[发明专利]一种降低煤灰熔点的助熔剂

说明书

本发明公开了一种降低煤灰熔点的助熔剂，由以下重量百分比的成分组成：有机物20～90％；CaO 0～70％；MgO 1～40％；Fe₂O₃ 0～50％；Na₂O 0～30％和K₂O 0～30％。该助熔剂有效增加了灰熔融生成的液相量，提高灰渣的高温流动性；具有较低的软化点，可促进低共熔体系的形成；可以降低灰熔点的同时，利用有机危险废物生产H₂/CO等节省原料煤；采用了有机物作为粘结剂、疏水剂，降低灰熔点助剂的添加量可以大幅高于其它降低灰熔点助剂，而不影响有效气体的产量；不会出现如石灰石那样添加量增加，煤灰熔点反而增高的现象。该助熔剂解决了高灰熔点难气化煤(如淮南煤)的煤灰熔点高，处理成本高等难题。

技术领域

本发明涉及液体排渣技术领域，尤其涉及一种降低煤灰熔点的助熔剂。

背景技术

为减少煤炭对环境造成的负面影响，发展洁净煤技术是提高煤炭利用效率、减少环境污染的重要途径。它包括气化技术、合成燃料技术，包括醇燃料和烃燃料等。在这些技术中，灰渣能否顺利地排出都是装置能否顺利运行的关键。以Shell粉煤气化和Texaco水煤浆加压气化为代表的煤气化装置，都是采用液态排渣技术，对煤灰熔点有一定的要求。液态排渣要求煤灰熔融温度比操作温度低，其操作温度一般应高于流动温度50℃左右，灰渣以液态形式排出。煤高温气流床气化炉的气化温度为1300℃～1600℃，而纯碳的气化反应在1100℃就可快速进行。高温操作的原因主要是将煤中的灰进行熔融，以提高碳的利用率，并实现顺利排渣。从这种意义上讲，气流床煤气化炉反应不是由煤主要控制气化的进程，而是由灰决定气化的关键操作参数及其设备材料。另外，为了提高气化炉的气化温度，需要增加氧气氧化反应的量即增加燃烧量来提供热量，但这样做的结果是增加了CO₂，使有效气体(H₂+CO)的含量下降，装置的经济性下降。气化炉的气化温度的提高也会使气化炉的腐蚀加重，保温难度增加等一系列问题。因此实际工业生产中采用选择低灰熔点的煤作为煤气化装置用煤，或CN 106833786 A提出的配置成低灰熔点的煤原料。

现有的研究表明煤中矿物质以粘土矿物等硅酸盐和铝硅酸盐为主，煤中的矿物质在较高温度下灼烧后的产物为煤灰，煤灰的化学成分主要含有SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、TiO₂、SO₃等物质，受煤灰矿物成分的影响，煤灰熔融温度与煤灰的化学组成的关系并不确定。但总的来说，煤灰中，属于酸性氧化物的TiO₂、Al₂O₃、SiO₂具有提高煤灰熔融温度的作用；属于碱性氧化物的CaO、MgO、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O具有降低煤灰熔融温度的作用。其中，TiO₂始终起到提高灰熔融性温度的作用，其含量增减对灰熔融性温度的升降影响非常大，TiO₂质量分数每增加1％，灰熔融性温度增加36℃～46℃；Al₂O₃具有牢固的晶体结构，熔点为2050℃，在煤灰熔化过程中起“骨架”作用，Al₂O₃含量越高，“骨架”的成分越多，熔点就越高。煤的灰熔融性温度总趋势是随灰中Al₂O₃含量的增加而逐渐升高；SiO₂是四面体结构的氧化物，在高温下，SiO₂很容易与其他一些金属和非金属氧化物形成一种玻璃体的物质。