本發(fā)明屬于煤炭氣流床氣化領(lǐng)域，特別涉及一種調(diào)控高熔點煤灰流動溫度的方法。
背景技術(shù)：
：眾所周知，中國貧油、少氣、相對富煤的能源結(jié)構(gòu)，使得中國以煤為主的格局長期不會改變。煤炭相比于石油、天然氣屬于高污染能源，為此煤炭的未來發(fā)展之路，必須走高科技、低污染的道路，其中煤氣化是實現(xiàn)煤炭潔凈化利用的“龍頭”和基礎(chǔ)。氣流床氣化技術(shù)因其生產(chǎn)量大、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點成為未來主要的發(fā)展方向。氣流床氣化爐對灰分的要求一般在5％-25％之間，且操作溫度一般在1400-1600℃，不同爐型構(gòu)造及操作方式的氣化爐，對煤灰流動溫度(FT)的要求存在一定差異，但其液態(tài)排渣的工藝，要求FT至少低于1400℃，而我國煤灰FT大于1400℃的煤種占總量的57％左右，因此亟需對高熔點煤灰的熔融特性加以改善。氣流床氣化爐在1400-1600℃的操作環(huán)境下，F(xiàn)T較低的煤灰，其熔融后的流動性增強(qiáng)，對耐火磚的侵蝕和滲透作用明顯，導(dǎo)致耐火磚的使用壽命大大降低。研究表明，氣化爐的操作溫度高于煤灰FT50-100℃較為理想，因此以煤灰自身組分為基礎(chǔ)，通過不同的“關(guān)鍵組分”探尋出煤灰FT的富集區(qū)域，具有重要的現(xiàn)實意義。目前的研究表明，煤灰中的酸性組分較多時，煤灰的熔融溫度較高，且當(dāng)煤灰中的Al2O3含量高于40％時，其FT很難調(diào)控到1400℃以下；煤灰中的堿性組分較多時，煤灰的熔融溫度較低?，F(xiàn)階段改善煤灰熔融特性的常用方法為配煤或使用堿性無機(jī)鹽助劑。使用配煤的方式，受制于不同煤種的灰分含量以及灰中各組分含量的差異，很難一次性確定出理想的配煤比例。使用堿性無機(jī)鹽助劑，又會導(dǎo)致煤灰灰分含量的直接增加，在相同的操作條件下，煤灰灰分每增加1％，氧耗增加0.7％-0.8％，同時煤耗增加1.3％-1.5％。專利CN101580751A中公開了一種降低煤灰熔融溫度的助劑。主要內(nèi)容為：30-60份不同比例的SiO2、CaO、Fe2O3、MgO以及在此基礎(chǔ)上添加一定量的Al2O3、Na2O、K2O，制備的復(fù)合助劑。但并未說明此助劑適宜的煤種和用量范圍；對于不同煤種的調(diào)控，其助劑的摻混組分及添加量有所不同，使得助劑的制備較為繁瑣。專利CN105542901A中公開了一種降低煤灰熔融溫度的方法。主要內(nèi)容為：添加CaO、MgO、Fe2O3一種或多種，或者添加能分解出CaO、MgO、Fe2O3至少一種的鹽類。該專利只用添加助劑的方式，達(dá)到降低煤灰熔融溫度的要求，但是直接增加了煤的灰分含量，進(jìn)而造成了發(fā)熱量的降低，間接的增加了煤氣化時的能耗。專利CN105199811A中公開了一種降低煤灰熔融溫度的助熔劑，主要內(nèi)容為：在三種FT高于1500℃的煤灰中，通過添加不同質(zhì)量的堿性助熔劑(石灰石、方解石、云母)來降低煤灰FT。該專利僅以三種高熔點煤灰為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，其代表性略顯不足，而且在調(diào)控煤灰FT時，通過添加礦石類助熔劑的方式進(jìn)行，在降低煤灰FT的同時，同樣也是增加了灰分，降低了煤的發(fā)熱量。技術(shù)實現(xiàn)要素：為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種調(diào)控高熔點煤灰流動溫度的方法，該方法減少了能耗，方法簡便，保證了混煤的發(fā)熱量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案，一種調(diào)控高熔點煤灰流動溫度的方法，對煤灰低于25％、灰中Al2O3含量低于40％的煤種，進(jìn)行灰熔點測定，對因A/B>4.3引起的煤灰FT>1400℃的煤種，采用一種或多種煤與該煤種按照不同質(zhì)量進(jìn)行配煤，使得混合煤的煤灰A/B<4.3，然后對混合煤進(jìn)行灰化處理，測定混合煤灰FT，若混合煤灰FT滿足氣化爐的理想操作溫度，則直接使用；其中，式中A/B為煤灰的酸堿比，且A/B＝(SiO2+Al2O3+TiO2)/(CaO+Fe2O3+MgO)；若混合煤灰FT不滿足氣化爐的理想操作溫度，分為以下3種情況，對煤灰進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)控：1)當(dāng)1.0≦A/B<3.0時，加入酸性助劑或加堿性助劑進(jìn)一步對煤灰FT進(jìn)行調(diào)控，使得0.30≦Al2O3/(CaO+Fe2O3)<0.85，此時FT＝1215±55℃；或使得0.85≦Al2O3/(CaO+Fe2O3)<1.50，此時FT＝1335±40℃；2)當(dāng)3.0≦A/B<4.3時，加入堿性助劑，使得1.00≦SiO2/Al2O3<2.30，此時FT＝1350±60℃，或使得2.30≦SiO2/Al2O3<3.20，此時FT＝1255±35℃；3)當(dāng)3.0≦A/B<4.3，且1.00≦SiO2/Al2O3<3.20時，若FT>1400℃，則加入堿性助劑，使得3.0≦A/B<3.5，此時煤灰FT滿足液態(tài)排渣工藝對FT<1400℃的要求。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述酸性助劑為SiO2、Al2O3中的一種或多種或高嶺土。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述堿性助劑為CaO、Fe2O3、MgO的一種或多種或碳酸鈣、碳酸鐵、碳酸鎂中的一種或多種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果在于：(1)本發(fā)明針對煤灰中酸性組分較多時即煤灰A/B>4.3時，所導(dǎo)致的FT>1400℃的煤種，凸顯了本發(fā)明的針對性。(2)本發(fā)明采用選煤-配煤或者選煤-配煤-添加助劑的方式，對高熔點煤灰的FT進(jìn)行調(diào)控，在滿足氣流床氣化工藝要求的前提下，既拓寬了適用于氣流床氣化的煤種，又減少了助劑的添加量，保證了混煤的發(fā)熱量，所以本發(fā)明具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。(3)本發(fā)明不僅以調(diào)整A/B為主要的調(diào)控手段，而且依據(jù)煤灰的酸、堿組分在高溫下的作用效果，分割出不同范圍的A/B，探尋出在1.0≦A/B<3.0時，影響煤灰FT的主導(dǎo)因素為Al2O3/(CaO+Fe2O3)，3.0≦A/B<4.3時，影響煤灰FT的主導(dǎo)因素為SiO2/Al2O3，進(jìn)而使得混合煤灰FT的變溫范圍控制在FT±60℃，在簡易的操控工藝下，實現(xiàn)了煤灰FT的“富集”，所以本發(fā)明具有易操作性。進(jìn)一步的，本發(fā)明所使用的助劑，不僅價格低廉、原料廣泛，而且簡單易行、便于操作。附圖說明圖1為本發(fā)明調(diào)控煤灰FT的工藝流程圖。圖2為煤灰A/B對煤灰FT的影響。圖3為當(dāng)1.0≦A/B<3.0時，Al2O3/(CaO+Fe2O3)對FT的影響。圖4為當(dāng)3.0≦A/B<4.3時，SiO2/Al2O3對FT的影響。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明氣化爐的理想操作溫度為高于煤灰流動溫度50-100℃時的溫度。本發(fā)明包括以下步驟，具體過程參見圖1：(1)對煤進(jìn)行工業(yè)分析，并灰化處理，進(jìn)行灰分分析與A/B分析，確定灰分是否高于25％、灰中Al2O3含量是否高于40％；(2)對煤灰低于25％、灰中Al2O3含量低于40％的煤種，進(jìn)行灰熔點測定，對因A/B>4.3引起的煤灰FT>1400℃的煤種，即關(guān)系式3，研究結(jié)果詳見圖2，采用與其煤灰酸、堿性組分差異顯著的一種或多種煤，按照關(guān)系式1-2中A/B與FT的關(guān)系為指導(dǎo)，以不同的質(zhì)量比配煤，調(diào)節(jié)煤灰的FT，然后對混合煤進(jìn)行灰化處理，測定混合煤灰的FT，對配煤后混合煤灰FT滿足氣化爐的理想操作溫度的，則直接使用。關(guān)系式1：1.0≦A/B<3.0，1160<FT<1375℃；關(guān)系式2：3.0≦A/B<4.3，1220<FT<1410℃；關(guān)系式3：A/B≧4.3，F(xiàn)T>1400℃式中A/B為煤灰的酸堿比，A/B＝(SiO2+Al2O3+TiO2)/(CaO+Fe2O3+MgO)，即SiO2、Al2O3以及TiO2的總質(zhì)量百分比與CaO、Fe2O3以及MgO總質(zhì)量百分比的比值；(3)對配煤后混合煤灰FT仍不滿足氣化爐的理想操作溫度的，以影響煤灰熔融溫度的關(guān)鍵因素為調(diào)控依據(jù)，采用添加助劑的方式再次調(diào)控。調(diào)控助劑分為酸性助劑和堿性助劑；酸性助劑為SiO2、Al2O3的一種或多種，或者富含SiO2、Al2O3的礦物，如：高嶺土等；堿性助劑為CaO、Fe2O3、MgO的一種或多種，或者在高溫下能分解出CaO、Fe2O3、MgO這類氧化物的礦物，如：碳酸鈣、碳酸鐵、碳酸鎂等。(4)當(dāng)1.0<A/B<4.3時，采用分割A(yù)/B，配合影響煤灰熔融溫度關(guān)鍵因素的方式，進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)1.0<A/B<3.0時，煤灰FT與Al2O3/(CaO+Fe2O3)的質(zhì)量比值有較大關(guān)聯(lián)，研究結(jié)果詳見圖3；當(dāng)3.0<A/B<4.3時，煤灰FT與SiO2/Al2O3的質(zhì)量比值有較大關(guān)聯(lián)，研究結(jié)果詳見圖4。1)當(dāng)1.0≦A/B<3.0時，加入酸性助劑或加堿性助劑進(jìn)一步對煤灰FT進(jìn)行調(diào)控，使得0.30≦Al2O3/(CaO+Fe2O3)<0.85，此時FT＝1215±55℃；或使得0.85≦Al2O3/(CaO+Fe2O3)<1.50，此時FT＝1335±40℃；2)當(dāng)3.0≦A/B<4.3時，加入堿性助劑，使得1.00≦SiO2/Al2O3<2.30，此時FT＝1350±60℃，或使得2.30≦SiO2/Al2O3<3.20，此時FT＝1255±35℃；3)當(dāng)3.0≦A/B<4.3，且1.00≦SiO2/Al2O3<3.20時，若FT>1400℃，則加入堿性助劑，使得3.0≦A/B<3.5，此時煤灰FT滿足液態(tài)排渣工藝對FT<1400℃的要求。具體見下面公式：I：II：III：II-①條件下，若FT>1400℃，添加堿性助劑，將煤灰A/B控制在3.0≦A/B<3.5下面通過具體實施案例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1(1)選取典型的高熔點晉城無煙煤(JC)和低熔點襄陽煤(XY)，進(jìn)行工業(yè)分析、煤灰中各種組分含量分析，分析其灰分是否高于25％、Al2O3含量是否高于40％。經(jīng)工業(yè)分析兩種煤的灰分均小于25％，Al2O3含量低于40％。(2)依據(jù)灰分分析結(jié)果計算不同配比的A/B，結(jié)果詳見表1。表1襄陽煤與晉城無煙煤混合煤灰的分析項目SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOTiO2A/BJC47.0033.557.995.161.600.855.5210％XY45.7531.048.857.001.710.844.4220％XY44.4330.459.768.941.820.833.6930％XY43.0528.7910.710.971.940.823.0840％XY41.6027.0411.7113.12.010.812.5950％XY40.0825.212.7515.352.200.812.18XY31.0614.3218.9528.622.980.740.91注：10％XY、20％XY、30％XY、40％XY、50％XY中10％、20％、30％、40％、50％均表示加入的XY的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。(3)以上述關(guān)系式1-3中A/B對應(yīng)的溫度范圍為指導(dǎo)，按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，分別在JC中加入不同質(zhì)量的XY，制備混合煤樣，煤樣的粒徑控制在0.1mm以下?；旌厦涸?15℃下，分別進(jìn)行灰化處理，取出不同煤樣配比的灰樣，分別制取灰錐，將灰錐在弱還原氣氛下，使用智能灰熔點測試儀，測定相應(yīng)的煤灰熔融特征溫度：變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動溫度(FT)，混合煤灰FT詳見表2。表2不同配比的煤灰FT及相應(yīng)參數(shù)分析(4)由表1、表2可知，JC、10％XY的A/B均大于4.3且測定的FT大于1400℃，此實驗結(jié)果驗證了關(guān)系式3的可行性；混煤中XY煤質(zhì)量百分比例為20％、30％時，其煤灰A/B均在3.0≦A/B<4.3之間，測定的FT分別為1404℃、1360℃，均在1220-1410℃的范圍，此實驗結(jié)果也驗證了關(guān)系式2的可行性；混煤中XY煤比例為40％、50％時，其煤灰A/B均在1.0≦A/B<3.0之間，測定的FT分別為1368℃、1330℃，均在1160-1375℃的范圍，此實驗結(jié)果也驗證了關(guān)系式1的可行性。對配煤后混合煤灰FT滿足工藝要求的，可直接使用；對配煤后混合煤灰FT不滿足工藝要求的，則采用添加助劑的方式再次調(diào)控。顯然對XY煤比例為20％的混煤，其混合煤灰的FT＝1404℃>1400℃，超過了上限要求，但僅超出4℃，因此采用添加堿性助劑的方式進(jìn)行微調(diào)。助劑分為酸性助劑(SiO2、Al2O3或者高嶺土等含SiO2、Al2O3較多的礦物)和堿性助劑(CaO、Fe2O3、MgO或者能分解出CaO、Fe2O3、MgO這類物質(zhì)的易分解鹽類)，具體調(diào)控操作如下：I：II：III：若在II-①條件下，F(xiàn)T>1400℃，添加堿性助劑，使得3.0≦A/B<3.5采用關(guān)系式III添加灰基(20％XY)質(zhì)量的1.0％～5.0％的CaO，再次將混合煤灰的A/B調(diào)控至3.0≦A/B<3.5的范圍，使其FT<1400℃。以加入灰基2.0％CaO為例，其A/B降至3.36，測定的煤灰FT＝1382℃，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。實施例2(1)選取典型的高熔點晉城無煙煤(JC)和神華煤直接液化殘渣(DCLR)，進(jìn)行工業(yè)分析、煤灰中各種組分含量分析，分析其灰分是否高于25％、Al2O3含量是否高于40％。經(jīng)工業(yè)分析兩種樣品的灰分均小于25％。(2)依據(jù)灰分分析結(jié)果計算不同配比的A/B，結(jié)果詳見表3。表3神華煤直接液化殘渣與晉城無煙煤混合煤灰的分析項目SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOTiO2A/BJC47.0033.557.995.161.600.855.5210％DCLR44.8631.549.476.001.550.954.5520％DCLR42.6429.4511.006.871.491.053.7830％DCLR40.3327.2712.607.771.431.163.1540％DCLR37.9325.0214.258.711.371.272.6450％DCLR35.4422.6715.989.691.311.392.21DCLR21.309.3725.7415.230.952.050.78注：10％DCLR、20％DCLR、30％DCLR、40％DCLR、50％DCLR中10％、20％、30％、40％、50％均表示加入的DCLR的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。(3)以上述關(guān)系式1-3中A/B對應(yīng)的溫度范圍為指導(dǎo)，按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，分別在JC中加入不同質(zhì)量的DCLR，制備混合煤樣，煤樣的粒徑控制在0.1mm以下。混合煤在815℃下，分別進(jìn)行灰化處理，取出不同煤樣配比的灰樣，分別制取灰錐，將灰錐在弱還原氣氛下，使用智能灰熔點測試儀，測定相應(yīng)的煤灰熔融特征溫度：變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動溫度(FT)，混合煤灰FT詳見表4。表4不同配比的煤灰FT及相應(yīng)參數(shù)分析(4)由表3、表4可知，JC、10％DCLR的A/B均大于4.3且測定的FT大于1400℃，此實驗結(jié)果驗證了關(guān)系式3的可行性；混煤中DCLR質(zhì)量比例為20％、30％時，其煤灰A/B均在3.0≦A/B<4.3之間，測定的FT分別為1408℃、1384℃，均在1220-1410℃的范圍，此實驗結(jié)果也驗證了關(guān)系式2的可行性；混煤中DCLR比例為40％、50％時，其煤灰A/B均在1.0≦A/B<3.0之間，測定的FT分別為1372℃、1332℃，均在1160-1375℃的范圍，此實驗結(jié)果也驗證了關(guān)系式1的可行性。對配煤后混合煤灰FT滿足工藝要求的，可直接使用；對配煤后混合煤灰FT不滿足工藝要求的，則采用添加助劑的方式再次調(diào)控。顯然對DCLR占比為20％的混煤，其混合煤灰的FT＝1408℃>1400℃，超過了上限要求，但僅超出8℃，因此采用添加堿性助劑的方式進(jìn)行微調(diào)。助劑分為酸性助劑(SiO2、Al2O3或者高嶺土等含SiO2、Al2O3較多的礦物)和堿性助劑(CaO、Fe2O3、MgO或者能分解出CaO、Fe2O3、MgO這類物質(zhì)的易分解鹽類)，具體調(diào)控操作如下：I：II：III：若在II-①條件下，F(xiàn)T>1400℃，添加堿性助劑，使得3.0≦A/B<3.5采用關(guān)系式III添加灰基(20％DCLR)質(zhì)量的1.6％～5.1％的CaO，再次將混合煤灰的A/B調(diào)控至3.0≦A/B<3.5的范圍，使其FT<1400℃。以加入灰基質(zhì)量3.0％CaO為例，其A/B降至3.27，測定的煤灰FT＝1378℃，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。當(dāng)前第1頁1 2 3