Shell粉煤气化装置混配使用俄罗斯烟煤总结

李 卓，王贵顺，宋星星，叶莲祥，王 建，王 磊

(中石化巴陵分公司，湖南岳阳 414003)

岳阳中石化壳牌煤气化有限公司SCGP煤气化装置位于煤资源匮乏地区，所用原料煤均需从省外长途运进，运营成本较高，严重影响经济效益[1-2]。2012年以来，为克服原料煤资源紧张、煤质不稳定、单一煤种不适应Shell干粉煤气化技术等困难，岳阳中石化壳牌煤气化有限公司成功研发了二元和三元混煤技术，使入炉粉煤煤质更加稳定，更容易满足SCGP工艺的入炉煤质量标准。在此基础上，为进一步降低用煤成本，提高上下游经济效益，公司于2017年成功开发了新煤种——俄罗斯烟煤B，同时开发了专用配方山西无烟煤A∶俄罗斯煤B(质量比1∶1，下同)。试运行期间，气化炉运行稳定，各单元参数能稳定控制在合适范围内，灰渣排放基本通畅，碳转化率高。

1 煤质分析数据

俄罗斯烟煤B具有中灰熔点、低硫、低灰分、高挥发分、高硅铝比、中氧化铁含量、低氧化钙含量、高钾钠含量等特点。与之配对的组分为山西无烟煤A，具有中硅铝比、低氧化铁含量、低硫、高灰分、高灰熔点、产量高、质量稳定等特点[3-5]。入炉粉煤质量标准(含石灰石)：水分Mad≤2%，灰分Aad在15.0%～21.0%，灰熔点(FT)在1 390～1 410 ℃。煤质分析数据如表1所示。

表1 煤质分析数据

注：山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)混配煤理论煤质数据(不含石灰石，软件计算)

2 气化模型建立

由表1可以看出：与入炉粉煤标准相比，山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)混配得到的混煤，其灰熔点较高，需要添加石灰石来满足入炉煤质量标准要求。添加不同比例的石灰石后，试验测定混煤灰熔点数据，并运用黏温模型软件计算得出渣完全液化时的温度Tliq，T250指黏度 25.0 Pa·s 对应渣温度，T20指黏度2.0 Pa·s对应渣温度，最低气化温度=Max(Tliq，T250)+150。不同比例的石灰石混配后相关数据对比如表2所示。

从表2可以看出：随着石灰石添加比例的增加，操作窗口减小，而FT降低。

山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)粉煤的气化模型模拟的气化炉运行参数如表3所示。

表2 不同比例石灰石混配后相关数据对比

从表1至表3可知：山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)粉煤的硅铝比为1.89、氧化铁的质量分数为4.94%，添加3.0%石灰石后灰分的质量分数为18.4%、灰熔点FT为1 410 ℃，操作空间250 ℃，渣口和渣屏堵塞风险低，灰中钾、钠含量中高，十字吊架堵塞风险中高，总体符合入炉煤的质量标准，可以试用；但试用过程需监控粉煤灰组成，与气化模型结果进行对比，适当调整氧煤比、气化炉蒸汽产量、石灰石添加比例和水氧比。

表3 模型模拟的气化炉运行参数

3 试用后评估

在平均有效气负荷96.3%的情况下，装置稳定运行6 d，测试了山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)混配煤投用后的相关技术经济数据。

山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)分别在单煤入场和混煤入炉时进行了对应项目分析，其原煤工业分析和入炉粉煤灰分析数据分别见表4和表5。

表4 原煤工业分析数据

表5 入炉粉煤灰分析数据

山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)混配煤在经历了1个周期试用后，主要运行参数如下：合成气冷却器入口温度712.2 ℃，氧负荷19.90 kg/s，氧煤比0.832，水氧比0.047，气化炉计算温度为1 624 ℃，气化炉小室蒸汽产量4.13 kg/s，合成气出口温度316 ℃，十字吊架压差8.36 kPa，有效气负荷96.3%，合成气中CO2体积分数2.39%、CH4体积分数130×10-6。

4 结语

山西无烟煤A∶俄罗斯烟煤B(1∶1)混配煤添加3%石灰石混配后，煤质稳定，灰中氧化铁含量低，氧化钙含量适中，符合入炉煤质量标准。运行期间，气化炉压力稳定，渣系统运行稳定，飞灰中残碳含量低。不考虑循环使用滤饼时，碳转化率较高(达96.9%)，气化污水合格率100%。粉煤灰分中钠、钾含量相对较高，本次运行期间合成气冷却器压差略有上涨。最终生产实践证明，此次俄罗斯烟煤试烧是成功的。

参考文献

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