煤漿加熱爐的作用是在煤漿進入反應器前，把煤漿加熱到接近反應溫度，煤漿在加熱爐內的升溫幅度達300℃左右。加熱方式小型裝置採用電加熱爐，大型裝置採用燃氣加熱爐。
基本介紹
- 中文名：煤漿加熱爐
- 外文名：Coal slurry heating furnace
- 學科：煤炭工程
- 領域：能源
- 範圍：開採
- 作用：加熱
簡介,煤漿在升溫過程中的粘度變化,煤漿加熱爐的熱效應,煤漿加熱爐管內的傳熱係數,
簡介
煤漿加熱爐的作用是在煤漿進入反應器前，把煤漿加熱到接近反應溫度，煤漿在加熱爐內的升溫幅度達300℃左右。加熱方式小型裝置採用電加熱爐，大型裝置採用燃氣加熱爐。
煤漿在升溫過程中的粘度變化
煤漿在升溫過程中的粘度變化很大，美國肯塔基煤用溶劑配成不同濃度的煤漿在升溫過程中的粘度測定曲線。粘度曲線可分成四個階段：第一階段在150℃之前，隨著溫度的升高，煤漿粘度不斷降低，這個階段的煤漿粘度的對數與溫度的倒數成正比；第二階段約在150-250℃溫度區間，煤漿粘度呈平緩趨勢或緩慢上升；第三階段約在250-310℃溫度區間，煤漿粘度突然上升到一個新的高度；第四階段在溫度高於
310℃以後，粘度曲線又急劇下降到相當低的水平。隨著煤漿濃度的提高，煤漿粘度的變化曲線趨於更劇烈，此現象說明煤漿粘度的升高是由煤的特性引起的。煤漿粘度在第二、第三階段上升的原因可以解釋為煤的顆粒在此溫度下發生了膨脹、塑化而使煤漿成為膠狀體，隨著溫度的進一步提高，煤的顆粒發生了分解，產生的自由基分散在溶劑中，並被溶劑供氫，所以粘度又很快下降到低值。
煤種不同，其煤漿的粘度溫度曲線也會不同。褐煤的煤漿粘度曲線沒有呈現上升的特性，而煙煤煤漿粘度在一定的溫度範圍內會上升而出現一個峰值。
對煤漿加熱爐來說，在煤漿的高粘度階段傳熱係數有較大幅度降低，如果此時傳熱強度過高（即爐壁溫度過高），會造成煤漿在爐管內壁處局部溫度過高而結焦，這是煤漿加熱爐設計和運行中必須注意的問題。解決的辦法除了傳熱強度不宜過高外，煤漿在管內的流動狀態必須是湍流。對於大規模生產裝置，煤漿加熱爐的爐管需要並聯，此時，為了保證每一支路中的流量一致，最好每一路爐管配一台高壓煤漿泵。
還有一種解決預熱器結焦堵塞的辦法是取消單獨的預熱器，煤漿僅通過高壓換熱器升溫至340℃左右再進入加熱爐，根據日本NEDO的經驗，可以使煤漿加熱爐的熱負荷降低到原來的40%。如果採用HTI工藝的強制循環反應器，甚至可以省去煤漿加熱爐，把煤漿換熱到340℃左右後直接進反應器，靠加氫反應放熱和對循環氣體加熱使煤漿在反應器內升至反應所需的溫度。
煤漿加熱爐的熱效應
煤漿加熱爐的設計參數選擇可參照石油煉製加熱爐的設計經驗。煤漿加熱爐的熱負荷計算可以將熱效應分解成以下幾部分：
（1）煤粉升溫所需的顯熱。
（2）煤粉受熱分解所需的反應熱。
（3）煤的自由基碎片有少部分加氫放出的反應熱。
（4）溶劑升溫所需的顯熱。
（5）溶劑中輕組分蒸發所需的潛熱。
（6）與煤漿一起進入的氫氣升溫所需的顯熱。
煤漿加熱爐管內的傳熱係數
關於煤漿加熱爐管內的傳熱係數，文獻報導的數據都是針對某些特定煤種和特定工況，數據差別很大。要獲得工藝設計數據，只有通過PP裝置試驗實際測定。不過，為了提高傳熱係數，利用部分循環氫與煤漿一起進入加熱爐是必要的，這樣一方面提高了流動速度，改善了流動狀況，從而可提高傳熱係數；另一方面使溶劑中有溶解氫，有利於對煤的自由基供氫。
大型工業化生產裝置的煤漿加熱爐總熱負荷高達20MW以上，為了縮短加熱爐管的長度和減少壓力降，在低溫段需要高的傳熱強度，但在高溫段為了防止結焦，又必須嚴格控制傳熱強度。加熱爐管的布置最好採用垂直U形排列，以防止水平排列管中氣液分層問題。
