贾 喆

(中海石油华鹤煤化有限公司,黑龙江鹤岗 154100)

中海石油华鹤煤化有限公司(简称华鹤公司)年产30万t合成氨、52万t大颗粒尿素项目，水煤浆气化技术使用美国通用电气公司水煤浆加压气化、四级闪蒸技术，合成氨采用丹麦托普索公司S-300轴径向合成塔、日本三菱重工公司合成气压缩机，采用荷兰斯塔米卡邦公司2 000+超优二氧化碳汽提、池式反应器熔融尿素生产工艺，流化床大颗粒造粒工艺。华鹤公司共设计3台气化炉，2开1备。气化系统日投煤量1 500 t，气化压力为6.5 MPa。煤炭主要使用黑龙江省鹤岗地区地产煤，并使用部分俄罗斯进口煤炭，煤炭主要采购方式为外购。气化用煤的煤质经常以发热量、灰分来衡量，在实际生产过程中，当两个品类的煤在两个指标很接近的情况下，煤炭使用效率却有很大的差异，笔者针对该情况进行分析，引入胶质层评估煤炭的概念，更加有利于在煤炭市场对煤炭进行筛选。

1 气化用煤现状

目前气化用煤主要使用烟煤，其中陕、蒙地区的煤炭为长焰煤、不黏煤。烟煤内又分很多品类，区分烟煤主要依靠挥发分含量、黏结指数、胶质层厚度及奥亚膨胀度[1]，并以此区分烟煤的煤化程度。我国西部地区低阶煤普遍灰分含量和硫含量低，反应性和可选性好。不同区域的低阶烟煤的灰分和灰熔融性特征差异显著，主要由其成煤时代和沉积环境所决定。

鹤岗地区的煤炭主要为中阶烟煤、1/3焦煤、半焦煤和主焦煤。华鹤公司常用两种煤炭(记为A类、B类)，其分析数据见表1。

表1 煤质分析数据

由表1可以看出：两个品类煤炭的灰分、发热量、水分基本接近，B类煤炭的挥发分含量高于A类，挥发分含量越高，烟煤起火点越低，易燃性好，大量的碳元素参与燃烧，氧气消耗殆尽后，参与气化反应的碳元素减少，在实际运行的过程中，有效气组分含量相对较差。使用A类煤炭期间，在日产1 100 t合成氨的条件下，气化煤浆投放体积流量为72 m3/h，使用B类煤炭在相同条件下煤浆投放体积流量为70.5 m3/h。

2 煤的成浆性分析

针对以上两个品类的煤炭进行成浆性试验分析(见表2)，实验室煤浆级配参照生产现场典型级配；表观黏度、煤浆浓度、析水率为3次试验的平均值。添加剂添加率以干基/干基煤计。

表2 煤浆试验数据

由表2可以看出：煤浆方面的数据基本一致，当添加剂的使用质量分数为0.4%，煤浆质量分数分别为64.40%、64.64%，且动力黏度分别为240 cp、373 cp时，煤浆均具有良好的流动性和输送性能。B类煤炭的析水率优于A类，该数据对整体运行没有影响。

3 胶质层数据对比分析

煤炭胶质层指数是由萨波日尼柯夫提出的一种表征烟煤塑性的指标，以胶质层的最大厚度y和最终体积收缩度x表示。测定方法是用胶质层测定仪，把煤样装在煤杯中从底部加热，煤样受热后，逐步熔融分解形成胶质体，并自下而上形成半焦层、胶质层和未软化的煤样三部分。在操作过程中以探针测出胶质层厚度的变化，并据此绘出胶质层指数曲线，再从曲线上求出胶质层最大厚度，从胶质层测定仪自动记录下的胶质体体积曲线的最终点与零点线的垂直距离，求出最终体积收缩度[2]。该方法是测定煤的黏结性的常用方法之一，胶质层指数也是我国现行煤分类的重要参数；但是该方法有一定的局限性，如煤样的用量大、操作误差大、重现性较差、对弱黏结性煤的鉴别力差等[3-4]。胶质层指数是衡量煤结焦性的重要指标，在实际生产中，也是区别烟煤煤阶的一个重要依据。

两个品类煤炭胶质层检测数据见表3。虽然两个品类煤炭的工业分析数据接近，但是由表3可以看出:B类煤炭的胶质层厚度明显大于A类煤炭，说明B类煤炭的煤阶高于A类煤炭，具有更高的煤炭成熟度；在相同条件下B类煤炭的气化效率优于A类煤炭。

表3 两个品类煤炭胶质层检测数据

4 结语

目前，煤化工企业经常以工业分析项目作为煤炭筛选指标，但煤气化使用的原料煤与锅炉使用的燃料煤在区分上又有所不同，通过华鹤公司对鹤岗地区煤炭的深入摸索，引入胶质层概念对煤炭加以区分，可以明确地分析出在工业数据基本相同情况下煤浆投放量差异的原因。胶质层概念的引入为下一步煤炭的选用打下了技术基础，对品类繁多的烟煤有了数据概念的划分，并解决了长期以来煤炭工业分析数据相近气化效率却相差较大的困惑。