第4期中氮肥No.42007年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul.2007設(shè)備管理與改造型煤氣化煤氣爐的設(shè)備技術(shù)改造趙樂群(江西昌昱實業(yè)有限公司，江西南昌330013)[摘要] 分析了舊有的固定層氣化爐燒型煤氣化效率低、難控制的原因;由此提出了對型煤氣化爐的基本要求;提出了具體的改進設(shè)計方案。用型煤氣化爐來氣化型煤已經(jīng)在- - 些廠獲得成功，取得了較好的經(jīng)濟效益。[關(guān)鍵詞]型煤氣化爐;固定層;改造;要求[中圖分類號] TQ546 [文獻標識碼] A [文章編號] 1004-9932(2007)04-0047-03Revamping Fixed-bed Gasifier for Shaped-coal GasificationZHAO Le-qun(Jiangxi Changyu Industrial C., Ltd , Nanchang 330013, China)Abstract: In this paper, the author analyzes the reasons causing shaped-coal gasification efficiency low withfixed-bed gasifier originally for lump∞oal gasification, lists the basic requirement for shaped-coal gasifier,puts forward design scheme for improving. Some plants have successfully revamped fixed-bed lump coalgasifier into shaped-coal gasifier and benefits a lot.Key Words: shaped-coal gasifier; fixed-bed; revamping; demand固定床間歇氣化爐，無論是美國的UGI爐1概述型，前蘇聯(lián)的03.6 m爐型，還是我國土生土長近年來，由于無煙塊煤、焦炭價格攀升,眾的02.6 m爐型，都是以塊煤焦為原料進行設(shè)計多以固定床間歇氣化爐進行煤氣化的企業(yè)為了生的。煤氣爐的高徑比、夾套鍋爐、灰犁、排灰存和發(fā)展，紛紛采用型煤代替塊煤焦進行氣化,口、灰碴過渡區(qū)、中央灰箱、上部氣道等處設(shè)計生產(chǎn)半水煤氣和水煤氣。時的參數(shù)、工藝模型、模擬試驗、工業(yè)試驗采用在實際生產(chǎn)中，原有的煤氣爐不進行改造,的氣化原料均為冶金焦和優(yōu)質(zhì)塊煤，與型煤的工燒型煤的效果往往難以達到預期目的?，F(xiàn)狀是:業(yè)性質(zhì)相差非常大。產(chǎn)量下降，消耗上升，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，雖然型煤型煤的發(fā)熱量偏低，相當于冶金焦或優(yōu)質(zhì)塊價格較低，但綜合效益并不理想。在這種情況煤的70%~80%;型煤的堆積密度相當于塊煤下，大多數(shù)企業(yè)簡單地把這種現(xiàn)象歸結(jié)為型煤氣的75%，冶金焦的105%。改燒型煤，如果仍采化效果差，沒有找到合理的工藝條件,過多地從用原設(shè)計煤氣爐型，爐內(nèi)炭層高度必須比燒冶金操作方面找原因，而忽略了更重要的問題:原煤焦、塊煤高得多才能滿足正常氣化需要的熱量。氣爐的設(shè)計是燒塊煤、焦炭的，改燒型煤，煤氣因此，原煤氣爐以型煤為原料不可能把氣體質(zhì)量爐設(shè)備本身存在著不適應(yīng)。提高中國煤化工2%，產(chǎn)氣量也較低，[HCN MH G(m2.h)左右。[收稿日期] 2007-01-29冶金焦熱穩(wěn)足性達到98%，優(yōu)質(zhì)塊煤為[作者簡介]趙樂群(1949- ),男,河南清豐人,江西昌昱實92%，而型煤的熱穩(wěn)定性、熱強度比塊煤焦低得業(yè)有限公司總工程師。.48●中氮肥.第4期多，- -般煤球熱穩(wěn)定性為70%，煤棒為75%。8%， 而目前大部分型煤爐0O2體積分數(shù)在9%冶金焦熱強度達到1.15X 103 N/cm2,優(yōu)質(zhì)塊煤~12%，明顯偏高。如果能提高氣化層，則可以為1x 103 N/cm2,而煤球僅為400 N/cm2,煤棒使0O2體積分數(shù)降到9%以下，有利于提高氣化為350 N/cm2。強度。上述差別造成工藝指標控制截然不同。爐上2.3提高吹風量的 同時不發(fā)生吹翻溫度指標，冶金焦可以達到750 C,優(yōu)質(zhì)塊煤可型煤氣化層提高后，床層阻力升高，影響吹以達到550 C，型煤僅能在400 C以下操作。風強度。而型煤氣化要求吹風時風量要比塊煤氣型煤的灰熔點和灰分含量與煤焦差別很大，化大得多。實際情況是:燒型煤吹風流量普遍偏因此，爐算、灰犁、排灰口，灰碴過渡區(qū)等處的低。這一矛盾是制約型煤氣化的關(guān)鍵所在。怎樣設(shè)計相差也很大。如果不改變,勢必造成煤氣爐才能在型煤氣化時床層阻力較高的情況下，既大爐下灰盤、排灰口部位不是灰碴結(jié)死，就是粉末幅度提高吹風流量,滿足氣化要求，又不致吹翻狀流生，難以穩(wěn)定生產(chǎn)。呢?答案是必須對煤氣爐進行技術(shù)改造，重新進根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，固定床煤氣爐以優(yōu)質(zhì)塊煤為行設(shè)計。原料，每0.95~1.05 m3人爐空氣生產(chǎn)1 m3半3煤氣爐改造水煤氣。而以型煤為原料，因其熱值偏低，炭層.中蓄熱量相對偏低,往往每1.15~1.25 m3空氣3.1 適應(yīng)型煤特性，使入爐風量提高，流量加才能生產(chǎn)1 m3合格半水煤氣。因此，型煤氣化.大，流速降低要達到理想的生產(chǎn)強度，提供熱量的空氣量要比燒型煤容易吹翻，所以要求人爐空氣分布必塊煤高，即吹風空氣需求量相對塊煤偏大。但在須合理，杜絕出現(xiàn)“偏流”、“走短路”。 除去爐實際生產(chǎn)中，固定床煤氣爐以型煤為原料氣化，箅各通 風道合理布置以外，還必須實現(xiàn)中央灰箱吹風量反而降低，否則會吹翻。要使型煤氣化達橫截面積大于爐算有效通風面積，只有這樣，才到理想的生產(chǎn)強度，必須重新設(shè)計煤氣爐吹風系能保證爐箅氣室始終壓力均衡穩(wěn)定，避免空氣統(tǒng)，比塊煤- -次風量高,并確保不吹翻。“偏流”。由以上對比可知，型煤氣化的工藝條件與塊實際生產(chǎn)中--些爐型并沒有達到上述要求,煤焦差別非常大，用以塊煤焦為原料的煤氣爐燒如: J-28 煤氣爐中央灰箱橫截面積比爐算的有效型煤肯定會出現(xiàn)不適應(yīng)，無法進- -步 發(fā)揮型煤價通風面積小，經(jīng)常造成爐箅各通風道之間通風不格低的優(yōu)勢。這正是部分燒型煤的企業(yè)效益不理均衡，特別是造成中風偏大。過去過多地考慮從想的根本原因所在。要燒好型煤，必須有適合燒爐箅風道上調(diào)整中風偏大的問題，忽略了中央灰型煤的煤氣爐。這種煤氣爐的特性應(yīng)與型煤的特箱對爐箅氣室的柱狀氣流布風影響的問題，先天性相一致。已經(jīng)造成中風偏大，所以效果不理想。要做到風量加大，流速降低，最有效的辦法2型煤氣化爐的要求就是使中央灰箱橫截面積加大，并且形成逐級加2.1煤氣爐 的高徑比應(yīng)符合型煤特性要求大的喇叭口狀，讓空氣形成擴散狀人爐箅氣室,與塊煤相比，型煤的熱值低，堆積密度小，既增大了流量又降低了流速。每1 m3優(yōu)質(zhì)塊煤約相當于1.35~1.5 m3以腐殖3.2爐算要適合型煤特性， 通風面積大，布風酸為粘結(jié)劑、固定碳含量在68%以上的干基型合理，排灰碴能力強煤。因此，燒型煤的煤氣爐要比原設(shè)計煤氣爐高幾種型煤的特性有差別。得多。以塊煤焦為原料的煤氣爐的高徑比一般為(1)腐殖酸煤棒2:1,型煤爐則應(yīng)在2.2:1以上?；瘜W活性好,水分含量高，必須有完全上吹2.2半水煤氣 CO2體積分數(shù)不能過高共|中國煤化工人爐的煤棒因水分型煤的氣化層比塊煤的氣化層高，主要目的CNMHG在一起， 影響透氣是利用還原層把半水煤氣中0O2的體積分數(shù)降率，易形成氣化個均勻。另外，煤棒成碴性能下來，塊煤爐半水煤氣CO2體積分數(shù)為6%~好, 灰碴過渡區(qū)相對短，對爐箅均勻排碴要求較第4期趙樂群:型煤氣化煤氣爐的設(shè)備技術(shù)改造●49.高。煤棒形成的灰碴較酥軟，爐算的破碴功能不誤區(qū):燒型煤易“吹翻”， 不能用大流量高風壓宜太強，否則易形成較多的碎粉灰，反而會影響的空氣鼓風機，許多企業(yè)把鼓風機出口閥關(guān)閉工況。1/2，或者更換為小的鼓風機，力求在低生產(chǎn)水(2)腐殖酸煤球平下尋求平衡點，這顯然是錯誤的?；钚圆蝗缑喊?，熱穩(wěn)定性較差,但透氣性較新的型煤氣化爐恰恰相反，它要求大流量高好,控制爐上溫度難度更大，爐下成碴性較差;功率的空氣鼓風機，在吹風時能克服較高炭層產(chǎn)因此燒此煤球要以控制上部溫度和爐下灰碴成碴生的阻力，為氣化提供更大流量的空氣，使炭層率為主，即:爐體高徑比要達到要求，灰碴過渡積蓄足夠的熱量，完成氣化。區(qū)要適當增加，爐下溫度應(yīng)提高，爐下裝置應(yīng)有-般情況下，03.6 m煤氣爐配D 1100型鼓耐高溫功能。風機，電機功率為800 kW; 03.2 m煤氣爐配(3)碳化煤球D 800鼓風機，電機功率為630 kW; 02.6 m煤特性與腐殖酸煤球相差不多,可參照。氣爐配D 600鼓風機，電機功率為440 kW。3.3出 炭層吹風氣流速及流向控制傳統(tǒng)設(shè)計煤氣爐鼓風機配置為: 03.6 m爐型煤炭層表面破碎率較塊煤焦高，因此吹風配風壓22 kPa風機，電機功率為630 kW; 03.0時很容易“吹翻”，即大量帶出物隨吹風氣流移m爐配風壓25 kPa風機，電機功率為440 kW;走，達到一定程度,炭層表面就會出現(xiàn)氣流“偏02.65 m爐配風壓25 kPa風機，電機功率為.流”，使炭層出現(xiàn)嚴重高低位差,不能正常氣化355 kW。這種配置在煤氣爐吹風時“吹風時間利用率”較低。如: 03.6 m煤氣爐，吹凈和吹很明顯，燒型煤在吹風時，出炭層吹風氣的風時間為48 s,一次風閥打開后,充壓階段往往流速對煤氣爐“吹翻”起決定作用?？梢圆扇≡鲂枰?~2 s,吹風時間利用率僅能達到95%，加爐上部簡體直徑的辦法降低出炭層吹風氣的流每3 min減少有效吹風1~2s,每臺爐全年將造速。實踐證明，上簡體直徑擴大200 mm, 03.6成損失20萬元以上; 1臺風機供3臺爐，共影m、03.0 m、02.65 m煤氣爐吹風氣出炭層流響效益60余萬元;而電機功率從630 kW提高速都有明顯降低，分別降低7%、12%和14%，到800 kW,全年多耗電最多達20萬元。效果很明顯。高功率、大流量的鼓風機在煤氣爐吹風時可固定床煤氣爐原設(shè)計是燒冶金焦的，爐頂部以迅速克服炭層阻力，提供足夠的空氣人爐;同沒有考慮除塵功能，未設(shè)計氣流沉降區(qū)和氣流折時，吹風時間利用率較高，可以從原來的95%流角度。改燒型煤后，必須要考慮除塵和降低帶提高到98%以上。與傳統(tǒng)風機相比，提高氣化出物問題，否則，不但不利于工藝穩(wěn)定，還會造強度產(chǎn)生的效益比多消耗電能的價值高得多，因成消耗升高。此新型煤氣爐配高功率鼓風機是經(jīng)濟的。對煤氣爐出氣口設(shè)計分兩種情況: -種是上4結(jié)語氣道從爐頂部出，插人管伸進爐膛300 ~ 500mm,可以大幅度降低帶出物;另- -種是上氣道型煤氣化與塊煤焦氣化差距很大，難度也大側(cè)出，出氣口低于爐頂300~400 mm,使爐頂?shù)枚啵簹鉅t的結(jié)構(gòu)、配置截然不同。目前，已形成沉降區(qū)。兩種設(shè)計都有利于增加吹風流量,有許多企業(yè)率先進行了型煤氣化煤氣爐的根本改減少煤氣爐“吹翻”現(xiàn)象。造，實現(xiàn)了用價格比較低的型煤獲得較高的氣化3.4空 氣鼓風機的選擇效率，取得了明顯的經(jīng)濟效益。這種技術(shù)改造用正因為老的爐型燒型煤不適應(yīng)，造成了-個于燒塊煤焦，同樣有較好的效果。中國煤化工TYHCNMHG