煤炭气化和燃烧工艺性质.ppt

煤的工艺性质煤的热解煤的黏结与成焦机理煤的黏结性（结焦性）指标煤炭气化和燃烧的工艺性质煤的铝甑低温干馏试验煤的可选性煤的发热量煤炭气化和燃烧的工艺性质为了使气化和燃烧过程顺利进行，需要了解提供气化和燃烧用煤的工艺性质。不同的工艺过程对煤质的要求不同，通常把煤的机械强度、热稳定性、反应活性、着火点、煤灰性质（灰熔点，结渣性和灰粘度）等作为煤炭气化、燃烧有关的工艺性质。这里主要介绍煤的反应性、结渣性和着火点和灰黏度等四个指标。一、煤的反应性1.煤的反应性的定义煤的反应性又称煤的化学活性，是指在一定温度条件下煤与不同气化介质（二氧化碳、氧气、水蒸气）相互作用的反应能力。煤的反应性是气化和燃烧的重要指标。反应性强的煤或焦，在气化、燃烧过程中，反应速度快，效率高。表示煤反应性的方法很多，目前我国采用的是煤对二氧化碳的反应性，以二氧化碳的还原率来表示煤的反应性。2.煤反应性的测定方法（GB/T220—2001）：称取300g粒度在3～6mm的煤样，在规定的条件下干馏处理后，将残焦破碎成粒度为3～6mm的颗粒装入反应管中。将反应管加热至750℃（褐煤）或800℃（烟煤和无烟煤），温度稳定后以一定的流速向反应管中通入CO2，继续以20～25℃/min的升温速度给反应管升温，每隔50℃取反应系统中的气体分析一次，记录结果，直到1100℃为止。如有特殊需要，可到1300℃。-CO2还原率，%；-钢瓶二氧化碳中杂质气体含量，%；CO2——反应后气体中二氧化碳含量，%。实验结束后，将CO2还原率α与相应的测定温度绘成曲线如图5-25所示，一并做为实验结果报出。图5-25煤的反应性曲线煤对CO2的还原率随反应温度的升高而加强。3．煤的反应性和煤质的关系一般煤的反应性随着煤化程度的加深而降低；原因？煤的反应性随煤化程度变化规律，是由于煤焦和二氧化碳的反应性不仅在煤的表面进行，同时也在煤粒内部的微孔内壁上进行。随着煤化程度的增加，煤的孔隙减少，故使反应性降低。到无烟煤阶段，内部孔隙虽有所增加，但由于微细气孔多，二氧化碳难以进入，其反应性较低。煤矿物质含量和组成对其反应性也有影响，当矿物质含量高时，降低了煤中固定碳含量，使反应性降低。而矿物质中的碱金属化合物对碳与二氧化碳的反应起催化作用，使煤的反应性提高。二、煤的结渣性：煤的结渣性是反映煤灰在气化或燃烧过程中成渣的特性。在气化和燃烧过程中，煤中的碳与氧反应，放出热量产生高温使煤中的灰分熔融成渣。渣的形成一方面使气流分布不均，容易产生风洞，造成局部过热，给操作带来一定的困难，结渣严重时还会导致停产；另一方面结渣后煤块被熔渣包裹，煤中碳未完全反应就排出炉外，增加了碳的损失。为了避免结渣，保证生产正常进行，往往通入适量的水蒸气，以降低反应层的温度，但这样会使煤气质量和气化效率下降。煤的结渣性测定要点（GB/T1572—2001）：称取一定质量的粒度为3～6mm的煤样，放入预先加热到800～850℃煤结渣性测定仪中，同时鼓入一定流速的空气使之气化（或燃烧）；待煤样燃尽后，取出冷却并称重。过筛，算出粒度大于6mm的灰渣质量占总灰渣质量的百分数作为煤的结渣率。计算公式如下：-结渣率，%；-粒度大于6mm的灰渣质量，g；-灰渣总质量，g。三、煤的燃点煤的燃点也叫煤的着火点、临界温度或着火温度。它是指煤在空气中加热开始燃烧的温度。煤的着火点可判断煤的氧化程度和发生自燃的倾向。煤的着火点随煤化程度的加深而升高。煤受到轻微氧化后，其着火点明显降低。四、煤灰的黏度1.概念指煤灰在高温熔融状态下流动时的内摩擦系数，其单位为帕斯卡·秒（Pa·s）或泊（P）。煤灰的黏度可以表征煤灰在熔融状态时的流动特性，是气化用煤和动力用煤的重要指标。2.煤灰黏度的测定方法将煤灰制成直径约10mm的小球，干燥后待高温炉加热到一定温度后开始逐个投放灰球，当灰球在坩埚内达到熔融状态时，将黏度计转子浸入熔体中以一定速度旋转，使熔体和转子之间产生相对运动，以降温测定方式，从最高温度开始，每隔20～50℃测定一个温度点相对应的黏度值(Pa·s)，直至达到凝固时对应的最大黏度值时，结束测量。3.煤灰黏度与煤灰成分的关系煤灰成分中，影响灰黏度的主要成分是二氧化硅、氧化铝、三氧化二铁、氧化钙及氧化镁。试验表明，煤灰中随二氧化硅和氧化铝含量的增加，其最高黏度值显著增大，即二氧化硅和氧化铝含量增高能够提高灰的黏度；而随三氧化二铁、氧化钙及氧化镁或氧化钠含量的增加，其最高黏度值