工業(yè)型煤氣化技術(shù)在合成氨工業(yè)中的應用

第32卷第3期邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報Vol.32 No.32015年6月Joumal of Xingtai Polytechnic CollegeJun. 2015工業(yè)型煤氣化技術(shù)在合成氨工業(yè)中的應用王明友，陳寧，王卓群(邢臺 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邢臺054035 )摘要:型煤技術(shù)作為煤炭加工領(lǐng)域的潔凈煤技術(shù)之一，在企業(yè)經(jīng)濟和環(huán)境保護方面效益顯著(zhù),近30年來(lái)在中國合成氨行業(yè)得到了大力推廣。本文論述了型煤氣化技術(shù)對于合成氨工業(yè)的意義,介紹了型煤氣化的常用方法，并對采用型煤與塊煤制氣的工藝條件不同進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:型煤;氣化; 合成氨中圖分類(lèi)號: TQ546; TQ113.242文獻標識碼: A文章編號: 1008- -6129 (2015) 03-0089-03合成氨是最重要的化工產(chǎn)品之- -，其產(chǎn)量位居料。各種化工產(chǎn)品之首。自1913年世界上第- - 座日產(chǎn)30按照用途不同，型煤可分為民用型煤、工業(yè)型噸的合成氨裝置投產(chǎn)到如今日產(chǎn)千噸以上的合成煤，其中工業(yè)型煤占比例比較大,可以細分為氣化氨裝置分布全球，合成氨工業(yè)對于能源的消耗也是型煤和動(dòng)力型煤。上世紀60年代以來(lái),為解決合成巨大的。據統計，在合成氨生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能源氨企業(yè)當時(shí)面臨的無(wú)煙塊煤供應不足的問(wèn)題，人們占全球能源供應總量的2%，排放的CO2占全球排先后研制出了石灰碳酸化煤、腐植酸鹽型煤、粘土放總量的1.6%。隨著(zhù)能源危機以及環(huán)保問(wèn)題的日益型煤等粉煤成型技術(shù)，年總產(chǎn)量曾達100 Mt以上，突出,合成氨工業(yè)中的節能減排問(wèn)題也逐漸得到人為全國近60%的化肥企業(yè)提供了造氣原料。們的關(guān)注。利用廉價(jià)易得的粉煤生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的氣化型煤，不目前世界上合成氨常用的原料有:焦炭、煤、但可以緩解塊煤供應不足，降低企業(yè)的原料成本，天然氣、焦爐氣、石腦油和重油，由于“富煤少油提高企業(yè)的經(jīng)濟效益,還可以提高粉煤資源的利用缺氣"的能源結構特點(diǎn)，我國90%以上的合成氨企率，減少燃煤污染物的排放，實(shí)現煤炭的高效潔凈業(yè)、70%以上的合成氨產(chǎn)能都是以煤為原料，而煤利用，具有很高的社會(huì )效益，為此國家把型煤產(chǎn)業(yè)頭合成氨中主要以無(wú)煙塊煤作為原料，其市場(chǎng)價(jià)位列為節能、環(huán)保的重點(diǎn)扶持產(chǎn)業(yè)。居高不下。隨著(zhù)煤炭開(kāi)采機械化程度的提高，煤的二、型煤氣化技術(shù)的意義破碎率也升高了，導致產(chǎn)量減少的塊煤價(jià)格攀升，最近幾年，型煤氣化技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)而粉煤卻積壓滯銷(xiāo)，造成了煤炭資源的巨大浪費，展，無(wú)煙煤及部分煙煤等粉煤制作氣化型煤的技術(shù)并嚴重污染著(zhù)礦山周?chē)沫h(huán)境。已經(jīng)達到很高的水平，而且對型煤氣化工藝的研究合成氨生產(chǎn)中原料煤占合成氨企業(yè)生產(chǎn)成本也不斷深入，已經(jīng)能夠達到塊煤爐和型煤爐的煤種的1/3左右，把粉煤加工成型煤作為生產(chǎn)半水煤氣互換而產(chǎn)氣量、煤氣品質(zhì)基本一樣的水平。的原料，可降低合成氨企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)通過(guò)粉煤成型技術(shù)制作氣化用型煤，再將型煤的競爭力。因此型煤氣化技術(shù)的研究不僅對于企業(yè)用作氣化反應生產(chǎn)半水煤氣等的原料，可為化工、經(jīng)濟狀況而且對于整個(gè)社會(huì )的長(cháng)遠發(fā)展都有深遠冶金等行業(yè)拓寬原料來(lái)源，降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提的影響。高經(jīng)濟效益。將型煤氣化技術(shù)應用于合成氨工業(yè)有以下意義:型煤是一-種清潔、高效能的新型燃料，是以適第一,型煤技術(shù)能夠解決我國煤炭資源粉化嚴當的工藝和設備(添加膠黏劑、固硫劑等經(jīng)過(guò)配制、重問(wèn)題，提高煤炭資源的利用率，同時(shí)降低企業(yè)的混合等加工工藝)，將粉煤加工成具有一-定形狀、生產(chǎn)成本，采用型煤氣化技術(shù)可使每噸合成氨的生尺寸及理化性能(熱穩定性、防水性等)的塊狀燃產(chǎn)成本下降300元以上。中國煤化工收稿日期: 2015-04-19YHCNMH G作者簡(jiǎn)介:王明友(1986一)， 山東安丘人，邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院資源與環(huán)境工程系，助教。89邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2015年第3 期第二，制作型煤的煤種不再局限于無(wú)煙煤，擴反應工藝條件的選擇。大了氣化用煤炭的范圍;通過(guò)幾種煤配比在-起，型煤制氣過(guò)程中的工藝條件- - 般包括溫度、吹可以改變單- -煤種的性能缺陷;成型過(guò)程中加入多風(fēng)速率、水蒸氣用量、燃料層高度等方面，由于型種添加劑，可以增加熱穩定性，提高灰熔點(diǎn)等，例煤在理化特性上的優(yōu)勢更適用于采用無(wú)煙塊煤作如固硫劑可使氣化型煤燃燒后的煤氣中硫化物的燃料時(shí)的“三高一短”的工藝條件，即:高爐溫、含量顯著(zhù)降低，有利于減少環(huán)境污染。高風(fēng)速、高炭層、短循環(huán)。除此之外，型煤制氣過(guò)第三，型煤與塊煤相比，具有粒度均勻、孔隙程中對工藝條件要求一般包括以下幾個(gè)方面，但最率高、透氣性好和機械強度高等優(yōu)點(diǎn)。粒度均- -使優(yōu)工藝條件的確定最終需生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行長(cháng)期的造得爐體內燃料層溫度分布均勻,避免了煤灰燒結現氣生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)探索。象;型煤的孔隙率可達14-27%，是塊煤的5-6倍，高溫有利于制氣,高爐溫時(shí),氣化反應速率快，比表面積大有利于提高煤與氣化劑的反應速率。水蒸氣分解率高，但高爐溫會(huì )造成熱損失增加。實(shí)第四，采用型煤制氣時(shí)水蒸汽的用量可較塊煤際生產(chǎn)中高爐溫應控制在保證爐內不結疤的前提節省約2-5%。這是由于型煤中水份含量比較高而下低于燃料灰熔點(diǎn)50°C左右下操作。固定碳含量比較低的原因。由于型煤的孔隙率高，其透氣性好，但相應的三、型煤制氣方法蓄熱能力較差,要保證高爐溫的生產(chǎn)條件必須保證以型煤為原料制取合成氨原料氣-半 水煤高炭層、通入高風(fēng)量，所以以型煤為原料間歇制氣氣的方法通常有兩種:時(shí)吹風(fēng)階段的空氣流量要比以塊煤為原料時(shí)大,吹1.間歇式制氣方法風(fēng)時(shí)間也要稍長(cháng)。該法屬于常壓固定床氣化工藝，煤氣生產(chǎn)過(guò)程型煤氣化比塊煤氣化生產(chǎn)的原料氣中CO2的采用間歇式操作周期地向氣化爐內加入空氣和水體積分數要高4-6%，尤其是以石灰碳化煤球為原蒸氣兩種氣化劑。首先進(jìn)行吹風(fēng)反應將爐溫提高到料時(shí)，煤氣中CO2含量可達為10-14%。要把CO2一.定溫度，然后停止送風(fēng)，送入水蒸氣進(jìn)行制氣反體積分數降低以提高有效氣體(CO和H2)的含量應。吹風(fēng)和制氣反應交替進(jìn)行，爐內溫度也是先升就必須提高燃料層中還原層的厚度,因此就需要把高后降低，所得的半水煤氣質(zhì)量也呈現周期性波煤氣發(fā)生爐爐體加高，燃料層進(jìn)-一步加厚。動(dòng)。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于考慮到熱量的充分利用和四、結論安全生產(chǎn)等原因,通常將一個(gè)生產(chǎn)工藝循環(huán)分成吹型煤技術(shù)作為煤炭加工領(lǐng)域的潔凈煤技術(shù)之風(fēng)階段、- -次上吹制氣階段、下吹制氣階段、二次一,將其應用于中國的煤頭合成氨企業(yè)作為原料氣上吹制氣階段、空氣吹凈階段等5個(gè)階段來(lái)完成。的來(lái)源，有助于解決因塊煤不足帶來(lái)的合成氨企業(yè)2.富氧空氣連續氣化法成本增加以及減少粉煤資源的浪費和減輕燃煤煙由于空氣中O2含量過(guò)低是不能實(shí)現連續制取氣排放帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題，其經(jīng)濟效益和環(huán)保效合格半水煤氣的根本原因,所以采用富氧空氣代替益顯著(zhù),近30年來(lái)在中國合成氨行業(yè)得到了大力推空氣作為氣化劑就可以實(shí)現連續制氣。型煤固定床富氧連續氣化工藝流程大致如下:型煤由于在制備過(guò)程中加入了部分添加劑，其用粉煤加工制作的型煤,從煤氣發(fā)生爐頂部料倉以與塊煤在理化特性上略有不同,相應的在氣化工藝3-5 min的時(shí)間間隔由自動(dòng)加料機間歇加入氣化爐操作條件.上也有不同的要求。隨著(zhù)今后型煤氣化技內，氧和水蒸氣自下而上通過(guò)煤層，型煤則完成干術(shù)研究的不斷深入，我國型煤制氣的技術(shù)水平也將燥、干餾、氣化還原、氧化燃燒和灰渣冷卻等變化。不斷地提高，合成氨工業(yè)仍將為人類(lèi)的生存與發(fā)展煤氣從氣化爐頂排出后，經(jīng)降溫除塵、余熱回收等做出巨大的貢獻。工序，最終得到合格的半水煤氣。四、型煤制氣I藝條件參考文獻:型煤作為-種補充塊煤不足、合理利用煤炭資[1]郝愛(ài)民，李新生，魏庭富等氣化型煤在水煤氣源的新的生產(chǎn)原料，具有機械強度高、粒度均勻、發(fā)生爐中的燃燒試驗[]煤炭轉化，2001 (4).熱穩定性好、灰熔點(diǎn)高、孔隙率高、氣化阻力小等[2]李海華，徐志強.我國型煤技術(shù)現狀分析[J].煤炭?jì)?yōu)點(diǎn)，但由于外加了添加劑，使其灰分含量增加，加工與綜合利中國煤化工固定碳含量降低，因此當型煤的質(zhì)量和爐型--定[3]顏鑫.型煤MHCNMH子工設計，時(shí)，型煤制氣的好壞主要取決于煤氣發(fā)生爐內氣化2010 (1) .)0邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2015年第3 期[4]崔國星，王文生，張啟衛.型煤移動(dòng)床富氧連續[5]彭展英，顏鑫.合成氨生產(chǎn)中型煤氣化工藝條件氣化系統的熱力學(xué)分析[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報,的優(yōu)化[J].潔凈煤技術(shù)，2009 (4) .2009 (7).Application of Industrial Briquette Gasification Technology in SynthesisAmmonia IndustryWANG Ming-you, CHEN Ning, WANG Zhuo-qun(Xingtai Polytechnic College, Xingtai, Heibei 054035, China)Abstract: Briquette technology as one of the clean coal technology in the field of coal processing hasremarkable economic benefit and environmental protection benefit, it has been vigorously promoted in Chinesesynthetic ammonia industry in recent 30 years .This paper discusses the significance of industrial briquettegasification technology, introduces the method of briquette gasification, and the difference between the briquetteand lump coal gasification process conditions are discussed.Key words: industrial briquette; gasification; synthetic ammonia industry(責任編輯王傲冰)(上接第88頁(yè))參考文獻:[1]張鵬. HOLTEK HT46系列單片機C語(yǔ)言實(shí)例教程[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社，2010.[2]譚浩強.C程序設計(第4版) [M].北京:清華大學(xué)出版社，2010[3]胡曉光.數字電子技術(shù)基礎[M].北京:高等教育出版社，2010.[4]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎( 第四版) [M]. 北京:高等教育出版社，2006.[5]吳光杰，王海寶.傳感器與檢測技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社，2014.[6]王曉紅傳感器應用技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2014.Tracing Obstacle Avoidance Extinguishing Trolley System Design andImplementation Based on HT46RU232 Intelligent MicrocontrollerWAN Jun, LV Zhi-min(Chongqing Creation Vocational College, Chongqing, 402160, China)Abstract: This project is designed based on HT46RU232 series single chip microcomputer intelligent tracingobstacle avoidance car fire extinguishing system, the transmission infrared light by infrared light-emitting tuberoad, black and white have different reflection intensity, this information can be detected by infrared receivingtube. After reading the information of photoelectric sensor can determine the way forward relative to the locationof the car body, car driving and make an accurate judgment when production site conditions, human can'taccomplish tasks such as material handling, loading and unloading, all smart car can be used to complete thecorresponding task.Key words: HT46RU232; tracing; avoidance; extinguishing中國煤化工MHCNMH G9