一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法技术

一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，对煤样进行灰化处理，分析煤灰的化学组成；当煤灰为A/B≥6.72的酸性灰时，通过加入碱性物质调整为中性灰；其中，A表示SiO

【技术实现步骤摘要】
一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法
本专利技术属于煤气化领域，特别涉及一种煤灰FT快速、高效调控的方法。
技术介绍
煤气化是煤炭资源高效、清洁利用的重要方式，同时也是煤化工产业发展的基础。现阶段，气流床气化技术因其转化率高、生产量大等优点，现已成为主要的发展方向。但与此同时，受制于气化室操作空间的限制，气流床气化的时间一般都在“秒级”，因此，气流床气化的强度相较于固定床气化和流化床气化的强度要高出几倍甚至是几十倍。为了有效弥补煤颗粒气化停留时间短造成气化反应不充分的缺点，气流床气化技术均采用细粉煤进行(一般粒径小于100μm，以增加气化反应的接触面积)和较高的气化反应温度高(一般在1300℃～1500℃，以增大反应速率)。在气流床粉煤及高温的秒级气化条件下，不同煤种的有机质气化反应性对气流床气化的影响几乎无差别，反而是煤中无机矿物质(煤灰)对气流床气化的影响更为显著。造成煤灰对气流床气化有显著影响的原因是气流床气化炉的操作温度较高，灰渣需通过液态排渣的方式进行外排。目前，不论是国外的GE、GSP、Shell，还是国内的航天炉、多元料浆、对置式多喷嘴等气流床气化炉，在大规模工业生产中均采用液态排渣的方式进行。现如今，已将煤灰的熔融特性视为气流床气化用煤的一个重要指标。大量的研究表明：煤灰的熔融特性与其灰成分之间有着密切的联系，且灰中的化学组成主要包括SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、Na2O、K2O、TiO2等物质。在高温下，煤灰中的各个化学组成之间会发生一系列复杂的物理及化学反应，同时会形成复杂的结晶体以及玻璃态的无定型物质，最终导致煤灰没有一个固定的熔点温度，而是一个熔融的温度范围。煤灰的熔融特性(AFT)通常用四个温度点来表示，即变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)、以及流动温度(FT)，其中，在气流床气化中主要以FT作为参考指标。在实际的气流床气化炉生产中，灰的液态渣会在气流拖曳以及重力的共同作用下以熔融状态进入激冷室。在此过程中，如果操作温度远高于煤灰FT，会造成灰渣的流动性变强，进而引发对耐火衬里材料的冲刷与侵蚀，最终使得气化炉使用寿命的缩短；与此同时，如果操作温度接近或低于煤灰FT，又会造成灰熔浆的粘度增高，进而产生炉内结渣，甚至是堵塞的情况，最终造成气化炉的停车。为此，学者们基于煤灰的化学组成，对FT进行了大量的研究工作。在前期，学者们主要采用数据的回归分析法在煤灰组成与FT之间建立预测关系。但由于煤灰组成较为复杂且各组分的含量差异较大，使得煤灰FT与灰成分之间一般都呈现出非线性的关系且这种关系难以被数理公式进行有效表述。此外，煤灰各组成在不同的煤样中存在着不同的赋存形态以及高温下不同的晶态演化行为，进一步增加了对煤灰FT预测的难度，从而造成了数据回归出的经验关系式在实际使用时存在预测精度差、适应性不强的局限性。近年来，学者们为了更为精准的通过煤灰组成预测出其FT，尝试通过以人工神经网络为代表的智能算法在煤灰组成与FT之间建立了预测关系，但由于传统人工神经网络存在黑箱操作、结果解释性差、无法进行准确数理描述等缺点，造成了其实际调控的效果不够理想。因此，如何快速、高效的预测出FT，对气流床床气化液态排渣工艺的安全稳定运行具有十分重要的现实实用意义。
技术实现思路
为了有效的克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种快速、高效调控煤灰FT的方法，该方法不仅具有方法简便的优点，而且还可以根据不同气化炉的要求直接进行精确调控(如配煤类型与比例、助剂添加类型与比例等)。为实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案实现：一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，对煤样进行灰化处理，分析煤灰的化学组成；当煤灰为A/B≥6.72的酸性灰时，通过加入碱性物质调整为中性灰；其中，A表示SiO2、Al2O3与TiO2的总质量，B表示CaO、Fe2O3、MgO、K2O与Na2O的总质量；当煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰时，通过调控(mAl2O3+mTiO2)/B对煤灰FT进行调控；当煤灰为A/B<0.96的碱性灰时，通过调控(mCaO+mMgO)/A对煤灰FT进行调控。本专利技术进一步的改进在于：碱性物质为Fe2O3、CaO、MgO、K2O与Na2O中的一种或多种或者是碳酸盐。本专利技术进一步的改进在于：碳酸盐为Fe2(CO3)3、CaCO3、MgCO3、K2CO3与Na2CO3中的一种或多种。本专利技术进一步的改进在于：当煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰时，FT＝136*(mAl2O3+TiO2)/B+1143.9。本专利技术进一步的改进在于：当煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰时，通过调控(mAl2O3+mTiO2)/B对煤灰FT进行调控的具体过程为：在煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰的前提下，向煤灰中加入Al2O3与TiO2中的一种或两种。本专利技术进一步的改进在于：当煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰时，通过调控(mAl2O3+mTiO2)/B对煤灰FT进行调控的具体过程为：在煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰的前提下，增加CaO、Fe2O3、MgO、K2O与Na2O中的一种或几种。本专利技术进一步的改进在于：当煤灰为A/B<0.96的碱性灰时，FT＝116.81*(mCaO+MgO)/A+1122.3。本专利技术进一步的改进在于：当煤灰为A/B<0.96的碱性灰时，通过调控(mCaO+MgO)/A对煤灰FT进行调控的具体过程为：在煤灰为A/B<0.96的碱性灰的前提下，向煤灰中加入CaO与MgO中的一种或两种。本专利技术进一步的改进在于：当煤灰为A/B<0.96的碱性灰时，通过调控(mCaO+MgO)/A对煤灰FT进行调控的具体过程为：在煤灰为A/B<0.96的碱性灰的前提下，向煤灰中加入SiO2、Al2O3与TiO2中的一种或几种。与目前现存的技术相比，本专利技术具有以下显著的有益效果：(1)针对现阶段缺乏快速、高效调控煤灰FT的痛点，本专利技术采取煤灰分类处理结合关键因素调控的方法有效的实现了煤灰FT快速、高效调控的目标，凸显了本专利技术的针对性。(2)在快速、高效调控煤灰FT的操作中，本专利技术可采用配煤或者添加助剂再或者配煤联合添加助剂调节等多种调整混合灰样化学组成的方式进行，这凸显了本专利技术的易操作性。(3)本专利技术还可根据气化炉的实际要求的FT参数，直接通过调节灰样化学组成的方式进行，这凸显了本专利技术具有较好的应用性。进一步的，本专利技术提供的方法不仅具有简单、高效的特征，而且所使用的助剂也具有原料广泛且价格低廉优势。附图说明图1为本专利技术调控煤灰FT的工艺流程图。图2为煤灰A/B对煤灰FT的影响。图3为当0.96≦A/B<6.72时，(mAl2O3+mTiO2)/B对FT的影响。图4为当A/B<0.96时，(mAl2O3+mTiO2)/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，其特征在于：对煤样进行灰化处理，分析煤灰的化学组成；/n当煤灰为A/B≥6.72的酸性灰时，通过加入碱性物质调整为中性灰；其中，A表示SiO

【技术特征摘要】
1.一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，其特征在于：对煤样进行灰化处理，分析煤灰的化学组成；
当煤灰为A/B≥6.72的酸性灰时，通过加入碱性物质调整为中性灰；其中，A表示SiO2、Al2O3与TiO2的总质量，B表示CaO、Fe2O3、MgO、K2O与Na2O的总质量；
当煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰时，通过调控(mAl2O3+mTiO2)/B对煤灰FT进行调控；
当煤灰为A/B<0.96的碱性灰时，通过调控(mCaO+mMgO)/A对煤灰FT进行调控。


2.根据权利要求1所述的一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，其特征在于：碱性物质为Fe2O3、CaO、MgO、K2O与Na2O中的一种或多种或者是碳酸盐。


3.根据权利要求2所述的一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，其特征在于：碳酸盐为Fe2(CO3)3、CaCO3、MgCO3、K2CO3与Na2CO3中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，其特征在于：当煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰时，FT＝136*(mAl2O3+TiO2)/B+1143.9。


5.根据权利要求1所述的一种快速、高效调控煤灰流动温度的方法，其特征在于：当煤灰为0.96≤A/B<6.72的中性灰时，通过调控(mAl2O3+mTiO2)/B对煤灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓迅，谢良才，白柏杨，穆航，吕园，张穗穗，强路遥，徐龙，孙鸣，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61