王国夺，樊广燕，郭然，丁燕，陈乐
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封475003）
［摘 要］ 河南晋开化工投资控股集团有限责任公司现有2套航天炉粉煤加压气化装置（共4台航天炉，合成氨产能1 200 kt/a），设计以神木煤为原料，为节约生产成本及拓展航天炉对煤种的适应性，对晋城矿区赵庄矿“三高”煤和成庄矿“三高”煤煤质特性进行分析，并开展添加一定比例助熔剂（石灰石）降低煤灰熔融性温度的技术研究。研究表明，添加一定比例助熔剂（石灰石）可有效降低晋城“三高”煤的灰熔融性温度和改善其粘温特性，从而使晋城“三高”煤能适应航天炉粉煤加压气化技术液态排渣的需求，保证航天炉的安全、稳定运行，并且有利于提升企业的经济效益。
［关键词］ 晋城“三高”煤；航天炉；石灰石；灰熔融性温度；粘温特性；技术经济指标
［中图分类号］ TQ544［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）06-0019-03
0 引 言
晋城“三高”煤的特点是硫含量高、灰分高、灰熔点高，通常认为是非经济性资源，实现晋城“三高”煤的高效、洁净化利用，不但可以解决生态环境问题，还可缓解优质煤的供应压力，又能提升企业的经济效益与可持续发展能力[1]。航天炉粉煤加压气化技术就是煤炭清洁、高效转化的代表性技术之一。河南晋开化工投资控股集团有限责任公司2×600 kt/a合成氨项目有2套航天炉粉煤加压气化装置（共4台航天炉），设计以神木煤为原料，航天炉采用粉煤（干法）进料、液态排渣的运行方式，要求入炉煤的灰熔融性温度在1 500 ℃以下，而晋城“三高”煤灰熔融性温度高于1 500 ℃，从而限制了其用作航天炉原料煤。为节约生产成本、拓展航天炉对其他煤种的适应性（适应航天炉粉煤加压气化技术液态排渣的需求），摸清晋城“三高”煤对航天炉工况的影响因素和程度，我们开展了晋城“三高”煤用作航天炉原料煤的技术研究。工业上常采用添加助熔剂来降低煤灰熔融性温度［2］，以下对我公司开展的晋城“三高”煤添加石灰石助熔剂的试验研究情况进行介绍与总结。
1 试验部分
（1）仪器：101-2EBS干燥箱、KER-1箱式高温炉、KER-100A制样机、FA2004N天平、TQ-3碳氢元素分析仪、SDTGA5000工业分析仪、DTG-60同步热分析仪、高温粘度仪等。
（2）煤种及助熔剂选择：以晋城矿区赵庄矿“三高”煤（简称赵庄煤）和成庄矿“三高”煤（简称成庄煤）作为试验煤样，助熔剂选用石灰石。
（3）煤样的制备：煤样使用小型制样机磨制，经筛分后粒度小于100目，然后分别将质量比为0%、1%、2%、3%、4%、5%的石灰石加入到赵庄煤和成庄煤煤样中，混合均匀，制得添加有石灰石助熔剂的煤样。
（4）煤灰熔融性测定：常用的方法是角锥法，本研究依据角锥法［ 遵循《煤灰熔融性的测定方法》（GB/T 219—1996）］进行测定。
2 结果与讨论
2.1 煤质分析
选用晋城矿区赵庄煤和成庄煤作为原料煤，以石灰石作为助熔剂，对煤灰熔融性温度的变化情况进行研究。其煤质分析结果见表1，煤样灰成分分析见表2，煤灰熔融性温度见表3。可以看出：赵庄煤和成庄煤为中等固定碳、水分和挥发分很低、灰分较高的无烟煤；煤灰的主要成分为SiO2和Al2O3（合计占比约85%），CaO和Fe2O3含量较低（合计占比约8%），因此煤灰熔融性温度较高，流动温度（FT）高于1 510 ℃，熔渣的粘度较大；按照《煤灰流动温度（FT）分级》（MT/T 853.2—2000）划分，赵庄煤和成庄煤煤灰都属于高流动温度灰，不适应航天炉液态排渣的需求。
2.2 助熔剂对煤灰熔融性温度的影响
煤样在添加不同比例的石灰石后，煤样中石灰石的添加量（质量分数）与煤灰流动温度（FT）的关系如图1所示。
更多内容详见《中氮肥》2018年第6期