專利名稱：：一種氣化型煤降低灰分的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種降低氣化型煤灰分含量的控制方法。利用可再生的生物質(zhì)碳粉按比例置換不可再生的煤粉組成的混合碳源粉料，能完全消除氣化型煤使用無機粘結(jié)劑導(dǎo)致型煤灰分增加的影響。技術(shù)背景-2009年5月1日起實施的GB/T9143-2008《常壓固定床氣化用煤技術(shù)條件》，替代了三項原國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7561-1998《合成氨用煤技術(shù)條件》、GB/T9143-2001《常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤技術(shù)條件》和GB/T17610-1998《水煤氣兩段爐用煤技術(shù)條件》。GB/T9143-2008與原三項國家標(biāo)準(zhǔn)相比，主要作了四處修改，其中最重要的是刪去原標(biāo)準(zhǔn)中對"含矸率、揮發(fā)分、固定碳、發(fā)熱量"等煤質(zhì)指標(biāo)的技術(shù)要求，保留灰分指標(biāo)并仍分為3個等級。用于煤炭氣化的塊煤灰分技術(shù)要求，是對煤炭氣化效果產(chǎn)生重要影響的煤質(zhì)指標(biāo)，其影響程度超過塊煤的固定碳指標(biāo)。原標(biāo)準(zhǔn)GB/T7561-1998《合成氨用煤技術(shù)條件》第4條就明確規(guī)定"當(dāng)產(chǎn)品的灰分(Ad)和固定碳(FCd)具體定級與本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級有矛盾時，以灰分等級為準(zhǔn)。"這表明灰分既是評判優(yōu)質(zhì)無煙塊煤最重要的定量指標(biāo)，也是對合成氨生產(chǎn)工藝具有最重要影響的定性指標(biāo)。而最新標(biāo)準(zhǔn)GB/T9143-2008第4條表1對"煤灰熔融性軟化溫度(ST)"的技術(shù)要求，也明確了灰分對"煤灰熔融性軟化溫度(ST)"定量指標(biāo)相對選擇作了類似相應(yīng)規(guī)定。GB/T9143-2008對"煤灰熔融性軟化溫度(ST)"定量指標(biāo)規(guī)定為》1250°C，但同時明確，當(dāng)灰分(Ad)《18%時，"煤灰熔融性軟化溫度(ST)"可以下降到》115(TC。由此足以表明，氣化用煤的灰分指標(biāo)與氣化效果具有相當(dāng)大的關(guān)聯(lián)性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種氣化型煤降低灰分的控制方法，主要解決按現(xiàn)有各種型煤工藝生產(chǎn)的氣化型煤灰分含量過高的技術(shù)問題。氣化型煤對灰分具有嚴格技術(shù)要求，而任何一種無煙氣化型煤因添加不可缺少的無機粘結(jié)劑，導(dǎo)致型煤灰分必然比制作型煤的同種原料塊煤的灰分更高，同時使型煤固定碳下降，影響氣化型煤的氣化效果，無一例外。這是國內(nèi)外氣化型煤行業(yè)至今尚未解決的問題。本發(fā)明以于2009年5月1日起實施的GB/T9143-2008《常壓固定床氣化用煤技術(shù)條件》為依據(jù)，按照GB/T9143-2008對氣化用煤技術(shù)要求規(guī)定的灰分指標(biāo)，當(dāng)采用與相同種類塊煤的同種原煤作為氣化型煤原料煤粉時，提出降低氣化型煤灰分的具體方法。粘結(jié)劑是型煤技術(shù)的關(guān)鍵之一，型煤粘結(jié)劑主要有三種有機粘結(jié)劑、無機粘結(jié)劑和復(fù)合粘結(jié)劑。有機粘結(jié)劑粘結(jié)性能好，固化后可使型煤具有較高機械強度。但在高溫時，有機質(zhì)易于分解，因此用有機粘結(jié)劑制作的型煤，其熱機械強度和熱穩(wěn)定性都比較差，不適合用于氣化型煤場合。無機粘結(jié)劑的共同特點是具有較強的粘結(jié)能力，固化后能起"骨架"作用，使型煤具有較高的機械強度。由于大多數(shù)無機粘結(jié)劑在較高的溫度下不易分解，因而用無機粘結(jié)劑生產(chǎn)的型煤，其熱機械強度和熱穩(wěn)定性都比較理想，這是目前氣化型煤不得不選用無機粘結(jié)劑的基本原因。有些氣化型煤雖稱采用復(fù)合粘結(jié)劑，但其中主要成分仍是無機粘結(jié)劑。無機粘結(jié)劑的主要缺點，是防水性差并增加型煤的灰分。因此，氣化型煤的灰分總是比相同種類原煤的塊煤要高。氣化用煤原料中灰分指標(biāo)對煤炭的氣化工藝影響很大，灰分指標(biāo)每降低1%或增加1%，都將對氣化后續(xù)工藝的運行工況和控制參數(shù)產(chǎn)生影響。因此，目前氣化用煤場合，型煤只能與塊煤攙燒，攙燒比例通常在10%30%范圍，以減少塊煤消耗，降低成本。無機粘結(jié)劑通常選自粘土、水泥、石灰、石膏等中一種或多種。生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣的世界第四大能源。生物質(zhì)是唯一可再生的碳源，從最終利用的能源形態(tài)上，生物質(zhì)能有著與化石能源完全一致的利用形態(tài)，兩者區(qū)別僅僅是碳源載體形式不同，兩者碳源載體的區(qū)分界面就是地表。生物質(zhì)能是地表上面植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存于生物質(zhì)內(nèi)的能量，因而具有可持續(xù)再生的碳循環(huán)特點，而各種地表下面的化石能源則不具備可再生碳循環(huán)條件。因此，在所有新能源中，生物質(zhì)能與現(xiàn)代工業(yè)化技術(shù)和現(xiàn)代化生活有巨大的兼容性。是人類最友好的動力之源。開發(fā)利用可再生能源是我國緩解能源供需矛盾、減輕環(huán)境污染、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式的重要途徑。加快發(fā)展生物質(zhì)能，逐步提高可再生能源在能源供應(yīng)中的比重，已列入我國《可再生能源發(fā)展"十一五"規(guī)劃》。目前，生物質(zhì)能技術(shù)基本成熟，有生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)乙醇、生物柴油等多種應(yīng)用模式，但產(chǎn)業(yè)規(guī)模還有進一步擴展的潛力。其中，生物質(zhì)固體成型燃料儲存、運輸、使用方便，清潔環(huán)保，燃燒效率高。本發(fā)明利用成熟技術(shù)生產(chǎn)的生物質(zhì)碳粉，將可再生的生物質(zhì)碳粉與不可再生的化石能源煤炭按比例進行置換混合，通過生物質(zhì)碳粉熱值高、燃燒時間長、燃燒溫度高、灰分低、固定碳高、水分低等多種特性，對煤炭原有性能進行改良。重點是降低原料煤炭的灰分。測試數(shù)據(jù)表明，生物質(zhì)碳粉的固定碳(FCd)〉85%,灰分(Ad)《8%，水分<2%，對原煤改性非常有利。GB/T9143-2008在表1中列出《常壓固定床氣化用煤的技術(shù)要求和試驗方法》，其中對灰分的技術(shù)要求指標(biāo)、灰分與其它技術(shù)要求指標(biāo)的相關(guān)性如附表所示附表GB/T9143-2008與灰分相關(guān)的技術(shù)要求<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由上表可見，無煙塊煤的灰分指標(biāo)分為3個等級，從m級無煙塊煤中的最高灰分含量22%到1級無煙塊煤的灰分含量15%，其相對灰分指標(biāo)僅相差7%,表明氣化用煤的灰分級別、指標(biāo)，與氣化運行工況和控制參數(shù)存在非常緊密的聯(lián)系。本發(fā)明參照GB/T9143-2008對無煙塊煤的灰分技術(shù)要求指標(biāo)，依據(jù)GB/T9143-2008對第III級無煙塊煤明確的灰分指標(biāo)范圍，設(shè)定制造無煙氣化型煤的原煤灰分為22%，作為本發(fā)明控制方法的相對分析參數(shù)。然后，將生物質(zhì)碳粉置換原料煤粉的比例控制在55-63%，被置換的原料煤粉比例也在31-40%范圍內(nèi)控制。按無煙氣化型煤添加無機粘結(jié)劑的常規(guī)比例，依據(jù)不同配方，設(shè)定粘結(jié)劑用量為型煤全部原料總重量百分比的5-7%，現(xiàn)取中間值6%。因型煤制作時實際使用的無機粘結(jié)劑是水溶液，一般按照50%的比例，制作成水溶液，這樣無機粘結(jié)劑水溶液中所含灰分為3%。如此，按常規(guī)方法添加粘結(jié)劑后制作的無煙氣化型煤總灰分為(100—6)%X22%+3%=20.68%+3%=23.68%，大于原料煤的灰分指標(biāo)(22%)。.GB/T9143-2008表1規(guī)定了9項氣化用煤技術(shù)要求的各種指標(biāo)值，其中特別設(shè)置了該標(biāo)準(zhǔn)中唯一的一個與兩項技術(shù)要求相關(guān)聯(lián)的臨界指標(biāo)值。就是對煤灰熔融性、軟化溫度的技術(shù)要求指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值為》125(TC，但標(biāo)準(zhǔn)同時明確，當(dāng)灰分指標(biāo)Ad《18.00。/。時，煤灰熔融性、軟化溫度的技術(shù)要求指標(biāo)可以下降到》U50。C。顯然，自2009年5月1日起開始實施的新標(biāo)準(zhǔn)GB/T9143-2008中，灰分含量18%是一個有重要分界意義的技術(shù)要求指標(biāo)?，F(xiàn)本發(fā)明以灰分含量18%為目標(biāo)值，對上述一組設(shè)定的無煙氣化型煤原料組分進行改良，用生物質(zhì)碳粉置換原料煤粉，無機粘結(jié)劑相關(guān)數(shù)據(jù)仍設(shè)定不變，則可以通過如下方法，控制置換比例，最終使無煙氣化型煤灰分含量達到預(yù)先設(shè)定的(或小于)18%目標(biāo)值。通過數(shù)學(xué)方程式解析，可以計算得到當(dāng)灰分含量《18.00%時，需要用41%的生物質(zhì)碳粉(灰分按8%計)置換原料煤粉，則原料煤粉的用量比為53%，粘結(jié)劑用量比6%;無煙氣化型煤原料組分按此重量百分比配置，將可以達到控制無煙氣化型煤灰分《18.00%的目的(100—41—6)%X22%+41%X8%+3%=17.94%而本發(fā)明的目的是進一步降低灰分含量，使氣化型煤有更好的氣化效果。根據(jù)上述分析，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種氣化型煤降低灰分的控制方法，在進行氣化型煤配料時，用可再生的生物質(zhì)碳粉按比例置換一部分制作氣化型煤的原料煤粉，使型煤原料由可再生碳源和不可再生原料煤粉組成混合碳源粉料，然后按常規(guī)添加粘結(jié)劑制作氣化型煤。所述的原料煤粉、生物質(zhì)碳粉、粘結(jié)劑重量百分配比為原料煤粉31-40%，生物質(zhì)碳粉55-63%，粘結(jié)劑5-7%。所述的原料煤粉為無煙粉煤，所述的粘結(jié)劑為無機粘結(jié)劑，選自粘土、水泥、石灰、石膏等中一種或多種。本發(fā)明的有益效果是當(dāng)無煙氣化型煤灰分指標(biāo)<18%時，其品質(zhì)將從III級無煙塊煤提升到II級無煙塊煤，并達到適用GB/T9143-2008對煤灰熔融性、軟化溫度技術(shù)要求下降到》115(TC的臨界灰分含量指標(biāo)值，進一步提高煤質(zhì)品位。本發(fā)明氣化型煤的灰分含量控制，對GB/T9143-2008中的無煙塊煤原料煤粉，能夠在2%8%相對范圍內(nèi)調(diào)整降低，這一調(diào)降范圍已可覆蓋GB/T9143-2008表l技術(shù)要求中對無煙塊煤3個灰分等級的全部指標(biāo)規(guī)定值。因此，無煙氣化型煤可以通過對灰分、固定碳、煤灰熔融性、熱穩(wěn)定性等主要技術(shù)指標(biāo)的調(diào)控，使無煙氣化型煤品質(zhì)趨向于標(biāo)準(zhǔn)化。調(diào)整、優(yōu)化造氣爐氣化參數(shù)，達到利用控制系統(tǒng)實現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)的自動跟蹤調(diào)節(jié)，自動調(diào)優(yōu)工況，必將進一步有效降低煤基氣化的綜合能耗，取得更明顯的節(jié)能效果與經(jīng)濟效益。除氣化型煤外，對其它高灰分型煤，也可應(yīng)用生物質(zhì)碳粉按比例置換原料煤粉，達到降低型煤灰分、提高固定碳的效果，具有普遍適用性。具體實施例方式實施例1:參照GB/T9143-2008對無煙塊煤的灰分技術(shù)要求，依據(jù)GB/T9143-2008對第III級無煙塊煤確定的最高灰分指標(biāo)22%，要求通過本發(fā)明降低灰分控制方法，將22%灰分含量調(diào)整下降到《15%;設(shè)定粘結(jié)劑灰分、生物質(zhì)碳粉灰分含量，及粘結(jié)劑重量百分比均取上述相同數(shù)值，通過數(shù)學(xué)方程式解析，可以計算得到當(dāng)灰分含量《15.00%時，需要用63%重量百分比的生物質(zhì)碳粉(灰分8%)置換原料煤粉；則原料煤粉的用量重量百分比為31%，粘結(jié)劑用量重量百分比6%。無煙氣化型煤原料組分按此重量百分比配置，將可以達到控制無煙氣化型煤灰分《15.00%的目的(100—63—63%X22%+63%X8%+3%=14.86%所述原料煤粉為無煙粉煤，購自福建大田煤礦，指標(biāo)水分5%;灰分22%;揮發(fā)分3%;硫0.2%;固定碳70%;發(fā)熱量；24MJ/Kg。生物質(zhì)碳粉購自焦作市北辰新能源設(shè)備有限公司，指標(biāo)為固定碳(FCd)〉85%，灰分(Ad)《8%，水分<2%。粘結(jié)劑為無機粘結(jié)劑選用硅酸鹽水泥水溶液(灰分3%)。實施例2:參照GB/T9143-2008對無煙塊煤的灰分技術(shù)要求，依據(jù)GB/T9143-2008對第III級無煙塊煤確定的最低灰分指標(biāo)19%，要求通過本發(fā)明降低灰分控制方法，將19%灰分含量調(diào)整下降到《15%;用57%重量百分比的生物質(zhì)碳粉(灰分8%)置換原料煤粉；則原料煤粉的用量重量百分比為36%，粘結(jié)劑用量重量百分比7%。無煙氣化型煤原料組分按此重量百分比配置，將可以達到控制無煙氣化型煤灰分《15.00%的目的(100—57—7)%X19%+57%X8%+3.5%=14.90%所述原料煤粉為無煙粉煤，購自貴州盤江煤礦，指標(biāo)水分4%;灰分:19%;揮發(fā)分7%;硫0.5%;固定碳70%;粘結(jié)劑為高嶺土水溶液(灰分3.5%),其余與實施例1相同。實施例3:參照GB/T9143-2008對無煙塊煤的灰分技術(shù)要求，依據(jù)GB/T9143-2008對第II級無煙塊煤確定的灰分指標(biāo)范圍，選取灰分含量為18%的原煤，要求通過本發(fā)明降低灰分控制方法，將18°/?；曳趾空{(diào)整下降到《15%;用55%重量百分比的生物質(zhì)碳粉(灰分按8%計)置換原料煤粉；原料煤粉的用量重量百分比為40%,粘結(jié)劑用量重量百分比5%。無煙氣化型煤原料組分按此重量百分比配置，將可以達到控制無煙氣化型煤灰分《15.00%的目的(100—55_5)%X18%+55%X8%+2.5%=14.10%所述原料煤粉為無煙粉煤，購自福建龍巖煤礦，指標(biāo)水分4%;灰分18%;揮發(fā)份9%;硫0.5%;固定炭69°/。；粘結(jié)劑為膨潤土和硅酸鈉按份數(shù)1:1配置成水溶液(灰分為2.5%),其余與實施例1相同。權(quán)利要求1、一種氣化型煤降低灰分的控制方法，其特征是在進行氣化型煤配料時用可再生的生物質(zhì)碳粉按比例置換制作氣化型煤的原料煤粉，組成混合碳源粉料，然后按常規(guī)添加粘結(jié)劑制作氣化型煤。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣化型煤降低灰分的控制方法，其特征是-原料煤粉、生物質(zhì)碳粉、粘結(jié)劑重量百分配比為原料煤粉31-40%，生物質(zhì)碳粉55-63%，粘結(jié)劑5-7%。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣化型煤降低灰分的控制方法，其特征是所述的原料煤粉為無煙粉煤。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣化型煤降低灰分的控制方法，其特征是所述的粘結(jié)劑為無機粘結(jié)劑。全文摘要本發(fā)明涉及一種降低氣化型煤灰分的控制方法。主要解決按現(xiàn)有各種型煤工藝生產(chǎn)的氣化型煤灰分含量過高的技術(shù)問題。技術(shù)解決方案利用可再生的生物質(zhì)碳源，按比例將生物質(zhì)碳粉置換氣化型煤的原料煤粉，使其成為混合碳源粉料，然后按常規(guī)添加粘結(jié)劑制作氣化型煤。原料煤粉、生物質(zhì)碳粉和粘結(jié)劑的重量百分配比為原料煤粉31-40％，生物質(zhì)碳粉55-63％，粘結(jié)劑5-7％。本發(fā)明可對無煙氣化型煤灰分在上述配比范圍進行調(diào)節(jié)和控制，相對調(diào)降范圍為2％-8％，在完全消除無煙氣化型煤因添加無機粘結(jié)劑造成灰分增加的同時，使無煙氣化型煤灰分降低到比原料煤粉固有灰分更低的指標(biāo)值。本方法也適用于其它高灰分的氣化型煤降低灰分，提高使用品位。文檔編號C10L5/12GK101684423SQ200910057738公開日2010年3月31日申請日期2009年8月10日優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日發(fā)明者趙再青申請人:上海元寶能源技術(shù)有限公司