Texaco气化工艺的可选原料范围比较广,理论上可以气化大部分煤种,并且可以气化石油焦、煤液化残渣、半焦、沥青、等原料,1987年后又开发了气化可燃生活垃圾、可燃工业废料的技术。
Texaco气化法属于气流床,液态排渣的加压煤气化技术.在工业生产中要求煤种低灰熔点、低灰分含量,并受限于能够制备适宜水煤浆。简单的说,无煤烟由于其反应活性低,碳转化率低,可磨指数小不适宜于水煤浆加压气化工艺。而褐煤由于内在水份含量较高,内孔表面大,在成浆时煤粒上吸附的水量过多,在水煤浆浓度相同的条件下,自由流动的水相对减少,以致流动性较差,若在相同的流动性的条件下,煤浆浓度相对的低,即褐煤的成浆性差,故褐煤不宜作为水煤浆加压气化的原料.相比较而言高反应活性、高挥发性烟煤更适宜于水煤浆加压气化。但即使是烟煤如果灰熔融温度>1400℃或灰渣的粘度过高,也不宜选作Texaco气化工艺用煤.所以Texaco水煤浆加压气化工艺对煤品质也有选择适应性的问题.本文将就这个问题作一个简单讨论.
1. Texaco气化工艺要求的煤质主要指标
煤的反应活性、成浆性、灰融点是衡量原煤是否适宜的主要指标,同时还应注意到煤灰流动温度和粘温特性等等.公认的煤质适应性主要指标如下:
(1)发热量25MJ/kg,越高越好。发热量与煤的可燃组分有关,热值越高每千克煤产有效气量就越大,要产相同数量的有效气的煤耗就越低。
(2)灰熔点控制在1149~1482℃的范围内为宜,过高或过低都有缺点。灰熔点与其矿物质组成有关,后面将详细探讨。
(3)煤中灰量小于13%,越低越好. 煤中灰分含量越多,总发热量就低,成浆性也较差,而且在气化过程中灰分要消耗反应热,灰含量每增加1%,则氧耗增加0.7%~0.8%,煤耗增大1.3%~1.5%,生产成本大幅度上升,同时还会增加渣对耐火砖的侵蚀和磨损,也会对后系统黑水处理造成管件磨损、结垢或堵塞。
(4)总水份和内在水份越低越好.其主要影响在于煤的成浆浓度随着内在水份的含量增大而降低,内在水份低的煤易于制取高浓度水煤浆.随着水煤浆浓度的提高,煤气中有效气体成份增加,气化效率提高,氧气耗量下降.
(5)固定碳含量高及有效成分多,它能增加煤产率
(6)挥发份含量高有利于煤的气化和碳转化率的提高,但是挥发份含量高的煤容易自然,给储煤带来一定麻烦。
(7)液态渣粘温特性要能满足正常的液态排渣。最佳灰渣流动黏度对应的温度为最佳操作温度。大多数研究机构认为最佳黏度应控制在15~40Pa•s之间。
(8)煤中对环境和设备有害元素硫、氯、砷、磷、汞、氟等含量越低越好
(9)一般要求煤种的哈氏可磨指数在50~60以上。煤的可磨指数决定于煤的岩相组成、矿物质含量、矿物质分布以及美的变质程度。可磨指数越大煤越易被磨碎,有利于制备高浓度水煤浆,并降低磨煤电耗。
(10)煤的化学活性高有利于气体质量、产气率和碳转化率的提高。煤的化学活性是指煤在一定温度下与二氧化碳、水蒸气或氧气反应的能力。我国采用二氧化碳介质与煤进行反应,测定二氧化碳被还原成一氧化碳的能力。它与煤的碳化程度、灰分组成、粒度大小以及反应温度等因素有关。由气流床的特性可知,煤粒在气化炉内的停留时间只有3~10s,这就要求煤粒以很快的速度反应才能达到较高的碳转化率. Texaco气化工艺要求原料煤有较高的反应活性,才能使气化反应瞬间完成.在引入了纯氧作为气化剂(通常纯度都在90℅以上)提高了反应温度,以此得到较高的碳转化率.....