≤10含矸率 (%)≤2干基揮發(fā)分 Vd(%)≥20干基灰分 Ad(%)≤18干基全硫分 (%)≤2灰熔融性軟化溫度ST(℃)≥1250熱穩(wěn)定性TS+6 (%)＞60抗碎強(qiáng)度(＞25mm)(%)＞60.≤20≤2 關(guān)于爐的出渣量： 出渣是一項重要的操作，其數(shù)量要根據(jù)煤種的含量來確定，其原則是保持爐中有一定的渣層厚度，故應(yīng)采取多次少清的辦法。不論何種兩段爐，其爐篦中心處，都要求保持50㎜以上的灰層，以保護(hù)爐篦，不被氧化層高溫的煤所燒壞。所以，如果一次清灰過多，即不利于爐篦的保護(hù)，又容易將未燒盡的煤混入渣中排出，增加灰渣含量，浪費燃料。一般要求保持中灰100～300㎜，邊灰400～800㎜。當(dāng)中灰高于300～350㎜時，才啟動灰盤慢慢出灰。兩段爐的出渣量可以通過計算來預(yù)測。煤的粘結(jié)性對爐結(jié)構(gòu)的影響： 煤在干餾過程中，溫度在400～450℃時，會發(fā)生熔觸的現(xiàn)象，揮發(fā)份逸出后，形成多孔性的硬塊即焦炭，這種煤稱為粘結(jié)性煤。而另一些煤在這種情況下，不發(fā)生或稍微發(fā)生熔融現(xiàn)象，而在放出揮發(fā)份本身成為粉末狀的死渣，這種煤稱為不粘結(jié)煤，煤的這種性質(zhì)，稱為粘結(jié)性。褐煤和無煙煤屬于不粘結(jié)煤，煙煤屬于粘結(jié)性煤，但其粘結(jié)情況（即強(qiáng)弱）差異很大。粘結(jié)性的表示方法有兩種：一種是用數(shù)字表示，以測定揮發(fā)后，所得焦渣外形來確定，用1～7數(shù)字來表示：；—手指用力壓即碎成粉；—用手指用力壓即碎成小塊；—用手指用力壓即分裂成小塊；—有銀白色金屬光澤；—不揮發(fā)殘留物之表面，有銀白色金屬光澤，其高度不大于15㎜；—不揮發(fā)殘留物之表面。有銀白色金屬光澤，且高度大于15㎜。一般情況下，粘結(jié)指數(shù)在1～4之間能在兩段爐內(nèi)氣化。另一種是用膠質(zhì)層厚度（Y值）表示：膠質(zhì)層厚度的測定是將一定數(shù)量（100克）㎜的試樣,放在一圓筒中，從下面加熱，并在煤上加一定的不變負(fù)荷，到350～430℃時，煤發(fā)生軟化，熔融并生成膠質(zhì)層，隨著溫度提高其厚度先增大后減少，而膠質(zhì)層的最大厚度Y，就是煤的粘結(jié)性指標(biāo)。在一般情況下，煤的Y值在12㎜以下較易氣化，煤的Y值在12～16㎜之間，氣化比較困難，而Y值在29以上時，就不宜氣化了。所以，在選用煤種時，要對粘結(jié)情況給予重視，否則粘結(jié)性較大的煤在一般兩段爐中將無法使用。煤的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性與氣化關(guān)系： 煤的機(jī)械強(qiáng)度是指它的抗破碎力，即破碎難易程度。用于兩段爐的燃料，要求機(jī)械強(qiáng)度大，以減少輸送過程中的破碎量。機(jī)械強(qiáng)度差的煤，在運轉(zhuǎn)過程易于破碎，使煤的含粉量過高，塊煤量降低。另一方面，在氣化過程中煤還要承受上層燃料的擠壓，易被壓碎，影響料層的正常通風(fēng)，不利于氣化。機(jī)械強(qiáng)度一般用轉(zhuǎn)鼓方法和落下方法來確定。轉(zhuǎn)鼓方法是把經(jīng)過篩分的一定粒度的煤（13～100mm）塊，放在直徑φ100的鋼制卷筒中，轉(zhuǎn)筒以25轉(zhuǎn)/分的速度，回轉(zhuǎn)4分鐘，在100轉(zhuǎn)之后停止轉(zhuǎn)動，將試料倒出用1313 mm的篩孔過篩，用篩上殘留燃料與原加入燃料的百分比，表示煤的機(jī)械強(qiáng)度。落下試驗是將粒度為60～100 mm的煤樣25公斤（或10塊），從2米高自由落下三次（落在鐵板上），大于25 mm的煤與原樣的質(zhì)量百分比，來表示煤的機(jī)械強(qiáng)度。煤的熱穩(wěn)定性又叫熱強(qiáng)度，是指煤在高溫下，是否易于破碎的性質(zhì)，熱穩(wěn)定性的強(qiáng)弱直接影響氣化過程，熱穩(wěn)定性差的煤在高溫作用下，易在爐內(nèi)碎裂，產(chǎn)生大量煤末，使燃料層阻力增加，氣流分布不均勻，使氣化條件惡化。固體燃料受熱不穩(wěn)定，主要是由于下列原因引起的：，由于內(nèi)部的水分蒸發(fā)和放出揮發(fā)分而導(dǎo)致碎裂。，生成二氧化碳的過程中引起碎裂。，粒度內(nèi)、外溫度差較大，以及由于不同組成物質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，發(fā)生肢解破裂。無煙煤與煙煤相比，熱穩(wěn)定性較差。這是因為無煙煤結(jié)構(gòu)緊密，含脆性的固定碳多，含揮發(fā)分少，而且與煙煤相比熱傳導(dǎo)率低。褐煤的熱穩(wěn)定性也較差。這是因為加熱時，褐煤內(nèi)的水分蒸發(fā)使煤破裂。熱穩(wěn)定性的測定方法是：從煤中選出10塊60～100 mm的標(biāo)準(zhǔn)煤塊，在900℃的馬弗爐內(nèi)加熱15分鐘，拿出冷卻后，放在直徑為Ф200 mm的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，以50轉(zhuǎn)/分的速度，轉(zhuǎn)動5分鐘，然后用2525 mm的篩子過篩，用殘留煤與加入煤的重量。百分比來表示熱穩(wěn)定性：由于原料煤的粘結(jié)性大小不同，所用兩段爐的結(jié)構(gòu)也不同，對粘結(jié)性煤，需配有專門的攪拌設(shè)備。45 / 4