焦载热褐煤气化试验装置点火试验研究

   摘要：介绍了褐煤温和气化及热半焦连续高温气化工艺流程及其扩大试验装置.着重研完了该装笠的燃烧点火设备和点火过程.根据点火试验升温曲线。将点火过程分为加热、着火和燃烧 3个阶段并作了讨论，最后时点火试验本身进行了评述.

    引言云南昭通盆地是我国南力发现的最大褐煤田，已探明储量为八十多亿t,属新第三纪褐煤，成煤时间短，气化活性好，是优质的气化原料.为r充分发挥昭通褐煤的资源优势及其特点，在转化利川中尽量增加产品的高附加值.使宝贵的资源优势得以合理地利用.笔者提出了褐煤温和气化及热半焦连续高温气化新工艺，并建成规模为300 kg/h的扩大试验装置.本文主要介绍该试验装置点火试验方面的研究.

1. 1 工艺流程及试验装置

   试验装置及点火试验试验装置的「艺流程图见第75页图1.装置本体部分主要包括温和气化室、高温气化室和物料加热输送系统(燃烧提升段、下料管等).本}_艺的技术核心是、以褐煤半焦作为固体热载体并以流态化方式按气化过程所需热量来组织物料和热量的输送; 褐煤在温和气化室内进行热解，使其挥发分产物得以充分释放，以获取高价值的裂解煤气和煤焦油为目的;所形成的热半焦被输送到高温气化室与水蒸

     气进行水煤气反应，因其化学活性好.可达到较高的水煤气产率.正常运行时，新加人的褐煤在温和气化室以流态化的形式裂解并形成半焦(温度为450℃ --600℃)，经下料管进入燃烧提升段并与来自高温气化室经过气化的高溢半焦(温度为900℃一950 ℃，混合，在提升段中边被提升边燃烧靠白身产热升温至约1000℃，然后在顶部旋风分离器中进行气固分离;W体物料经分离器下料管和物料分配阀分别进入温和气化室和高温气化室，提供气化所需热量，进人高温气化室的物料同时补充气化所需碳.因此，从物料的输送看，本工艺是物料在提升段与温和气化室、高温气化室之间进行的双循环.

     1.2 点火装置气化工艺的燃烧设备为燃烧提升段.高十余米，物料(半焦或褐煤)在其内以气力输送的形式提升本身并不具备起燃着火的条件，需通过外热源点火. 本装置采用轻柴油作为点火燃料. 点火燃烧设备主要包括轻柴油燃烧器及其燃烧室(见图1).燃烧器本身自备风机和油泵。由于燃烧器产生的高温烟气压力小于提升物料所需风压不足以提升物料而造成点火燃烧器熄火.为了提高进人提升段点火烟气的压力.试验设置了一个压力平衡风室，将点火燃烧器置干其内。风室的空气与提升风来自同一风源，提高了点火燃烧器风机进I助燃空气的压力.进而也提高了进入提升阶段点火烟气的压力，

1.3点火过程描述

    点火过程只需在温和气化室一侧进行单循环加热即可.点火前，温和气化室内装人底料，料层高约 1 m，试验用褐煤做底料.先启动物料循环.即褐煤从下料管进人提升段，被来自燃烧室的提升风(冷风)提升至旋风分离器;气、固分离后，固体部分由其下料管返回温和气化室，气体部分从烟道排放.冷循环运行正常后，启动点火燃烧器.产生的高温烟气在燃烧室内会同提升风进人提升段对物料进行加热并随物料的循环加热炉体.当褐煤被加热至其着火温度时，由于提升段内有足够的助燃空气(提升风). 于是褐煤自行着火，此时即可停止点火燃烧器的[ 作.点火过程完成，并可根据试验需要决定是否启动高温气化室一侧的循环.若需要启动也只需调整物料分配阀，分流部分已加热的物料至高温气化室即 2

 3、结果与讨论

    点火升温曲线见图2.从升温情况看可将升温过程分成3个阶段:(I)加热阶段.范围约在加热的前70 min温度升至350 ℃一400℃，升温速率为5 ℃./min～6 ℃/min，这是升温最缓慢的阶段;(2)着火阶段.这个阶段仅为5min左右，温度骤然升至 800 ℃，升温速率大致为160 ℃min,表现出煤着火时的典型特征;(3)燃烧阶段.从本阶段开始，停止点火燃烧器的工作.升温热量个部靠煤妙烧提供.从

    图2可以看出，这个阶段提升段的温度和排烟温度波动较大.原因是煤开始,烧时可燃成分主要是挥发分.因此，在这个阶段甚至出现提升段的温度和排烟温度大起大落、后者大于前者的情况.而分离器、温和气化室温度(表示固体物料的温度)曲线却显得平坦得多.随着时间的推移、煤巾挥发分逐渐燃尽。固定碳开始燃烧温度趋于平缓、缓慢卜升.

   有关提升燃烧点火试验方面的介绍较少.而较多的则是循环流化床锅炉方面的.本文姗烧点火与循环流化床锅炉不同的是.后者点火是在床内以流态化形式进行.仅限于床内升温.待燃烧正常后再实现物料的循环.而前者则是在提升段内以气力输送的形式边循环边点火t但从升温曲线看一者都具有相同的变化规律.

   循环流化床锅炉的点火底料是炉渣掺入部分原煤.本试验也尝试过用炉渣掺人部分褐煤做底料.但因其具有较强的结焦性.在燃油高温烟气的加热下又会重新结成大块渣而造成循环堵塞.无法实现正常点火。只能放弃，

   用褐煤做底料的缺点是热利用率低原因是褐煤的水分和挥发分含量大(两者之和约占80% ).在升温过程巾较多的热量随产生的气体排放而损失. 加上循环过程固体细粉的损耗(不能被分离器分离部分)，因此点火结束时，产生的热物料还不足原来的20%.另夕卜由于被加热的物料全是揭煤，当其加热至着火温度开始燃烧时.叮姆成分的消耗及燃烧产物的排放过于集中，造成点火过程后期运行1况稳定性较差.

3 结论

   祸煤温和气化及热平焦连续高温气化新工艺的工艺热量是靠外部燃烧设备燃烧提升装置提供的，其燃烧点火过程有别于其它燃烧设备.因此探索这种燃烧装置的燃烧点火方面的规律，是实现该新工艺的技术关键.通过本文的试验工作，达到厂此目的，并得出以下结沦: (1)自备风机和油泵的柴油燃烧器所产生的烟气压力低，设置风压平衡风室后.提高了燃烧器出口烟气压力，使之与提升风压力达到平衡.实现r点火高温油烟气能与提升风同步进人提升段.为点火提供热量。 (2)根据点火升温曲线，可将点火过程分为3 个阶段.即加热阶段、着火阶段和燃烧阶段.升温阶段升温速率慢，是点火过程的主要阶段;而着火阶段时间最短，升温速率快。表现出明显的着火特征;燃烧阶段，温度波动剧烈，是转人稳定燃烧的过渡阶段. (3)用褐煤做点火底料是造成点火过程后期温度剧烈波动和点火过程热利用率低的主要原因。掺人部分本〔艺白产的褐煤焦做点火底料.可望有所好转.但随着加人褐煤焦的比例增大，着火温度将提高，点火时间也会随着加长.