煤質分析儀器在氣化用煤技術中的應用

高 磊，程 曉

（潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200）

0 引言

我國煤炭資源的存儲數量極其豐富，原煤年度生產數量穩(wěn)定占據世界首位。煤炭是火力發(fā)電生產活動等能源轉化工業(yè)生產活動推進過程中需要運用的關鍵性原料物資和燃料物資，在未來一段相當長的歷史時期內，煤炭依然是我國占據主導地位的資源要素，到2050 年，煤炭資源的使用消耗數量，在我國全部能源資源要素的消耗數量之中，將會占據50%的比例。

對于煤炭資源而言，按照其實際發(fā)生的碳化程度，通常可以將其劃分處理成泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤以及亞煤等具體類型。在上述多種表現類型之中泥炭的碳化發(fā)生程度處在相對較低水平，無煙煤的碳化發(fā)生程度處在最高水平。從物質組成結構展開闡釋分析，煤炭資源主要由有機物和無機物組成，有機物主要經由碳元素、氫元素、氧元素、氮元素、硫元素等共同組成[1]。無機物主要指的是礦物質成分和水，而碳元素含量水平、氧元素含量水平、氫元素含量水平、氮元素含量水平以及硫元素含量水平是評價確定煤質優(yōu)劣表現狀態(tài)的關鍵性參考指標。從宏觀視角展開分析，煤質質量變化波動較大將對氣化技術系統(tǒng)產生一定程度的影響，主要包括下渣口結渣、氣化爐技術設備內部發(fā)生的積渣、誘導激冷水技術系統(tǒng)內部結垢問題或者是堵塞問題、合成氣洗滌技術系統(tǒng)發(fā)生堵塞等問題。

1 全自動工業(yè)分析儀的作用

分析技術工作是支持煤質基本表現特征的關鍵性途徑，同時還是開展煤質評價工作中運用的基礎性參考依據。

全自動工業(yè)分析儀技術設備的基本操作方法方面相對簡單，其具備的自動化程度相對較高，能夠一次性地自動化完成煤炭資源要素中水分含量、灰分含量、揮發(fā)分含量以及固定碳含量水平的測量。在自動化測量技術具體運用過程中，能夠較大程度上剔除因人為因素導致的誤差，不僅能控制縮短技術分析工作環(huán)節(jié)的總體時間，還能有效改善數據測量結果的準確程度和測試技術環(huán)節(jié)的總體推進效率，測量過程中實際獲取的數據結果，決定著煤炭樣本是否適宜在煤化工氣化爐技術設備內部使用[2]。

在氣化水煤漿生產制造甲醇的過程中，針對煤質中水分含量和灰分含量提出的技術控制要求相對較高，如果煤質中的水分含量過高，會導致磨煤機出口位置的溫度參數呈現出顯著變化，導致制粉技術推進過程極其困難，間接上導致輸煤技術設備因為下煤過程不通暢而發(fā)生堵煤問題，同時還會給相關技術設備產生磨損，增加檢修技術環(huán)節(jié)的費用，還會同時導致氣化水煤漿物質黏度顯著增大，高濃度優(yōu)質煤漿的獲取難度提升[3]。

煤質中的灰分，通常指的是工業(yè)分析儀技術設備在達到815 ℃條件下在經歷完全燃燒過程后所獲取的殘留物質，主要參考因素在于燃燒過程與氣化過程是否容易發(fā)生結渣現象和是否會對正常操作過程產生不良影響。

從技術作用原理角度分析，氣化水煤漿物質實際所處的濃度水平，通常能針對氣化技術施加較大程度的影響，在水煤漿濃度處在較低水平條件下，導致水煤漿氣化比煤耗偏高、比氧耗偏高、氣化效率偏低、有效氣產量偏低情況等情況，其實際產煤數量會呈現出持續(xù)下降變化，在此種情況下，會顯著影響破壞水煤漿氣化技術裝置運行過程穩(wěn)定性，出現較大程度的能源及資源浪費問題[4]。

2 殼牌氣化爐的作用

在殼牌氣化爐具體運用過程中，煤炭資源開展氣化過程是在高溫和加壓技術環(huán)境中開展的，煤粉、氧氣以及數量較少的蒸汽，在加壓技術條件下同時被輸送到氣化爐設備內部，在相對短暫的時間之內，依次推進完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉化等技術過程。

3 灰熔融性測試儀的作用

灰熔融性測試儀技術設備發(fā)揮的主要作用，在于針對煤灰物質的熔融技術特性展開精確測量，其主要關注的技術參數，包括變形溫度技術參數（DT 技術參數）、軟化溫度技術參數（ST 技術參數）、半球溫度技術參數（HT 技術參數）和流動溫度技術參數（FT 技術參數）[5]。

灰熔融性測試儀最為顯著的特點，在于其不僅能夠在弱還原性環(huán)境之下完成針對灰熔點的測量，還能在還原性環(huán)境下完成針對灰熔點的測量，以具體設定的某種水平的升溫速率開展加熱處理，針對上述四種溫度技術參數，運用灰錐加熱過程中呈現的不同表現，完成辨別與判斷過程。

借助測量獲取的煤灰物質灰熔點相關數據，能夠對氣化爐技術設備的操作溫度技術參數提供支持，便于向氣化爐開展排渣過程，客觀上在測量確定氣化用煤炭的高溫技術及改善提升煤炭資源要素的有效利用程度方面，均能發(fā)揮出關鍵性作用，是現階段開展煤炭資源要素檢測活動過程中不可或缺的關鍵性手段[6]。

4 全自動紅外測硫儀的作用

全自動紅外測硫儀的基本技術原理是向紅外氣體傳感器組件內部注入硫元素在燃燒過程生成的二氧化硫，通過檢測確定二氧化硫具體所處的濃度水平，其檢測技術開展過程中，運用了物理技術方法。

全自動紅外測硫儀能夠有效準確測定煤炭資源中的硫元素含量水平，其操作步驟相對簡單，測試環(huán)節(jié)推進速度相對較快，使用過程便捷程度高，客觀上顯著提升了儀器設備運行的總體可靠性。

在煤炭樣本中硫元素的含量水平較高會對輸煤設備和磨煤機設備產生較為嚴重的腐蝕破壞作用，增加檢修的經濟成本投入，降低煤炭資源的總體利用效率。煤炭資源包含的硫元素，其燃燒過程中產生的二氧化硫不但會對自然生態(tài)環(huán)境產生破壞作用，還會對鍋爐設備的管道組件產生腐蝕，隨著硫元素含量水平的逐漸提升，鍋爐還會產生嚴重結渣問題[7]。

5 XRF 熒光光譜儀的作用

XRF 高頻熔樣機是開展煤灰成分分析過程中在發(fā)揮前處理技術功能的關鍵性設備。在熔融處理方法運用條件下，將煤灰檢測樣品（針對已經完成燒制的煤灰開展技術處理，支持其呈現出粉末狀表現特征）與處在偏酸性狀態(tài)下的堿性熔劑四硼酸鋰（67%+33%）混合熔劑以適當數量比例放置到坩堝內部，在固定溫度條件下開展熔融處理環(huán)節(jié)，此過程需要大約10 min，在設定優(yōu)化好的的程序下完全熔好樣品，冷卻熔融即制得玻璃狀試樣[8]。

6 高溫黏度計的作用

高溫黏度計主要針對煤灰樣品和熔渣樣品的黏溫特性開展測量[9]。高溫黏度計的主要原理，在于借助浸入被測液體內部的轉子的持續(xù)旋轉過程形成的扭矩，針對黏度值測量，扭矩與浸入樣品內部的轉子遭遇黏性拖拉形成的阻力成比例，使得其與黏度也成比例。高溫黏度計主要應用于煤炭行業(yè)對煤灰熔融黏度測定要求較高的技術環(huán)節(jié)，是氣化技術發(fā)展過程中占據重要地位的檢測環(huán)節(jié)。

7 結語

介紹了煤質分析技術開展過程中需要運用的若干中常見儀器設備，及其發(fā)揮的主要作用，在于針對煤炭樣本開展水分、灰分、揮發(fā)分、灰熔點、灰成分以及黏溫特性曲線層面的技術分析，而在氣化用煤技術活動開展過程中，上述技術指標發(fā)揮著關鍵性影響作用。煤炭是現階段我國工業(yè)事業(yè)發(fā)展過程中極其重要的不可再生資源，要持續(xù)改善煤質分析技術領域的研究，以實現煤炭資源的總體利用效率得到持續(xù)改善提升。