0 引 言
褐煤储量占全世界煤炭总储量的20%,我国的褐煤占煤炭总储量的17%。过去对褐煤的开发利用不够充分,当前全球能源状况日趋紧张,如何充分、有效、合理地利用褐煤已经成为有待深入研究的世界性课题。国家发改委、科技部已将“发展褐煤气化技术,利用褐煤生产甲醇等化工产品”列为2007年颁布的《中国节能技术政策大纲》中的重要项目之一。
单纯从褐煤气化可能性上看,现有典型的块煤/型煤移动床气化技术(如Lurgi,BGL)、碎煤流化床气化技术(如恩德炉,Winkler,HTW)和粉煤气流床气化技术(如GE单喷嘴水煤浆气化,华东理工大学等单位的四喷嘴水煤浆气化,Shell多喷嘴干煤粉气化和GSP单喷嘴干煤粉气化等)都可用于气化褐煤,但在适用性方面又各有特点。
1 按煤种特征考虑
选择的煤气化技术要适用于拟定的褐煤煤种,应能够比较容易地将褐煤气化。
由西北化工研究院试验测定的某褐煤的工业分析、元素分析、灰组成分析、灰熔点、化学反应活性数据分别见表1~5。试验测定该褐煤可磨指数HGI为86,发热量Qb.ad为16910 kJ/kg,原煤最高成浆浓度为44%。另外,没有针对该煤种进行煤、灰的粘接性试验;作为参考,从煤矿勘探时得到的数据得知,该煤质不稳定,灰分、发热量等指标高、低数据相差2~3倍。
可以看出,该煤种褐煤水分含量高、灰分含量高、挥发分含量高、固定碳含量低、发热量低、热稳定性差、反应活性好、机械强度低、可磨性好、成浆浓度低、灰熔点低、煤质不稳定。
1.1 水分、固定碳与发热量
作为无益成分,褐煤中的水分含量对不同的煤气化技术影响程度不一样。对水煤浆气化来说,煤中水分尤其是内水含量越高,成浆性能越差。在水煤浆浓度相同的条件下,煤浆的表观粘度较大,以致流动性较差。若要使其达到较好的流动性,则煤浆浓度一般较低。煤中水分含量越大,磨煤操作时越容易溢浆,添加剂的选择余地越小,添加剂消耗越大。加之该褐煤固定碳含量和发热量低,不仅单位有效气体的煤耗高,同时由于水分蒸发消耗了过多的热量,气化炉内热量也难以达到平衡。现该褐煤原煤的最高成浆浓度仅为44%,显然太低。如果不能采取有效措施将制浆浓度提高到一定程度(至少应在55%~57%甚至以上,起码需要能够维持气化炉内正常的氧化反应、气化反应等的进行,维持热量....