型煤氣化煤氣爐的設備技術(shù)改造

第4期中氮肥No.42007年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul.2007設備管理與改造型煤氣化煤氣爐的設備技術(shù)改造趙樂(lè )群(江西昌昱實(shí)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(jìn)設計方案。用型煤氣化爐來(lái)氣化型煤已經(jīng)在- - 些廠(chǎng)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(lèi)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(wú)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(cháng)近年來(lái)，由于無(wú)煙塊煤、焦炭?jì)r(jià)格攀升,眾的02.6 m爐型，都是以塊煤焦為原料進(jìn)行設計多以固定床間歇氣化爐進(jìn)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(jìn)行氣化,口、灰碴過(guò)渡區、中央灰箱、上部氣道等處設計生產(chǎn)半水煤氣和水煤氣。時(shí)的參數、工藝模型、模擬試驗、工業(yè)試驗采用在實(shí)際生產(chǎn)中，原有的煤氣爐不進(jìn)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(jià)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，大多數企業(yè)簡(jiǎn)單地把這種現象歸結為型煤氣的75%，冶金焦的105%。改燒型煤，如果仍采化效果差，沒(méi)有找到合理的工藝條件,過(guò)多地從用原設計煤氣爐型，爐內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(wèn)題:原煤焦、塊煤高得多才能滿(mǎn)足正常氣化需要的熱量。氣爐的設計是燒塊煤、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)量爐設備本身存在著(zhù)不適應。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冶金焦熱穩足性達到98%，優(yōu)質(zhì)塊煤為[作者簡(jiǎn)介]趙樂(lè )群(1949- ),男,河南清豐人,江西昌昱實(shí)92%，而型煤的熱穩定性、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，- -般煤球熱穩定性為70%，煤棒為75%。8%， 而目前大部分型煤爐0O2體積分數在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(fēng)量的 同時(shí)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(fēng)強度。而型煤氣化要求吹風(fēng)時(shí)風(fēng)量要比塊煤氣型煤的灰熔點(diǎn)和灰分含量與煤焦差別很大，化大得多。實(shí)際情況是:燒型煤吹風(fēng)流量普遍偏因此，爐算、灰犁、排灰口，灰碴過(guò)渡區等處的低。這一矛盾是制約型煤氣化的關(guān)鍵所在。怎樣設計相差也很大。如果不改變,勢必造成煤氣爐才能在型煤氣化時(shí)床層阻力較高的情況下，既大爐下灰盤(pán)、排灰口部位不是灰碴結死，就是粉末幅度提高吹風(fēng)流量,滿(mǎn)足氣化要求，又不致吹翻狀流生，難以穩定生產(chǎn)。呢?答案是必須對煤氣爐進(jìn)行技術(shù)改造，重新進(jìn)根據經(jīng)驗數據，固定床煤氣爐以?xún)?yōu)質(zhì)塊煤為行設計。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 適應型煤特性，使入爐風(fēng)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(fēng)空氣需求量相對塊煤偏大。但在須合理，杜絕出現“偏流”、“走短路”。 除去爐實(shí)際生產(chǎn)中，固定床煤氣爐以型煤為原料氣化，箅各通 風(fēng)道合理布置以外，還必須實(shí)現中央灰箱吹風(fēng)量反而降低，否則會(huì )吹翻。要使型煤氣化達橫截面積大于爐算有效通風(fēng)面積，只有這樣，才到理想的生產(chǎn)強度，必須重新設計煤氣爐吹風(fēng)系能保證爐箅氣室始終壓力均衡穩定，避免空氣統，比塊煤- -次風(fēng)量高,并確保不吹翻?！捌鳌?。由以上對比可知，型煤氣化的工藝條件與塊實(shí)際生產(chǎn)中--些爐型并沒(méi)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(huì )出現不適應，無(wú)法進(jìn)- -步 發(fā)揮型煤價(jià)通風(fēng)面積小，經(jīng)常造成爐箅各通風(fēng)道之間通風(fēng)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(fēng)偏大。過(guò)去過(guò)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(fēng)道上調整中風(fēng)偏大的問(wèn)題，忽略了中央灰型煤的煤氣爐。這種煤氣爐的特性應與型煤的特箱對爐箅氣室的柱狀氣流布風(fēng)影響的問(wèn)題，先天性相一致。已經(jīng)造成中風(fēng)偏大，所以效果不理想。要做到風(fēng)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(fēng)面積大，布風(fēng)酸為粘結劑、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,型煤爐則應在2.2:1以上?；瘜W(xué)活性好,水分含量高，必須有完全上吹2.2半水煤氣 CO2體積分數不能過(guò)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的體積分數降率，易形成氣化個(gè)均勻。另外，煤棒成碴性能下來(lái)，塊煤爐半水煤氣CO2體積分數為6%~好, 灰碴過(guò)渡區相對短，對爐箅均勻排碴要求較第4期趙樂(lè )群:型煤氣化煤氣爐的設備技術(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:燒型煤易“吹翻”， 不能用大流量高風(fēng)壓宜太強，否則易形成較多的碎粉灰，反而會(huì )影響的空氣鼓風(fēng)機，許多企業(yè)把鼓風(fēng)機出口閥關(guān)閉工況。1/2，或者更換為小的鼓風(fēng)機，力求在低生產(chǎn)水(2)腐殖酸煤球平下尋求平衡點(diǎn)，這顯然是錯誤的?；钚圆蝗缑喊?，熱穩定性較差,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(fēng)機，在吹風(fēng)時(shí)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(guò)渡積蓄足夠的熱量，完成氣化。區要適當增加，爐下溫度應提高，爐下裝置應有-般情況下，03.6 m煤氣爐配D 1100型鼓耐高溫功能。風(fēng)機，電機功率為800 kW; 03.2 m煤氣爐配(3)碳化煤球D 800鼓風(fēng)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(fēng)機，電機功率為440 kW。3.3出 炭層吹風(fēng)氣流速及流向控制傳統設計煤氣爐鼓風(fēng)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(fēng)配風(fēng)壓22 kPa風(fēng)機，電機功率為630 kW; 03.0時(shí)很容易“吹翻”，即大量帶出物隨吹風(fēng)氣流移m爐配風(fēng)壓25 kPa風(fēng)機，電機功率為440 kW;走，達到一定程度,炭層表面就會(huì )出現氣流“偏02.65 m爐配風(fēng)壓25 kPa風(fēng)機，電機功率為.流”，使炭層出現嚴重高低位差,不能正常氣化355 kW。這種配置在煤氣爐吹風(fēng)時(shí)“吹風(fēng)時(shí)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(fēng)時(shí)，出炭層吹風(fēng)氣的風(fēng)時(shí)間為48 s,一次風(fēng)閥打開(kāi)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(fēng)時(shí)間利用率僅能達到95%，加爐上部簡(jiǎn)體直徑的辦法降低出炭層吹風(fēng)氣的流每3 min減少有效吹風(fēng)1~2s,每臺爐全年將造速。實(shí)踐證明，上簡(jiǎn)體直徑擴大200 mm, 03.6成損失20萬(wàn)元以上; 1臺風(fēng)機供3臺爐，共影m、03.0 m、02.65 m煤氣爐吹風(fēng)氣出炭層流響效益60余萬(wàn)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(wàn)元。效果很明顯。高功率、大流量的鼓風(fēng)機在煤氣爐吹風(fēng)時(shí)可固定床煤氣爐原設計是燒冶金焦的，爐頂部以迅速克服炭層阻力，提供足夠的空氣人爐;同沒(méi)有考慮除塵功能，未設計氣流沉降區和氣流折時(shí)，吹風(fēng)時(shí)間利用率較高，可以從原來(lái)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。與傳統風(fēng)機相比，提高氣化出物問(wèn)題，否則，不但不利于工藝穩定，還會(huì )造強度產(chǎn)生的效益比多消耗電能的價(jià)值高得多，因成消耗升高。此新型煤氣爐配高功率鼓風(fēng)機是經(jīng)濟的。對煤氣爐出氣口設計分兩種情況: -種是上4結語(yǔ)氣道從爐頂部出，插人管伸進(jìn)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，難度也大側出，出氣口低于爐頂300~400 mm,使爐頂得多，煤氣爐的結構、配置截然不同。目前，已形成沉降區。兩種設計都有利于增加吹風(fēng)流量,有許多企業(yè)率先進(jìn)行了型煤氣化煤氣爐的根本改減少煤氣爐“吹翻”現象。造，實(shí)現了用價(jià)格比較低的型煤獲得較高的氣化3.4空 氣鼓風(fēng)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，造成了-個(gè)于燒塊煤焦，同樣有較好的效果。中國煤化工TYHCNMHG