一种降低煤灰熔融温度的方法技术

本发明专利技术提供了一种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，原料煤灰化所得煤灰中酸性氧化物与碱性氧化物的质量比大于6.5；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酸性氧化物与碱性氧化物的质量比为1.5-4.5。本发明专利技术的方法具有突出的适用性，且对具体工业用煤有实际的指导意义，尤其适用于酸性氧化物与碱性氧化物的质量比大的煤种；从调节煤灰的灰成分比例入手，可根据不同原料煤的不同灰成分调节助熔剂的添加量，灵活性高、适用性广；助熔剂来源广泛、成本低廉，不会明显增加生产成本；该方法简单易行，助熔剂可与原料煤同时进行工业研磨，混合均匀，适用于水煤浆和干煤粉气化的气流床技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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CN1970698A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CN101580751A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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：本专利技术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。在本专利技术中，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，其中本专利技术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。优选地，所述助熔剂的添加量为原料煤质量的1-10wt％。优选地，所述助熔剂选自CaO、Fe2O3和MgO中的至少一种，或者以CaO、Fe2O3和MgO中的至少一种为主要成分的物质，或者CaO、Fe2O3和MgO中的至少一种的稳定络合物或者盐类，或者煅烧分解成或制得CaO、Fe2O3和MgO中的至少一种的物质，例如白云石、黄铁矿等。优选地，所述助溶剂为CaO或CaCO3。优选地，助溶剂为CaO时，CaO的添加量为原料煤质量的1-8wt％。原料煤的煤灰质量一般为原料煤质量的10-20wt％。优选地，原料煤的煤灰质量为原料煤质量的15wt％时，CaO的添加量为原料煤质量的1.5-6wt％。煤灰中CaO的含量变化很大。一般情况下，我国煤灰中的CaO含量大部分在10wt％以下，少部分在10-30wt％之间，极少数的在30wt％以上。由于煤灰中一般SiO2含量比较高，而CaO是碱金属氧化物，所以在高温条件下，CaO能与足够的SiO2反应形成复合硅酸盐，因此CaO能在适当范围内有效降低煤灰熔融性温度。而以CaO为主要成分的物质，或者CaO的稳定络合物或盐类，或者高温下易分解或制得CaO的物质，均能在高温时起到与CaO一样的作用。同样地，Fe2O3和MgO的情况也是这样。所述的“煤灰熔融温度”具有本领域公知的含义，其并不是确定的温度点值，而是温度范围，是指煤灰在高温条件下软化、熔融、流动时的温度特性，是动力用煤和气化用煤的重要指标，包括变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)。在动力用煤中，一般以煤灰软化温度做为衡量煤灰熔融特性的指标。但在煤气化用煤中，煤灰的流动温度通常是判别该煤种是否适合于气化用煤的重要指标。本专利技术的方法适特别适用于煤灰熔融温度较高，即煤中酸性氧化物与碱性氧化物的质量比较高的煤种。利用本方法在加入助熔剂后，变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)的变化趋势通常是一致的。在实际应用中，可根据实际需要选择采用哪个或哪几个温度做为主要的参考温度。本专利技术将流动温度(FT)做为参考温度。优选地，所述助溶剂为白云石。白云石，化学成分为CaMg(CO3)2，高温煅烧下可生成CaO和MgO。优选地，所述助溶剂为大理石或者石灰岩中的任一种。大理石是重结晶的石灰岩，主要成分是CaCO3；石灰岩在高温高压下变软，并在所含矿物质发生变化时重新结晶形成大理石。优选地，将所述助熔剂研磨至粒径小于0.2mm。本专利技术的有益效果在于：1、采用本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低煤灰熔融温度的方法，其特征在于，所述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。

【技术特征摘要】
1.一种降低煤灰熔融温度的方法，其特征在于，所述方法包括向原
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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助熔剂的添加量
为原料煤质量的1-10wt％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述助熔剂选自
CaO、Fe2O3和MgO中的至少一种，或者以CaO、Fe2O3和MgO中的至
少一种为主要成分的物质，或者CaO、Fe2O3和MgO中的至少一种的稳
定络合物或者盐类...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨英，杨磊，夏支文，马乐波，井云环，杨帅，刘春萌，罗春桃，袁炜，潘强，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，神华宁夏煤业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11