宋玉国
（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830000）
［摘 要］兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产项目之气化装置，以准东矿区某采区煤为原料，采用我国具有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化工艺生产合成气。气化装置投运以来，受当地原料煤煤质制约以及对准东煤煤质特性认识不足的影响，气化炉反复出现渣堵、下降管烧穿、炉壁超温等问题，导致气化装置开停车频繁，虽勉强找到了解决煤质制约问题的补救方法，但生产成本大幅提高。简介新疆准东煤的煤质特性，就水煤浆气化工艺与粉煤气化工艺在气化压力、原料煤适应性、加煤方式、粗煤气成分及气化效率、气化系列配置、投资及操作费用等方面进行比较，并结合兖矿新疆煤化水煤浆气化装置及在疆其他煤化工企业气化装置的运行情况，得出准东煤基本上不适合单独用作水煤浆气化工艺原料煤而适宜作为粉煤气化工艺原料煤的结论，可为在役气化装置运行优化以及新建气化装置工艺技术路线选型决策提供一些参考。
［关键词］准东煤；煤质特性；水煤浆气化工艺；粉煤气化工艺；比较；成浆性；工艺技术路线选型
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）01-0004-05
0 引 言
新疆准东煤田煤炭资源丰富，近10 a来，国家将准东煤电煤化工基地定位为国家循环化改造示范试点园区、国家现代煤化工产业示范区、电力体制改革示范区，重点发展煤炭、煤电、现代煤化工、煤电冶、新材料、新能源六大产业。迄今入驻园区规模以上企业29家，主要产业以热电联产、电解铝为主；园区内的煤化工规模企业仅有新疆宜化化工有限公司和新疆国泰新华化工有限责任公司2家。
兖矿新疆煤化工有限公司（简称兖矿新疆煤化）600 kt/a醇氨联产项目之气化装置以准东矿区某采区煤为原料、采用具有我国自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化工艺生产合成气，项目自投产以来，因对准东煤的煤质特性认识不足，再加上煤质变化大，所用原料煤灰熔点不稳定，造成气化炉在运行过程中反复出现渣堵、下降管烧穿、炉壁超温等问题，导致气化装置开停车频繁，生产成本大幅提高。以下对兖矿新疆煤化多喷嘴水煤浆气化炉运行中存在的问题进行分析与研究，并结合准东煤煤质特性对在役气化装置运行优化以及新建气化装置工艺技术路线选型等提出一些建议。
1 准东煤煤质特性
兖矿新疆煤化醇氨联产项目气化装置所用的准东矿区某采区原料煤煤质分析数据见表1。可以看出：准东煤具有高水分、低灰分、低硫分、中挥发分、中热值、氯元素含量高等特点，属于极易着火和燃烬的煤；灰中的钾、钠含量较高，其灰中的碱性成分（K2O、Na2O、CaO、MgO）含量较高，SiO2、Al2O3、Fe2O3含量也相对偏高；准东煤的灰熔点波动大，灰熔点范围窄（ST与FT之差只有40 ℃）。
仅从准东煤的煤质特性来说，首先，准东煤灰中的钾、钠含量较高，钠盐为易挥发物质，在电站锅炉燃用挥发后尤为明显，容易凝结在受热炉壁面上形成烧结或粘结性的灰沉积，会对耐火砖长周期运行造成不利影响，降低耐火砖的使用寿命；其次，通常煤灰的化学组成以氧化物的形式来表示，主要包括SiO2、A12O3、CaO、Fe2O3、MgO、Na2O、K2O、TiO2和SO3等氧化物，其中SiO2、A12O3和TiO2为酸性氧化物，CaO、Fe2O3、MgO、Na2O、K2O为碱性氧化物，通常情况下，煤灰中碱性氧化物含量越高，灰熔融温度越低，酸性氧化物含量越高，灰熔融温度越高，但因煤灰成分的复杂性，且各组分含量变化较大，煤灰熔融温度与灰成分之间是一种不确定的数量关系，结合国内相关科研院所相关研究成果和生产企业工业运行经验，一般将煤灰成分中的酸碱比控制在1.0～2.85、硅铝比控制在1.5～2.5时，煤的灰熔点一般可在1 100～1 250 ℃，其粘温特性曲线较为平滑，比较适合气化炉的运行。而由表1可知，准东煤煤灰中的SiO2、Al2O3和Fe2O3占灰成分的53.25%左右，其含量的相对变化对煤的灰熔点影响极大，使得准东煤灰熔点范围窄，气化炉排渣操作温度区间小，操作弹性受限制，不适合单烧，在新型煤气化技术用煤选型上具有一定的局限性。
2 气化装置整体运行情况
兖矿新疆煤化气化装置投运后，受气化用煤供应紧张等因素影响，气化用煤经常变动矿点，煤种变动较为频繁，再加上对气化配煤系统不熟悉，入炉煤煤质始终处于波动状态，仅2014年，兖矿新疆煤化气化装置3台气化炉（两开一备）总计停车44次；其中，计划停车7次，因气化炉炉壁超温和烧嘴烧穿故障停车7次，因渣堵停车20多次，因渣堵造成全系统停车5次。鉴于准东煤煤质波动较大、配煤掺烧不稳定、入炉煤内水波动等原因对生产运行造成的影响，为了更快、更准地抓住煤种变化的节点，2015年上半年加大了对煤浆指标的控制，在制浆系统整体运行平稳的情况下，严控煤浆浓度、粘度、添加剂使用等指标，一旦发现煤浆指标发生了细微变化，立即调整气化炉运行模式，以有效防止煤种变化造成的气化炉炉温控制偏差；同时，在气化炉的操作维护上，结合氧煤比、炉温、渣口压差等指标，保证炉温的稳定控制。因此，2015年上半年虽然准东煤煤质波动依然很大，但气化炉开停车次数较2014年明显减少——下降63.6%。2015年下半年至今，兖矿新疆煤化加大了选煤力度，通过精准筛选锁定了几种气化用准东煤以及用于掺配的其他矿区煤种，有效减少了入厂煤的种类，减少了各种煤试用的压力，正式使用的煤种相对稳定（同一煤种使用周期最长达到141 d）。目前，通过引入其他矿区煤种进行掺配，气化炉运行稳定，但企业用煤成本在不断攀升。总之，从多年来气化装置的运行情况来看，原料煤煤质变化是气化炉运行周期短的主要原因之一。
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