[发明专利]一种降低煤灰熔融温度的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤能源清洁利用领域，特别涉及一种降低煤灰熔融温度的方法。

背景技术

我国能源结构的特点是富煤、缺油、少气。能源结构决定了发展洁净煤技术的地位，其中煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术。

目前已工业化的1000t/d以上的煤气化技术主要采用气流床技术，气流床的特点决定了其有提高温度、增加压力强化混合的最大潜力。而气流床气化炉的排渣方式均采用“液态排渣”，即操作温度一般高于所烧煤种的灰熔点，使灰渣处于熔融状态，以便灰渣呈液态形式排出气化炉。操作温度高于煤灰熔点时，水冷壁上熔渣较为光滑，孔隙率较低，覆盖面积更大，挂渣效果好。与固态排渣法相比，液态排渣气化有许多优点：气化强度高；生产能力大；碳转化率和气化效率高；粗煤气中有效气组分高。但在实际操作过程中会经常遇到炉壁衬受高温液态煤灰渣侵蚀和液态煤灰渣流动不畅而产生的堵渣问题。

在实际工业生产中，判别某一煤种是否适用于气流床气化技术，通常采用煤灰的流动温度(FT)作为判别依据。考虑到气化炉耐火材料、测温元件的寿命及运行的经济性，气化炉内的操作温度不宜控制过高，对于采用耐火衬里(热壁式)的气流床气化炉一般要求煤灰渣的流动温度(FT)小于1350℃，而对于水冷壁衬里(冷壁式)的气流床气化炉一般要求煤灰渣的流动温度(FT)小于1400℃。因此限制了灰熔点较高的煤种在气流床气化技术中的应用。

专利文献CN 1970698 A公开了一种用于降低煤灰熔点的助熔剂，含有CaCO₃、Fe₂O₃、MgCO₃三种组分。专利文献CN 101580751 A公开了一种降低煤灰熔点的助熔剂，包括按重量份计的30-60份的SiO₂和其它不同份量的CaO、Fe₂O₃、MgO，或进一步加入Al₂O₃、Na₂O、K₂O等组分，经过研磨、熔制和粉碎后作为降低煤灰熔点的助熔剂。这两篇专利中公开的助溶剂，不仅未说明其适合的煤种、也未说明其用量范围，且其制作过程较为复杂；助溶剂的用量范围对煤灰熔融温度的降低有着至关重要的作用，用量不足时达不到降低煤灰熔融温度的作用，用量过量时又会对煤灰的其他性能造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于降低煤灰熔融温度的方法，通过该方法能够针对经灰化所得煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物的质量比大于6.5的煤种而选择合适的助熔剂，使原料煤的煤灰熔融温度降低，从而使煤灰熔融温度较高的煤种也能适用于液态排渣的气流床气化技术。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明的降低煤灰熔融温度的方法，包括向原料煤中添加助熔剂的步骤，其中，所述原料煤灰化所得煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物的质量比大于6.5；所述助熔剂的添加量为使原料煤与助熔剂的混合物灰化所得煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物的质量比为1.5-4.5。

优选地，所述助熔剂的添加量为使原料煤与助熔剂的混合物灰化所得煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物的质量比为1.51-3.55。

优选地，所述助熔剂的添加量为使原料煤与助熔剂的混合物灰化所得煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物的质量比为1.51-3.26

优选地，所述助熔剂的添加量为使原料煤与助熔剂的混合物灰化所得煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物的质量比为1.51-1.86。

在本发明中，术语“酸性氧化物”和“碱性氧化物”均为本领域所熟知，具体地，煤灰成分以氧化物的形态表示，通常含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O和TiO₂等，其中本发明中所述酸性氧化物是指煤灰中的SiO₂、Al₂O₃和TiO₂，所述碱性氧化物是指煤灰中的Fe₂O₃、CaO和MgO。

需要说明的是，原料煤中酸性氧化物和碱性氧化物的存在形态不单是氧化物形态，还包括其与金属或无机物形成的稳定形态，例如一些稳定的络合物或盐类，但是在测试分析时以其氧化物的量来表示其含量，这是本领域的常规表示方法。