粉煤气化装置分析化验项目的设置与探讨
栗 波，韩 勇，刘明亮
（航天长征化学工程股份有限公司，北京 101111）
[摘 要] 基于粉煤气化工艺特点和分析化验原则，分析与探讨粉煤气化装置如何合理设置必要的手动取样检测点，并对检测点按照原料、产品、过程控制、三废排放进行了分类和相应分析化验项目设置的探讨，以期通过设置合理、科学的分析化验项目保障气化装置的稳定运行。
[关键词] 粉煤气化；手动取样；分析化验项目设置；产品分析；过程控制分析；三废排放分析
[中图分类号] TQ546.8 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2018）01-0012-03
煤气化，作为煤炭清洁高效利用的技术之一，在煤化工企业中充当“气头”的作用。粉煤加压气化技术，是以粉煤为原料、氧气为气化剂，通过煤在气化炉内的不完全燃烧产生以（CO＋H2）为主要成分的粗合成气，为下游装置提供原料气。气化装置能否安全稳定运行，直接影响后续工段的正常生产，故对气化装置运行状况进行实时监测是必要的。
手动取样分析是监测装置运行状况的重要手段，通过对粉煤气化装置设置取样检测点及相应的分析化验项目，可有效监控原料及产品的质量，确定三废排放是否达标，并指导生产工艺及操作优化。
1 分析化验项目设置原则
粉煤气化装置手动取样检测点数量较多，现场分析化验工作任务繁重，因此必须合理地、科学地设置分析化验项目。据粉煤气化工艺的特点，将手动取样检测点划分为原料分析、产品分析、过程控制分析、三废排放分析[1]几大类。粉煤气化装置分析化验项目设置的基本原则为：优先设置影响工艺操作、有据可循、分析频次高的必检项目，选择设置分析频次不高、操作简单、仪器投资小的可选项目，委托专业机构检测分析方法复杂、仪器昂贵的分析项目。
2 原料分析化验项目的设置
2.1 原料煤
煤作为气化反应的原料，其质量的优劣直接关乎气化反应的好坏。原料煤水分过高，为满足入炉粉煤含水要求，必然增加燃料气消耗量、磨煤机功率及煤耗[2]，循环气湿度易超标、放空气量增加还可能造成粉煤袋式过滤器和风管堵塞。许洋[3]等通过ProⅡ软件模拟研究煤中灰分对粉煤气化系统的影响，指出煤中灰分每增加1%，有效气（CO＋H2）含量降低0.23%，煤耗增加1.8%，氧耗增加0.7%，综合能耗增加1.6%；而对于采用“以渣抗渣”的气化炉来说，煤中灰分过低还会影响气化炉的挂渣效果，缩短气化炉的使用寿命。煤中挥发分越高，越有利于气化反应，但挥发分过高，会影响煤的贮存。煤中元素组成被作为煤炭科学分类的指标之一[4]，煤的发热量会对气化氧耗、有效气含量、冷煤气效率和经济性产生影响[5]。可磨性指数反映煤研磨的难易程度，用于评估磨煤机产率和能耗[6]。煤的灰熔点高低会直接影响气化炉的操作温度，对于采用液态排渣的气化炉来说，要求气化温度要高于灰熔点（FT）100～150 ℃，煤的灰熔点过高，需提高气化温度或添加助熔剂以满足正常生产的需要，由此会增加气化炉的运行成本。
综上所述，原料煤分析化验项目应优先设置全水分、工业分析（水分、灰分、挥发分、固定碳）、元素分析（碳、氢、氧、氮、硫）、发热量、可磨性指数、灰熔点等指标。不同气化工艺对原料煤性质的要求不同，一般在选择气化工艺时，已进行过煤的试烧和煤质分析工作，因此，在煤种确定的情况下，无需重复设置煤灰成分、热稳定性、结渣性、二氧化碳反应性等分析项目，此类项目分析频次较低、分析仪器投资较大，可交由煤质分析单位来完成。
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