壳牌煤气化粉煤灰的特性研究.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research 552019 ・ ・ 10 基础研究 壳牌煤气化粉煤灰的特性研究 *李萌 同煤广发化学工业有限公司山西037000 摘耍针对目前壳牌煤气化粉煤灰特性分析餉不稳定问题，文章从实践角度出发，分析了粉煤灰特性的试验方法，并对试验检测结果进 行了细化，其目的是为相关建设者提供一些理论依据.结果表明，只有在明确壳牌煤气化粉煤灰试验方法的情况下，才能保证特性分析结 果餉准确性，进而提升生产使用效率. 关键词壳牌煤气化；粉煤灰；煤渣；化学成分；颗粒形貌 中图分类号T 文献标识码A Study on Characteristics of Shell Coal Gasification Fly Ash Li Men g To n gmei Gua n gfa Ch emi c a l In d ust r y CO., LTD., Sh a n x i , 037000 Abstract z In view of the instability of the current analysis of Shell coal gasification fly ash, the article analyzes the test of fly ash characteristics from the practical point of view, and although the test results are refined, the purpose is related The builder provides some theoretical basis. The results show that the accuracy of the characteristic analysis results can be ensured only when the Shell coal gasification fly ash test is clarified, thereby improving the production efficiency. Key words Shell coal gasification fly ash； coal slag； chemical composition； particle morphology 引言 壳牌煤气化环境下，粉煤灰与煤渣的特性突出，满足了 所处生产环境对其的性能质量需求。然而，相关人员并未充 分认识到壳牌煤气化环境的效果价值，为提高此类煤气化的 市场普及率，应釆用试验方法，对粉煤灰与煤渣的化学组成 成分、颗粒形貌、粒径分析以及矿物特征进行确定。 1.研究壳牌煤气化粉煤灰特性的现实意义 经分析统计证实，煤炭在燃烧过后会产生灰与渣两种固 下转第56页 上接第54页 情况下，不同的巷道很容易相交，挖掘过程中也很容易造成 岩体应力失衡，支护结构自身优势也就荡然无存。 3煤矿区域安全问题 图2煤矿井下支护必要性漫画 煤矿井下巷道掘进顶板支护中存在诸多安全问题，这 些问题往往让煤矿开采行业成为高危行业，对整个开采过程 的安全性影响较大，但如今随着科技的进步，矿井安全水平 在逐年提升，但还有一些顽固的问题无法得到解决。有资料 表明，接近于四分之三的煤矿地区安全事故都是顶板出现问 题才导致的。正是因为这样，工作人员才需要真正清楚当地 的地质条件和经常性的照看煤矿地区的顶板情况，对于发生 危险的地区有针对性地采取一定的措施，保证煤炭开采工作 有序进行。围岩稳固性差是最普遍的安全问题，支护难度增 大，支护技术就无法发挥功效。挖掘过程中，巷道分布情况 错综复杂，井下环境恶劣，围岩发生动摇情况在所难免，原 有巷道的施工成果也容易被破坏。由于变形问题难以进行解 决，因此从源头上进行控制就成为一个很好的方法。围岩被 破坏后，顶板效果大打折扣，顶部掉落下大量碎石，冒顶风 险增大，安全性自然也就随之降低。此外，地下水进入围岩 后，围岩吸水会产生一定膨胀力，挤压力增大，围岩变形， 顶板支护结构的牢固性会受到较大的影响。 3总结 J综上所述，巷道掘进顶板支护技术是煤井工作中不可或 缺的一部分。我们对其要加大研究力度，在实际情况中选择 合适的支护形式，以此保证井下巷道掘进工作安全有效的完 成。现阶段支护技术还存在着诸多问题需要解决，井下工作 者可做好技术准备，加强监督管理和整林查手段的运用。只 要减少巷道变形等问题，就能全面提高煤炭生产的生产力与安 全性，煤矿企业的健康发展也会逐渐增强其作用。 【参考文献】 [1] [1] 郭树林.煤矿井下巷道■掘进顶板支护技术浅析[J].[J].现代矿 业，2014 8 2014 8 120-121, 123.120-121, 123. [2] [2] 程语录.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探析[J].[J].内蒙古 煤炭经济,201612 ,201612 1-2,9.1-2,9. [3] [3] 王志武.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术[J].[J].煤，2016,2016, 25 6 25 6 7476.7476. 【作者简介】 冯涛 1989- 1989-, ,男，山西汾西矿业集团正新煤焦和善煤矿； 研究方向煤矿生产技术. cr 当代化工研究 QU Modern Chemical Research 基础研究 2019 ・ ・ 10 态残留物，其均会随着烟气排出。从传统规范标准来看，火 力发电厂才是粉煤灰的主要来源。这是因为，火电厂锅炉炉 膛内燃烧着煤炭，其所处的燃烧环境属常压空气助燃，但温 度未超出1100Co但科技水平的不断进步，经壳牌技术应用 的气化炉，可使化工生产过程的气流床加压气化技术充分利 用起来，即在4MPa环境下使粉煤与纯氧进行燃烧。因燃烧的 温度为1400C,因此，在高气化温度下，碳转换率高达99。 即使采用废锅也可将总热效率控制在98。 2. 壳牌煤气化粉煤灰特性的试验方法 对于壳牌煤气化粉煤灰性能的试验检测，应采用微测试 与宏观试验结合的方式，来确定粉煤灰的颗粒形貌、化学组 成以及粒径分布。以某地周边的混合原料煤为原煤，选取工 作开展，应将具备地区代表性。值得注意的是，因多孔颗粒 会对壳牌煤气化使用粉煤灰的表面积造成影响，所以，壳牌 技术人员应将粉煤灰确定为圆形玻璃微珠。故而，为提高粉 煤灰细度的准确性，试验人员忽略了其比表面积测试 实际试验工作开展前，应做好材料准备，即粉煤灰与 煤渣。对于超细粉煤灰与煤渣的微观特征分析，应采用扫描 电镜和透射电镜来达到预期效果。对于粉煤灰与煤渣结晶组 成的试验，应采用XRD方法进行观测。在分析粉煤灰与煤渣 化学成分的过程中，应根据相关管理部门制定的规范标准来 进行确定，进而提高壳牌煤气化粉煤灰特性确定的准确性。 3. 壳牌煤气化粉煤灰特性试验的结果分析 ⑴化学成分 如表1所示，为壳牌煤气化粉煤灰的主要化学成分组成。 表1壳牌粉煤灰渣主要的化学组成 品种 al2o3Si02Si02 CaO Fe2O3 电厂粉煤灰均值27.250 . 62. 87. 0 煤渣30 .6248.127.1510 .47 粉煤灰30 . 8547. 366.8210 .80 其中最为主要的化学成分为Si。和AIJs。由于煤矿周边 伴生有硫铁矿石，因此，粉煤灰和煤渣中的Fe含量较高。 具体的煤气化过程，为控制煤的灰熔点，需向粉煤中添加石 灰石孔 ⑵颗粒形貌 经分析统计，发现壳牌煤气化灰的多数颗粒是表面光滑 的球形玻璃微珠，少数为子母珠。如图1所示，为壳牌煤气 化粉煤灰SEM照片。 a a 30 30 Ji m Ji m 下I 6 I 6 ji n n】下 图1壳牌粉煤灰SEM图 图1 a 表示的是灰的TEM高倍分析结果，由此可以看 出，部分球状颗粒表面附着有许多纳米质点，其是形成草梅 状结构高铁玻璃珠的先决条件。图1 b表示为壳牌煤气化 渣研磨后TEM图片。其显示有竹笋状玻璃体物质，且多以针 状与浑圆粒状为主，内部结构为均质。与此同时，还存在一 些不规律的柱状集合体和碎屑颗粒，名约赤铁矿晶体。 ⑶粒径分析 如图2、图3所示，为壳牌煤气化粉煤灰的粒径分析结果。 粒径/m粒径/pm 图2壳牌粉煤灰粒径分布 图3壳牌粉煤灰粒径累积分布 其中壳牌煤气化粉煤灰的平均粒径为1.151“加，其中 5“加以下的颗粒是体积分布的96. 8o经分析，粉煤灰粒径 主要集中在0. 2-3之间。由于壳牌煤气化粉煤灰微珠粒径 非常小，因此，多集中在一个较小的粒径区域。从图2中可 以看出，在0.28“加附近存在一个峰值，在0. 65“加附近有一 个低谷。故而，特性分析人员可判断在0.65〃加附近的颗粒 是处于部分间断的。相关人员将此种级配称为部分间断级 配。其作用于实践特点为部分间断程度大的粉体需水量比 小，且在28d后强度逐渐增加。 ⑷矿物特征 X射线衍射，是分析 壳牌粉煤灰矿物组成的方 法之一。如图4所示，为 粉煤灰与煤渣的X射线衍 射图谱。 图中所示的A表示为 粉煤灰具有普通粉煤灰晶 体特征衍射峰。这里的 C、B分别表示为壳牌粉 煤灰和煤渣，其虽然结晶基 图4粉煤灰XED谱图 本相同，但因玻璃体过多，使得特征衍射峰无法真实体现。 ⑸其他物理性能 如表2所示，为壳牌煤气化粉煤灰其他物理性能。 表2壳牌煤气化粉煤灰其他物理性能 项目名称 需水量 比％ 活性指数 密度 g g - - cm-3cm-3 含水量 安定性 mmmm 7d28d 试验结果10072952. 530 .21. 0 结束语 综上所述，粉煤灰和煤渣的壳牌煤气化环境是指，粉煤 颗粒、纯氧燃烧以及燃烧温度等工艺条件，使粉煤灰与煤渣 的烧矢量远低于其他粉煤灰，降低了能量效果，增加了作用 与实践的稳定性与可靠性。事实证明，只有采取试验检测手 段，才能科学有效地证实壳牌煤气化下的粉煤灰和煤渣，将 发挥出高性能效率且低能源消耗的功能效果。 【参考文献】 [1] [1] 何麟,蒋都钦，姜宏安.壳牌煤气化粉煤加压输送系统的工 艺优化与应用研究[J].[J].化工管理，2018 30 2018 30 92-93.92-93. [2] [2] 姜杨.壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的原因分析与解决措 施[J].[J].山西化工，2018, 38 04 2018, 38 04 117-119.117-119. 【作者简介】 李萌1991-1991-, ,男，同煤广发化学工业有限公司；研究方 向煤气化。