本發(fā)明屬于煤能源清潔利用領(lǐng)域，具體涉及一種降低原料煤灰熔融性溫度的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)我國(guó)富煤、缺油、少氣的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，推進(jìn)潔凈煤技術(shù)產(chǎn)業(yè)化是我國(guó)的長(zhǎng)期任務(wù)。其中煤氣化是煤炭清潔高效利用轉(zhuǎn)化的核心技術(shù)，主要有粉煤氣化和水煤漿氣化兩種。我國(guó)原料煤儲(chǔ)量非常大，但是適合水煤漿氣化使用的煤種不多，特別是在新疆，煤資源豐富，但是適合潔凈煤氣化技術(shù)(水煤漿氣化)使用的煤種不多，并且煤質(zhì)不穩(wěn)定。在煤氣化工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，判別原料煤是否適用于潔凈煤氣化技術(shù)的應(yīng)用，通常采用原料煤灰的流動(dòng)溫度(FT)、溫粘特性等作為判別依據(jù)。
在氣化爐內(nèi)原料煤發(fā)生反應(yīng)后，原料煤的灰分在高溫下為液態(tài)排出，即“液態(tài)排渣”。液態(tài)排渣在操作溫度高于所使用煤種的灰的流動(dòng)溫度，使灰渣處于熔融狀態(tài)，以便灰渣呈液態(tài)形式排出氣化爐燃燒室。但在實(shí)際操作過(guò)程中，由于煤質(zhì)不穩(wěn)定，灰熔點(diǎn)波動(dòng)較大，氣化爐中液態(tài)灰渣排渣困難，以及爐壁襯受高溫液態(tài)煤灰渣侵蝕的問(wèn)題，從而導(dǎo)致工業(yè)成本的提高。
針對(duì)以上問(wèn)題，解決的方法有提高操作溫度、或加入一些助熔劑，如砂子、氧化鈣、二氧化硅等。但是，考慮到氣化爐中耐火磚的壽命及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，氣化爐內(nèi)的操作溫度不宜過(guò)高，對(duì)于采用耐火磚襯里的水煤漿氣化爐，一般要求煤灰渣的流動(dòng)溫度(FT)小于1350℃，因此不能較好的解決以上問(wèn)題，還限制了高灰熔點(diǎn)煤種在潔凈煤氣化技術(shù)中的應(yīng)用；或是加入一些助熔劑，但是助熔劑用量不足時(shí)達(dá)不到降低煤灰熔融性溫度的作用，用量過(guò)多時(shí)又會(huì)對(duì)煤灰的其他性能造成影響，例如會(huì)提高液態(tài)灰渣的黏度，液態(tài)灰渣不易流動(dòng)，不適宜氣化，并且灰渣粘溫特性差會(huì)影響設(shè)備的正?？刂?，損害設(shè)備，降低設(shè)備的使用壽命，會(huì)提高成本。
有鑒于此，有必要提出一種降低煤灰熔融性溫度的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種降低煤灰熔融性溫度的方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需使用助熔劑，還可以拓展水煤漿氣化原料煤的煤種。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種降低煤灰熔融性溫度的方法，包括以下步驟：
將灰熔點(diǎn)大于1300℃的原料煤粉碎，過(guò)直徑為10mm的篩，得煤1；
將灰熔點(diǎn)小于1200℃的原料煤粉碎，過(guò)直徑為10mm的篩，得煤2；
將煤1和煤2混合均勻；
其中，煤1和煤2的質(zhì)量比為1:1-4。
進(jìn)一步的，所述灰熔點(diǎn)小于1200℃的原料煤有1-2種。
進(jìn)一步的，所述灰熔點(diǎn)大于1300℃的原料煤由1-2種。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種混煤，該混煤由上述方法制備得到，其具有煤質(zhì)比較穩(wěn)定，灰熔融性溫度比較低的優(yōu)點(diǎn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明采用不少于兩種不同灰熔點(diǎn)的原料煤按比例均勻混合，灰熔點(diǎn)較低的原料煤與灰熔點(diǎn)較高的原料煤相比，含有的氧化鎂、氧化鈣、三氧化二鐵的含量較高，二氧化硅和三氧化二鋁的含量較少，當(dāng)兩種不同灰熔點(diǎn)的原料煤按一定比例均勻混合后，混煤中氧化鎂、氧化鈣、三氧化二鐵的含量比灰熔點(diǎn)較高的原料煤低，在燃燒過(guò)程中，氧化鎂和二氧化硅形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，氧化鈣和二氧化硅形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，三氧化二鐵在還原氣氛下被還原為氧化亞鐵，氧化亞鐵與灰渣中的二氧化硅和三氧化二鋁形成低熔點(diǎn)的共熔物，降低煤的灰熔融性溫度。
2、本發(fā)明所述的混煤，無(wú)需添加助熔劑，采用不同灰熔點(diǎn)的原料煤，不會(huì)影響混煤的粘溫特性，從而降低煤的灰熔融性溫度，并且兩種煤都可進(jìn)行煤氣化，從而節(jié)約成本。
3、本發(fā)明所述的混煤，煤質(zhì)比較穩(wěn)定，灰熔融性溫度較小，并且可以有效利用高灰熔點(diǎn)煤種，擴(kuò)展適用于水煤漿氣化使用的煤種。
4、本發(fā)明所述的混煤，灰熔融性溫度較小，所需操作溫度要求低，液態(tài)灰渣堵塞現(xiàn)象明顯減少，從而可提高防火磚的使用壽命，降低消耗，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述混煤的粘溫特性圖。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明一種降低煤灰熔融性溫度的方法，達(dá)到預(yù)期發(fā)明目的，以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種降低煤灰熔融性溫度的方法，其具體實(shí)施方式，結(jié)構(gòu)，特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。在下述說(shuō)明中，不同的“一實(shí)施例”或“實(shí)施例”指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí)施例中的特定特征，結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
在詳細(xì)闡述本發(fā)明一種降低煤灰熔融性溫度的方法之前，有必要對(duì)本發(fā)明中提及的組分、以及測(cè)試項(xiàng)目做進(jìn)一步說(shuō)明，以達(dá)到更好的效果。
原料煤是指從地上或地下采掘出的毛煤經(jīng)篩選加工去掉矸石、黃鐵礦等后的煤。
混煤就是指把各種不同種類不同性質(zhì)不同使用方法的煤混合在一起而形成的一種混合煤。這種混合煤多用于使煤在使用中達(dá)到各自的最佳功效而混合的。
煤灰熔融性是煤灰在高溫下達(dá)到熔融狀態(tài)的溫度，主要包括4個(gè)溫度值：變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動(dòng)溫度(FT)。一般以煤灰軟化的溫度ST作為衡量煤灰熔融性的指標(biāo)，即灰熔點(diǎn)。在煤氣化用煤中，煤灰的流動(dòng)溫度通常是判別該煤種是否適合于氣化用煤的重要指標(biāo)。對(duì)于液態(tài)排渣爐，要求燃用灰熔融性溫度較低的煤，以保證灰渣能以熔融狀排出。
粘溫特性是指煤的灰分在不同溫度下熔融時(shí)，液態(tài)灰渣所表現(xiàn)的流動(dòng)性。灰渣粘溫特性差對(duì)裝置的影響：((1)激冷室積灰，影響激冷室的正常操作；(2)爐磚損耗大；(3)有效工藝氣含量低；(4)下降管損壞大；(5)出口工藝氣溫度高。熔渣流動(dòng)狀態(tài)良好時(shí)粘度為25Pa.s＝25000cp，這時(shí)熔渣易于流動(dòng)。
煤灰的熔融特性以及粘溫特性不僅與灰的成分有關(guān)，還與燃燒過(guò)程中灰中各成分之間的相互作用有關(guān)。原料煤中影響煤灰熔融性的成分以及相互作用：
三氧化二鋁，又名氧化鋁，化學(xué)式為Al2O3，為堿性氧化物，熔點(diǎn)是2050℃。三氧化二鋁是灰渣熔點(diǎn)升高、黏度變差的主要成分。三氧化二鋁含量越高，煤灰的流動(dòng)溫度越高；
二氧化硅，無(wú)色，常溫下為固體，化學(xué)式為SiO2，酸性氧化物，不溶于水，不溶于酸，能和熔融堿類起作用，熔點(diǎn)為1650(±50)℃。二氧化硅是煤灰成分中含量最高的組分，使煤的灰熔融特性變差，黏度升高，但它與其它的組分(例如：氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵)可以形成低熔點(diǎn)的物質(zhì)。
三氧化二鐵，別名氧化鐵、燒褐鐵礦、燒赭土、鐵丹、鐵紅、紅粉、威尼斯紅，化學(xué)式為Fe2O3，堿性氧化物，熔點(diǎn)為1565℃。氧化鐵也是降低灰熔融性溫度及灰渣黏度的組分，因?yàn)檠趸F在還原氣氛下被H2或CO還原為氧化亞鐵，氧化亞鐵與灰渣中的二氧化硅和三氧化二鋁形成低熔點(diǎn)的共熔物，降低煤的灰熔融性溫度。
氧化鈣，是一種無(wú)機(jī)化合物，它的化學(xué)式是CaO，俗名生石灰；是堿性氧化物，熔點(diǎn)為2572℃。氧化鈣是降低灰熔融性溫度的組分，與二氧化硅形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽。但是其含量過(guò)多時(shí)，析出氧化鈣單體，反而使灰熔融性溫度升高，黏度增大。
氧化鎂，化學(xué)式為MgO，是鎂的氧化物，一種離子化合物，熔點(diǎn)為2852℃。氧化鎂含量一般很少，氧化鎂可以和二氧化硅形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，起到降低灰融熔性溫度的作用。
硅酸鹽指由硅和氧組成的化合物(SixOy)，有時(shí)亦包括一或多種金屬和或氫。它亦用以表示由二氧化硅或硅酸產(chǎn)生的鹽。
本發(fā)明采用測(cè)定煤灰熔融性執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T219-2008煤灰熔融性測(cè)定方法。測(cè)試方法為：使混煤完全灰化并用瑪瑙研缽研細(xì)至0.1mm以下，制成一定尺寸的三角錐體，在一定的氣體介質(zhì)中，以一定的升溫速度加熱，觀察灰錐在受熱過(guò)程中的形態(tài)變化，觀測(cè)并記錄它的四個(gè)特征灰熔融性溫度：變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動(dòng)溫度(FT)。一般以煤灰軟化的溫度ST作為衡量煤灰熔融性的指標(biāo)，即灰熔點(diǎn)。
變形溫度，根據(jù)灰錐的狀態(tài)變化，當(dāng)錐體尖端或棱開始變圓或彎曲時(shí)的溫度，簡(jiǎn)稱DT。
軟化溫度，是指將灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形時(shí)的溫度，簡(jiǎn)稱ST。
半球溫度，灰熔融性測(cè)定中煤灰錐形變到近似半球形，即灰樣高度約等于底長(zhǎng)一半時(shí)的溫度，簡(jiǎn)稱HT。
流動(dòng)溫度，灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層時(shí)的溫度，簡(jiǎn)稱HT。
本發(fā)明的方法特別適用于煤灰熔融性溫度較高的煤種。利用本方法在后，變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動(dòng)溫度(FT)的變化趨勢(shì)通常是一致的。
在了解上述相關(guān)材料以及測(cè)試項(xiàng)目后，下面將結(jié)合具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明一種降低煤灰熔融性溫度的方法做進(jìn)一步的詳細(xì)介紹：
實(shí)施例1.
原料準(zhǔn)備：
原料煤1：選用西溝煤，其灰熔點(diǎn)大于1300℃。粉碎西溝煤后，其直徑小于10mm；稱取50kg。
原料煤2：選用神華煤中的煙煤，其灰熔點(diǎn)小于1200℃。粉碎煙煤后，其直徑小于10mm；稱取50kg。
具體制備方法如下：
1、按照原料準(zhǔn)備的稱取原料煤1和原料煤2；
2、通過(guò)雙軸混合機(jī)，將原料煤1和原料煤2混合均勻，即可得到混煤。
表1混煤測(cè)試數(shù)據(jù)
由表1和圖1可知，本實(shí)施例所述的混煤提供的煤樣屬于低灰、低硫高熱值煤炭，粘溫特性測(cè)定顯示熔渣流動(dòng)狀態(tài)良好(粘度小于25000cp)對(duì)應(yīng)的溫度為1164.7℃，符合水煤漿氣化使用要求(＜1350℃)。
本實(shí)施例所述的一種降低煤灰熔融性溫度的方法，工藝簡(jiǎn)單，不含有助熔劑，并且可以有效利用高灰熔點(diǎn)煤種；采用三種不同灰熔點(diǎn)的原料煤按比例均勻混合，相互“取長(zhǎng)補(bǔ)短”，發(fā)揮各煤種的優(yōu)點(diǎn)，使配出的混煤在綜合性能上達(dá)到較佳性能；根據(jù)其制備出的混煤，煤質(zhì)比較穩(wěn)定，灰熔融性溫度較??；還可以降低氣化爐的操作溫度，降低消耗，提高煤氣化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
實(shí)施例2.
原料準(zhǔn)備：
原料煤1：選用西溝，其灰熔點(diǎn)大于1300℃。粉碎煤后，其直徑小于10mm；稱取400kg。
原料煤2：選用神華寬溝煤，其灰熔點(diǎn)小于1200℃。粉碎煤后，其直徑小于10mm；稱取600kg。
具體制備方法如下：
1、按照原料準(zhǔn)備的稱取原料煤1和原料煤2；
2、通過(guò)雙軸混合機(jī)，將原料煤1和原料煤2混合均勻，即可得到混煤。
本實(shí)施例的混煤采取4組樣品進(jìn)行測(cè)試。
表2混煤測(cè)試數(shù)據(jù)
由表2可知，本實(shí)施例所述的混煤提供的煤樣屬于低灰、低硫高熱值煤炭，流動(dòng)溫度小于1350℃，并且小于1200℃，符合煤對(duì)流動(dòng)溫度的要求。
本實(shí)施例所述的一種降低煤灰熔融性溫度的方法，工藝簡(jiǎn)單，不含有助熔劑，并且可以有效利用高灰熔點(diǎn)煤種；采用三種不同灰熔點(diǎn)的原料煤按比例均勻混合，相互“取長(zhǎng)補(bǔ)短”，發(fā)揮各煤種的優(yōu)點(diǎn)，使配出的混煤在綜合性能上達(dá)到較佳性能；根據(jù)其制備出的混煤，煤質(zhì)比較穩(wěn)定，灰熔融性溫度較??；還可以降低氣化爐的操作溫度，降低消耗，提高煤氣化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
實(shí)施例3.
原料準(zhǔn)備：
原料煤1：選用哈密煤和甘溝煤，其灰熔點(diǎn)大于1300℃。粉碎煤后，其直徑小于10mm；哈密煤和甘溝煤各稱取10kg。
原料煤2：選用神華煤，其灰熔點(diǎn)小于1200℃。粉碎煤后，其直徑小于10mm；稱取80kg。
具體制備方法如下：
1、按照原料準(zhǔn)備的稱取原料煤1和原料煤2
2、通過(guò)雙軸混合機(jī)，將原料煤1和原料煤2混合均勻，即可得到混煤。
本實(shí)施例的混煤采取3組樣品進(jìn)行測(cè)試。
表3混煤測(cè)試數(shù)據(jù)
由表3可知，本實(shí)施例所述的混煤提供的煤樣屬于低灰、低硫高熱值煤炭，流動(dòng)溫度小于1350℃，并且小于1200℃，符合煤對(duì)流動(dòng)溫度的要求。
本實(shí)施例所述的一種降低煤灰熔融性溫度的方法，工藝簡(jiǎn)單，不含有助熔劑，并且可以有效利用高灰熔點(diǎn)煤種；采用三種不同灰熔點(diǎn)的原料煤按比例均勻混合，相互“取長(zhǎng)補(bǔ)短”，發(fā)揮各煤種的優(yōu)點(diǎn)，使配出的混煤在綜合性能上達(dá)到較佳性能；根據(jù)其制備出的混煤，煤質(zhì)比較穩(wěn)定，灰熔融性溫度較?。贿€可以降低氣化爐的操作溫度，降低消耗，提高煤氣化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
以上所述，僅是本發(fā)明實(shí)施例的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作任何形式上的限制，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍內(nèi)。