第46卷第1期化肥設(shè)計Feb. 20082008年2月Chemical Fertilizer Design●51.型煤氣化工藝在合成氨廠的運用陸軍(安徽淮化集團合成氨- -廠,安徽淮南232038)摘要:介紹了型煤制作過程 中粘結(jié)劑和工藝流程的選定;分析了固定層間歇氣化工藝條件的選擇要領(lǐng)和爐上溫度控制指標;從氣化爐出口溫度、灰渣殘?zhí)己俊怏w組分和氧含量的控制等方面,論迷了型堞富氧氣化試燒過程;對比了間歇氣化和富氧氣化的優(yōu)缺點,提出了型謀氣化存在的問題及改進措施。關(guān)鍵詞:型煤氣化;粘結(jié)劑;間歇氣化;富氧氣化中圖分類號: TQ113. 254文獻標識碼: B文章編號:1004 - 8901 (2008)01 -0000 -04Utilization of Shaped Coal Gasification Process in Ammonia Synthesis PlantLU Jun(The Pint Ammonia Syntheis Plant, Anhui Huairua Group, Huainan Anhui 232038 China)Abstract: Author has intoduced the selections of both the cohesive agent and proces flow during preparing shaped coal; analyzed the selecting gistfor itermitent grificaion procese conditions in the faxed bed and the temperature control index of gaifier; discused the trial combusion proceas for richoaxygen gasification of shaped coal; compared the advantages and sbortages between the intermittent gaification and the rich oxygen gasification, and pre-ented the existing problems of the shaped coal gaifcation and is improved measures.Key words: shaped coal gaification; cohesive agent; itrmitent gaification; rich orxygen gasification綜觀現(xiàn)有中小型氮肥企業(yè)原料路線的技術(shù)改1型煤制氣技術(shù)的使用 背景造,采用粉煤制氣是核心,采用粉煤資源加工成型安徽淮化集團公司合成氨- -廠醇氨生產(chǎn)能力煤代替目前焦炭及塊煤制氣是可行之路。經(jīng)過幾為180 kV/a,采用常壓固定層間歇或富氧制氣, UCI十年發(fā)展,型煤制氣技術(shù)已日趨成熟。公司經(jīng)過多煤氣爐8臺,常壓流化床氣化粉煤爐1臺。固定層方考察調(diào)研和測算,確認型煤自產(chǎn)價格可以達到系統(tǒng)氣化原料主要以本公司自產(chǎn)焦炭為主,以篩焦560元/t,遂決定采用型煤制氣技術(shù),以進一步降 低及外購洗小塊白煤為輔。近幾年來，國內(nèi)煤炭供應(yīng)生產(chǎn)成本。.市場發(fā)生了很大的變化,尤其是山西晉城優(yōu)質(zhì)塊煤2型煤制作日趨緊張,加之運輸成本上升,進廠煤價持續(xù)攀升, .人爐價格達800元/t以上,已接近公司自產(chǎn)焦炭價2.1粘結(jié)劑的選擇格。合成氨一廠自1990年開始陸續(xù)進行原料路線氣化所用原料煤產(chǎn)地不同,品種多變,煤的彈多元化嘗試,中塊白煤間歇、富氧氣化,小塊白煤、性和塑性存在很大差異,同時由于灰分中化學(xué)組成小籽焦(篩焦)富氧氣化相繼試燒成功,為公司實現(xiàn)存在差別，與粘結(jié)劑相融性也不相同,采用一種粘原料煤綜合利用奠定了基礎(chǔ)。隨著我國采煤機械合劑難以適應(yīng)復(fù)雜多變的煤種，故使用膨潤土、腐化程度的提高,塊煤生產(chǎn)率下降,無法滿足造氣對植酸鹽及洗精煤等多成分復(fù)合粘結(jié)劑。塊煤的要求,而篩出的大量煤粉卻因利用率低而長2.2 工藝流程期積壓,造成資源浪費。原料煤由落煤斗經(jīng)皮帶輸送機送人粉碎機,粉2003年公司粉煤流化床氣化爐投產(chǎn),由于粉煤碎至- -定粒度后落人雙軸攪拌機,在攪拌機內(nèi)按工干燥及輸送系統(tǒng)產(chǎn)生粉塵污染,裝置至今仍處于停藝要求中國煤化工潤土及當?shù)叵串a(chǎn)整改階段。國內(nèi)外其他許多成熟的粉煤直接氣精煤,MYHCNMHG混合后轉(zhuǎn)入制化技術(shù)因初期投資巨大、技術(shù)不成熟、運行成本較高等原因,企業(yè)難以承受。公司焦爐爐齡即將到作者簡介:陸軍(1968年-),男,上海人,1988年畢業(yè)于安徽淮南聯(lián)期,合成氨老系統(tǒng)原料路線改造已迫在眉睫。合大學(xué)化學(xué)工程專業(yè),工程師,從事合成氨廠造氣生產(chǎn)技術(shù)管理工作?；试O(shè)計2008年第46卷球。由落煤斗經(jīng)皮帶機送人煤球成型機制成煤球移趨勢,此時會使型煤受熱膨脹導(dǎo)致破碎粉化,因后,經(jīng)篩子分離碎煤,由皮帶輸送機送至烘干工序。.此時間不能過長。煤球在烘干機的爐排.上由鏈條牽引在烘干室內(nèi),利(2)下吹時,蒸汽吸收爐面熱量,同時將氣化用熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱⒚呵蚝娓?落人烘干爐層高熱量移向炭層底部,不但減少氣體帶出的熱損底煤斗的煤球由排渣電瓶車分批送至造氣系統(tǒng)型失,對穩(wěn)定氣化層高溫區(qū)十分有利。但若時間過煤專用氣化爐,用于制取合成氨原料氣。長,氣化層高溫區(qū)下移,爐底溫度將持續(xù)上升,煤氣帶出顯熱增加,特別危害爐箅、爐下中心管、三叉3工藝路線的選定管,尤其是鑄鐵材質(zhì)的下吹管線。100 kt/a 腐植酸鹽型煤生產(chǎn)線試運行期間,合(3)與氣化塊煤及焦炭類似，型煤上吹比例要成氨廠組織部分降溫型煤(烘干窯溫度過高)從煤少于下吹比例，而且.還要掌握下吹時間和下吹蒸汽運皮帶系統(tǒng)進行輸送測試。由于型煤粘結(jié)劑配方用量的匹配。上下吹比例及其蒸汽用量是否合適，尚處于摸索調(diào)試階段及煤運系統(tǒng)折返落差過大,型可以通過觀察爐況的變化、上下吹蒸汽分解率分析煤破碎率達50%以上,煤氣爐無法正常氣化。本著得以驗證。根據(jù)型煤的煤質(zhì)分析合理調(diào)整上、下吹適用、經(jīng)濟、效益最大化的原則,在現(xiàn)有裝置不做大比例以避免氣化層超溫。150 s循環(huán)時間,吹風(fēng)及制幅調(diào)整情況下，割除原自動加焦機及加焦平臺,在氣各階段百分比分別為21% 28% .43% .6%和2%。8"氣化爐采用吊桶直接投爐的方式進行型煤試燒。4.4 爐上溫度控制型煤是由小顆粒煤經(jīng)過擠壓成型的,空隙率大4間歇工藝條件的選擇于同體積的塊煤,接觸和吸附氧的能力遠高于塊4.1 強風(fēng)短吹以提高爐內(nèi)蓄熱水平煤。由于型煤熱穩(wěn)定性差,爐上溫度控制尤為重根據(jù)固定層間歇氣化機理,只有選擇較高的吹要。以間歇氣化為例，在現(xiàn)有型煤質(zhì)量及高徑比條風(fēng)強度才能產(chǎn)生較高的氣化強度。型煤制作初期，件下,爐上溫度應(yīng)小于550 C ,超過此溫度,爐內(nèi)型由于強度不達標，為避免型煤產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象,在使用煤粉化現(xiàn)象就特別嚴重,帶出物大量增加,煤氣爐原均布爐箅條件下,風(fēng)量僅為14 000~ 15 000 m'/h,操作彈性變小。更換專用爐箅后,風(fēng)量提至18 000 ~20000 m'/h。4.5 主要設(shè)備根據(jù)熱平衡關(guān)系,要保持較高的煤氣產(chǎn)量必須保證型煤固定碳含量-般在62% ~ 68% ,低于無煙足夠的吹風(fēng)量,過高的吹風(fēng)量可通過吹風(fēng)百分比來塊煤71% ~74%,而灰分在20% ~25% ,也高于塊.控制。在不吹翻炭層的前提下,盡可能加大吹風(fēng)速煤的15% ~18%。因此,理論上型煤氣化后灰渣排度,減少二氧化碳與炭接觸時間,降低吹風(fēng)氣中一出量要多于塊煤。實際生產(chǎn)中，要保持加煤和出灰氧化碳含量,提高吹風(fēng)效率,實現(xiàn)強風(fēng)短吹。當型的平衡,爐排系統(tǒng)要有充分的排灰能力。一般來煤質(zhì)量不好或系統(tǒng)阻力過大時,減少吹風(fēng)時間,操說，型煤氣化強度低于優(yōu)質(zhì)塊煤制氣,為提高氣化作上采取加料前后期“風(fēng)量差"的方法,在一定程度水平和加煤安全,要適當提高料層溫度,并通過工上可以減少碳層吹凹、吹翻現(xiàn)象的發(fā)生。藝調(diào)整使爐內(nèi)有輕度而疏松的疤塊。型煤由粉煤4.2使用合理的蒸汽流量制成,疤塊硬度不大,為適應(yīng)這-工藝，要求型煤專基于提高蒸汽分解率目的，針對型煤粒度均用爐箅具有較強的排、降灰能力和優(yōu)良的布風(fēng)性勻比表面積大、放熱快、反應(yīng)時間短等特點,人爐能。型煤制作中使用的添加劑及氣化使用的閃蒸.蒸汽做到上吹短而強，下吹弱而長，在提高蒸汽分汽腐蝕性較強，同時系統(tǒng)帶出物較塊煤成倍增加，解率同時要防止追求過高蒸汽分解率而少用蒸汽因此,應(yīng)定期清理和密集檢修,以確保裝置運行的傾向,否則會造成爐內(nèi)結(jié)疤而影響煤氣產(chǎn)量。新正常。合成飽和閃蒸汽溫度低、帶水頻繁、雜質(zhì)多,其蒸汽5型煤富氧氣化試燒使用有別于其他型煤氣化廠家,如蒸汽流量變送器需定期排污和調(diào)零,中心管、下吹管線、洗氣箱、燃本公司制作的型煤規(guī)格為42 mm x42 mm x燒室應(yīng)定期放水和清理。26 r中國煤化工化肥廠及三明化4.3循環(huán)百分比與時間的選擇工的|YHC N MH G。鑒于粘結(jié)劑配(1)制氣階段,上吹時煤氣將氣化層熱量及溫方及制作工藝不同,型煤的冷、熱強度、熱穩(wěn)定性、度移向炭層上部,氣體帶出顯熱增加,氣化層有上浸水強度與之相比存在較大差距。間歇氣化存在第1期陸軍型煤氣化工藝在 合成氨廠的運用●53●溫差變化大、氣流方向周期性變化、燃料層熱損大，廠家如渦陽、蒙城、臨泉及三明使用50 mm x45 mm氣化效率低系統(tǒng)帶出物多爐下溫度過高、吹風(fēng)氣x35 mm規(guī)格型煤,其型煤強度與上述廠家相比存.放空造成大氣污染、設(shè)備利用率低、生產(chǎn)能力不高在較大差距,冷強度只能達到25 ~ 40 kg/球,而外廠等問題。車間根據(jù)供氧量及原料特性(粒度偏小)普遍高于60 kg/球,三明化肥廠甚至超過70 kg/球。并結(jié)合本廠成熟的操作經(jīng)驗首次在國內(nèi)對型煤進熱強度暫時未 做測定,但在改用型煤專用爐箅間歇行了富氧氣化嘗試。試燒第二階段,風(fēng)量一旦超18 000 m'/h, 爐面及爐5.1 富氧氣化工藝內(nèi)就出現(xiàn)吹凹、粉化加重現(xiàn)象,帶出物增加明顯,每(1)出口溫度 采用吊桶人工直接投爐加煤。日除日常清理外,煤氣爐每隔數(shù)日還必須停車進行每個加煤周期,操作人員觀察爐面及爐內(nèi)運行狀況系統(tǒng)大清理。另外,型煤粘結(jié)劑配方的摸索試驗造最為直接,采取調(diào)節(jié)手段最為有效。原則上氣道出成型煤質(zhì)量波動對生成也產(chǎn)生- -定的影響。經(jīng)過口溫度≤700 C ,最高不超過750 C，否則爐面粉化多次從煤運系統(tǒng)輸送測試,型煤破損率很大。在現(xiàn)現(xiàn)象嚴重,不僅增加原料消耗，降低氣化效率和有有 型煤強度條件下,采用吊桶人工直接投爐加煤雖效氣體組分,而且還會造成單爐氧高,惡化工藝操然保證了型煤入爐粒度完整,但人工加煤停車時間作。在使用閃蒸飽和蒸汽時,采用提高汽氣比的方每班在1h以上,每日少生產(chǎn)合成氨近6t,-定程.法,同時合理調(diào)節(jié)多臺富氧爐總用氧量,加強分析度上制約了單爐能力的提高。次數(shù),嚴格控制人爐富氧濃度。無論采用何種方法,何種粘結(jié)劑，最終必須保(2)灰渣殘?zhí)籍斎剂闲再|(zhì)、 加料方式一定證型煤質(zhì)量,只有高強度的型煤才能保證高負荷生時,操作工藝條件成為型煤富氧氣化殘?zhí)贾饕绊懏a(chǎn),否則不僅帶出物多、煤耗多,而且直接影響發(fā)氣因素。鑒于型煤氣化具有爐溫低,CO2還原、水蒸氣量。 廠家提供的配方僅作為參考,用戶必須根據(jù)本分解反應(yīng)條件不良,CO生成量較少、燃料氣化不完單位實際,生產(chǎn)出符合工藝需要的高質(zhì)量型煤。全等特點,具體操作時通過合理選擇富氧量、汽氣(2)閃蒸蒸汽帶水蒸汽管線外接二廠 閃蒸比和富氧濃度,適當控制灰盤轉(zhuǎn)速,控制燃料在爐汽,試燒期間多次出現(xiàn)管網(wǎng)帶水事件,不僅惡化工內(nèi)的停留時間,避免未氣化完全的型煤隨灰渣排藝操作,而且危害設(shè)備內(nèi)襯,燃燒室內(nèi)壁及格子磚出,減少碳損失。已有粉化、碎裂現(xiàn)象,系統(tǒng)也曾停車7天處理燃燒(3)氣體組分當富 氧濃度和汽氣比- -定時，室切線和 上氣道耐火磚倒塌事件。閃蒸汽雜質(zhì)堵隨著反應(yīng)溫度升高,H2和CO含量升高,CO2和N2塞儀表導(dǎo)壓管 ,蒸汽流量顯示經(jīng)常出現(xiàn)偏差。另外含量下降。溫度變化對CO含量影響較大，對其他閃蒸飽和蒸汽影響蒸汽分解率及煤氣組分。組分影響較小,溫度越低影響越大。當富氧濃度和(3) 煤氣有效氣體質(zhì)量下降型煤固定 碳較反應(yīng)溫度- -定時， 汽氣比減小,H2含量下降,N2含塊煤低 10% ,而灰分高達20% ~25% ,富氧氣化后量上升,而CO、CO2含量變化不大;當汽氣比和反應(yīng)煤 氣中p(CO2)為18% ~21% ,中(CO +H2)為62%溫度- -定時,富氧濃度提高,H2和CO含量升高而~66% ,氣體組分質(zhì)量較塊煤有所下降(塊煤φCO2含量變化不大,N2含量下降明顯。(CO2)≤15%,p(CO+H2)≥75%)。在現(xiàn)有負荷(4)氧含量的控制灰分含 量高的型煤,在氧條件下,2臺塊煤.1臺型煤(3臺劣質(zhì)料)富氧氣化，化層內(nèi)氧化過程中灰分從型煤表面剝離量大且速總管混合氣CO2尚可控制在10%以內(nèi),隨著型煤投度快,灰分對氧氣與型煤接觸起一定的阻隔作用,運量增加，系統(tǒng)CO2及H2S將大幅上升,后序脫硫、使汽化劑氧化不完全,出口煤氣氧含量普遍高于優(yōu)變換、脫碳系統(tǒng)應(yīng)準備相應(yīng)的處理預(yù)案。質(zhì)塊煤及焦炭。另外,一次風(fēng)空氣座板閥及煤氣三(4)現(xiàn)場操作環(huán)境不達標人工加煤時 ,現(xiàn)場通閥內(nèi)漏對系統(tǒng)氧含量影響最大,開中壓蒸汽吹掃粉塵含量大。容煤桶內(nèi)型煤存在自燃現(xiàn)象,不但增雖然在一定程度上可降低煤氣氧含量,但最終必須加入爐消耗,而且還造成現(xiàn)場塵毒超標。多臺型煤確保閥頭及閥座密封,以徹底消除氧含量高對系統(tǒng)爐運行時,上述情況將更為嚴重。另外,容煤桶內(nèi)生產(chǎn)的危害。自燃的及閥桿、吊耳穿中國煤化工銷釘強6型煤氣化存在的問題MCNMH G充尚需改進8*(1)型煤質(zhì)量波動及人工停爐加煤 我公司爐單臺運行時,60 Vd型煤吊運量使現(xiàn)有2套電動型煤粒度為42 mm x42 mm x26 mm,而省內(nèi)外同類葫蘆處于高頻率使用狀態(tài),期間已維修多次。一旦●54.化肥設(shè)計2008年第46卷7°爐投運,超過100 Vd的型煤吊運量,將使2臺電(2)間歇氣化吹風(fēng)氣放空,熱損失大,氣化效動葫蘆處于嚴重超負荷、超頻率使用狀態(tài)。2臺型率低,設(shè)備利用率低,生產(chǎn)能力小。富氧氣化自身煤爐加煤,其煤桶上、下煤周轉(zhuǎn)將占用大量時間,特維持熱平衡,熱損失小,無吹風(fēng)氣放空,生產(chǎn)能力大。別是每班2~3次集中下灰清理時間段,煤氣爐作(3)間歇氣化帶出物多,灰渣殘?zhí)几?爐下溫業(yè)時間會受到嚴重影響。度不易控制,氣體組分難調(diào)節(jié),設(shè)備、閥門故障率(6)本公司生產(chǎn)的型煤除冷強度存在差距外,高,維護工作量大。富氧氣化流程簡單,程控閥少, .浸水強度也遠達不到同類廠家浸泡24h單球抗壓操作簡單穩(wěn)定,帶出物少,殘?zhí)嫉?維護工作量小,.25 kg要求,雨季時型煤輸送和吊運應(yīng)考慮防水措施。有效避免高溫對爐下設(shè)備的危害。(7) 2臺型煤爐運行時,當8"煤氣爐大修時,落間歇氣化與富氧氣化工藝指標對比見表1。爐底滑輪三腳支架(或工字梁組)將阻礙型煤吊桶表1閫歇氣化與富氧氣化工藝指標對比向7"爐輸送,8"爐大修,7"爐只能改焦炭運行。序號項目間歇氣化富氧氣化(8)多次停爐檢修發(fā)現(xiàn)，爐下傳動設(shè)備大渦氣體產(chǎn)量m2.h-14 800 2007400 +200輪爐箅、煤氣管線及六瓣分布器等磨損腐蝕嚴重，蒸汽分解率/%51.25 58 ~64型煤制作中使用的添加劑和制氣使用的閃蒸汽可3碳氣化效率/%7580能是導(dǎo)致設(shè)備損壞的主要原因。噸氨燃料消耗/.t-1.75-1.85 <1.30碳利用率/%5387改進措施噸氨氧氣消耗(98% )/m' .-1497煤氣組分/% CO210.818.6(1)在現(xiàn)有型煤強度條件下,修改型煤吊桶容32. 927.8量,增設(shè)定容式加煤機,實現(xiàn)不停車加煤。H243.737.5(2)改進型煤質(zhì)量,提高型煤強度,降低型煤N。9.5出窯溫度,最終通過煤運皮帶輸送,使用自動加煤CH42.6機提高單爐生產(chǎn)能力和改善現(xiàn)場操作環(huán)境。福建CO+H276. 665.3三明化工有限公司2004年曾引進該型煤生產(chǎn)線,經(jīng)8單爐能力/八.d-1355:帶出物/%≤12≤過2年生產(chǎn)摸索,現(xiàn)型煤強度達70 kg/球以上,實現(xiàn)灰渣殘?zhí)?%25. 62≤I了加煤機自動加煤。我公司可考察其型煤制作技術(shù)。(3)暫停帶水閃蒸氣使用,改善煤氣品質(zhì)。9結(jié)語(4)型煤吊運裝置易損件備品應(yīng)準備充足,及時更換,以確保型煤爐連續(xù)穩(wěn)定運行。(1)型煤技術(shù)廣泛應(yīng)用于小型氮肥裝置(5)繼續(xù)調(diào)整氣化工藝條件,摸索最佳工藝，φ1980mm~φ2600mm煤氣爐上,中型氮肥廠于掌握其規(guī)律,實現(xiàn)優(yōu)化操作。2001年首先在江西二化φ3 000 mm煤氣爐應(yīng)用,湖(6)更換閥口為8位的電磁閥集成底版,為下南金信化工6臺φ3 300 mm煤氣爐以及柳化、貴→步實現(xiàn)富氧氣化自動加煤做準備。化智成(湘氮)、巨化等許多中型氮肥廠陸續(xù)使用(7)雨季型煤輸送和吊運,容煤吊桶加蓋,吊型煤制氣,其應(yīng)用效果主要依據(jù)各企業(yè)制作型煤的裝口增設(shè)防雨棚。工藝過程和質(zhì)量。(2)型煤技術(shù)經(jīng)濟實用,適合中型氮肥企業(yè)工8間歇氣化與富氧氣化對比藝技術(shù)的原料路線,型煤富氧氣化在技術(shù)、經(jīng)濟、操(1)間歇氣化炭層溫度變化大,氣流方向周期作、維護環(huán)保等方面明顯優(yōu)于間歇氣化(噸氨成本變化,對原料粒度、熱穩(wěn)定性、灰熔點要求高,而富降低350元/t) ,是型煤制氣的發(fā)展方向。氧氣化適應(yīng)小粒度原料。收稿日期: 2007-08-09《型煤技術(shù)問答》征購良示中國煤化工《型煤技術(shù)問答》全面介紹了型煤的制作和氣化要點,出版發(fā)!。該書為大32K本，彩色封面,全書文字約20萬，目前尚有余量,擬降價出售。每本由...L.CNMH G2元,20本以上每本20元，售完為止。欲購者請預(yù)先電話聯(lián)系。通訊地址:湖南省株洲市天元區(qū)天臺路郵政新村7棟102號,郵編: 412007 ,收款人:李永恒,電話:0733 - 8824977