富氧連續氣化試驗總結

42化肥工業(yè)第40卷第2期富氧連續氣化試驗總結楊曉勤,古永紅(湖北宜化集團有限責任公司湖北宜昌 443000)摘要簡(jiǎn)要介紹了富氧連續氣化技術(shù)的特點(diǎn)、 工藝流程、主要設備以及富氧氣化爐的操作要點(diǎn)，并提出了設計中需要注意的事項。富氧連續氣化試驗結果表明:富氧氣化爐的噸氨煤耗在1.41左右,產(chǎn)氣量比間歇氣化爐提高50%以上,廢熱鍋爐和夾套所產(chǎn)蒸汽基本能自給。關(guān)鍵詞富氧氣化 炭層控制上行煤氣溫度 試驗Sum-Up of Experiments on Continuous Gasification with Oxygen-Enriched AirYang Xiaoqin, Gu Yonghong(Hubei Yihua Group Co., Ltd.Hubei Yichang 44000)Abstract A brief introduction is given to the continuous gasification technology with oxygen-enriched air, its special features，technological process，main pieces of equipment and main points inthe operation of the gasification with oxygen- enriched air, and points for attention are mentioned in itsdesign. The experimental results indicate that the gasifier consurmes about 1.4 t of coal per ton ofammonia, its gas production is over 50% higher than that of the batch coal gasifier, and the steamfrom the waste heat boiler and the jacket is basically self-suffcient.Keywords gasification with oxygen-enriched air carbon layer control upgoing gas temperatureexperiment越高,對純氧的消耗量也越高。由于需要消耗氧1富氧連續氣化技術(shù)特點(diǎn)氣,因此,富氧連續氣化技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵在于能否富氧連續氣化和間歇氣化技術(shù)均屬于常壓固獲得穩定、經(jīng)濟的富氧源。湖北宜化集團有限責任定層氣化,前者是以純氧、富氧空氣和水蒸氣為氣公司通過(guò)對國內采用富氧連續氣化技術(shù)的河南平化劑同時(shí)從爐底進(jìn)人,所產(chǎn)煤氣由爐頂引出;后者頂山、安徽準化,福建三明3家化肥企業(yè)的考察:富是以空氣和水蒸氣為氣化劑，由空氣吹風(fēng)和水蒸氧連續氣化所需的氧濃度一般在 55% ~60% (體氣上、下吹交替制取半水煤氣。積分數);對于φ2 740,φ 3000和φ 3300 mm煤與間歇氣化技術(shù)相比,富氧連續氣化技術(shù)具氣爐,富氧空氣流量在2 000 ~4 000 m'/h;這有如下特點(diǎn):工藝流程及生產(chǎn)操作大為簡(jiǎn)化,安全3家企業(yè)全部采用深冷法制氧,河南平頂山的制性也得以提高;由于沒(méi)有吹風(fēng)階段的大流量空氣氧能力是6500 m'/h,安徽淮化利用與德士古水通過(guò)床層,炭層中的氣體流速大幅降低,因而可以煤漿氣化裝置配套的28 000 m'/h空分裝置所產(chǎn)使用粒度較小的原料煤,灰渣含碳量也較間歇氣的部分氧氣,福建三明是利用附近鋼鐵企業(yè)的氧化技術(shù)的低,氣化反應區溫度穩定,氣化強度可比氣(5 300 m'/h)。由于富氧連續氣化對氧氣的濃間歇氣化提高50%以上;不存在間歇氣化工藝中度要求不高,因此可考慮采用變壓吸附制氧。閥門(mén)頻繁切換的問(wèn)題,從而大大延長(cháng)有效制氣時(shí)2富 氧連續氣化工藝流程及主要設備間,使氣化強度及單爐氣化能力大幅提高;可充分利用原有的常壓固定層氣化爐,投資增加不大。2.1富氧連續氣化工藝流程一般氧氣純度越高,氣化強度越大,氣化效率湖北宜化雙環(huán)公司富氧連續氣化試驗裝置是2013年4月楊曉勤等:富氧連續氣化試驗總結43在原間歇氣化爐的基礎上改造而成。氣溫度將迅速升高。汽氧比失調時(shí),也易引起上來(lái)自空分裝置的4.0MPa純氧減壓至25kPa行溫度波動(dòng),此時(shí)應根據煤氣成分分析結果進(jìn)行后進(jìn)人純氧緩沖罐,然后進(jìn)人富氧緩沖罐,與來(lái)自調節。上行煤氣溫度超標時(shí),若煤氣中有效氣含羅茨風(fēng)機的25kPa空氣混合,富氧空氣中含氧體量高、二氧化碳含量低,說(shuō)明氧過(guò)量,需要增加蒸積分數控制在55% ~60%。富氧空氣經(jīng)管道進(jìn)汽用量;若有效氣含量低、二氧化碳含量高,說(shuō)明人氣化劑混合罐,與來(lái)自蒸汽緩沖罐的蒸汽混合蒸汽過(guò)量,需減少蒸汽用量或增加氧用量。在實(shí)后由爐底進(jìn)人氣化爐,所產(chǎn)半水煤氣由爐頂引出，際操作過(guò)程中,也可以通過(guò)調節加煤量來(lái)控制上然后依次經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器廢熱鍋爐后進(jìn)人煤氣行煤氣溫度,但必須優(yōu)先保證炭層高度?？偣?。此后在進(jìn)行以新疆塊煤為原料的富氧連續(3)經(jīng)多次試驗，富氧連續氣化所產(chǎn)煤氣中氣化試驗時(shí),在廢熱鍋爐后增設了噴淋式單爐洗的有效氣體積分數最佳范圍為62% ~68%。當氣塔。有效氣體積分數低于62%時(shí)，說(shuō)明爐內氣化層溫2.2富氧連續氣化試驗裝置主要設備度較低,蒸汽用量也會(huì )偏高,經(jīng)濟性較差;當有效(1)富氧氣化爐是由常壓間歇氣化爐改造而氣體積分數超過(guò)68%時(shí),爐內溫度過(guò)高,極易引成,富氧空氣與蒸汽混合后并人爐底三叉管,經(jīng)鼓起結疤,炭層高時(shí)也容易引起掛壁。風(fēng)箱進(jìn)入爐內。因上行煤氣溫度高,- -旦有紅炭落入灰倉,接觸富氧空氣后極易劇烈燃燒,能快速4富氧連續氣化試驗結果將灰倉燒紅,因此氣化爐爐頂、上行管道、爐底灰湖北宜化雙環(huán)公司分別對貴州煤煤棒、山西倉、鼓風(fēng)箱均要求涂抹耐高溫澆注料。煤煤棒、寧夏煤煤棒、內蒙古機焦塊、內蒙古焦粉(2)湖北宜化雙環(huán)公司富氧連續氣化試驗裝煤球等進(jìn)行了富氧連續氣化試驗,并與間歇式煤氣置利用與Shell粉煤氣化裝置配套的空分裝置多發(fā)生爐進(jìn)行了對比。其中,貴州煤煤棒分析結果、余的純氧,新建富氧氣化爐時(shí)需配套相應的制氧試驗控制參數試驗結果對比分別見(jiàn)表1和表2。裝置。表1貴州煤煤棒分析結果/% (質(zhì)分數)(3)富氧連續氣化需設置廢熱鍋爐，以回收水分灰分揮發(fā)分固定碳硫灰熔點(diǎn)Tz/心高溫煤氣的顯熱。湖北宜化雙環(huán)公司富氧連續氣6.25.060.4 1.21 300化試驗裝置新增廢熱鍋爐的蒸發(fā)面積和過(guò)熱面積表2貴州煤煤棒試驗控制參 數、試驗結果對比分別為400 m2和20 m2 ,出廢熱鍋爐半水煤氣溫度180~220 C。項目富氧連間歇氣化續氣化3富氧氣化爐操作要點(diǎn)富氧空氣流量/(m'●.h-' .標態(tài))2 500~3 000富氧空氣含氧體積分數/%50-60富氧氣化爐操作的要點(diǎn)是穩定炭層高度和控單爐蒸汽用量/(1.h-1)5.564.13制上行煤氣溫度?；以鼩執假|(zhì)量分數/%10.019.2(1)由于富氧連續氣化入爐氣化劑中的氧濃煤氣中含( Co + H2 )體積分數/%65.264.0度高,極易出現結疤或掛壁現象,因此必須嚴格控出口煤氣中含N2體積分數/%15.823.5制氧流量及炭層高度。炭層高度主要通過(guò)加煤量出口煤氣中含CO2體積分數/%和下灰量來(lái)調節,調整合適的加煤時(shí)間和爐條機廢熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量/(.h-)日耗煤量/t82.768.82.24轉速,既要注意爐底灰倉溫度及下灰灰渣狀況,防單爐產(chǎn)氣量/(m'●h-' ,標態(tài))8544止氣化層下降過(guò)快或上移,還應根據所用原料煤?jiǎn)螤t產(chǎn)氣量可供產(chǎn)氨/(1.h1)2.44的灰熔點(diǎn),合理制定指標，以控制適宜的炭層高噸氨煤耗/t1.41度,提高發(fā)氣量。噸氨蒸汽耗/t2.282.04(2)引起上行煤氣溫度超標的因素主要有氧噸氨總氧耗/(m' ,標態(tài))6693. 202負荷變化、汽氧比、氣化層上移等。當富氧氣化爐噸氨耗空分裝置來(lái)氧/(m3 ,標態(tài))538氧負荷增大時(shí),若蒸汽用量沒(méi)有相應增加，上行煤噸氨廢熱鍋爐產(chǎn)汽量/:0.9244化肥工業(yè)第40卷第2期試驗結果表明:富氧氣化爐的噸氨煤耗在考慮上行煤氣管道及旋風(fēng)除塵器的設備材質(zhì),最1.4t左右;采用同種原料煤時(shí),富氧氣化爐的產(chǎn)好能耐700 C高溫;爐頂應采用耐火磚+隔熱氣量比間歇氣化爐提高50%以上;穩定運行時(shí),層+保溫層的處理。廢熱鍋爐和夾套所產(chǎn)蒸汽基本能自給。(2)設計富氧氣化爐時(shí),最好能在現有間歇氣化爐的基礎上增大高徑比，同時(shí)增加夾套高度,從設計注意事項而增高氣化層厚度、加大發(fā)氣量,并有效降低半水(1)富氧連續氣化時(shí)，上行煤氣溫度高,試驗煤氣中CO2含量。氣化新疆塊煤時(shí)，因其活性好、過(guò)程中曾多次出現旋風(fēng)除塵器和造氣爐大蓋焊縫炭層高度控制得較低,無(wú)法降低煤氣中CO2含量。漏氣著(zhù)火。因此,在設計富氧氣化爐時(shí)，需要特別(收稿日期2011-12-05 )000000w DD《0oo. s >000 D D D力1000000 1< 0000000004000(上接第25頁(yè))符合。工藝技術(shù)成熟，肥效較為顯著(zhù);產(chǎn)品養分釋放速率控失氮肥的肥效檢驗方法采用水中溶出率比樹(shù)脂、硫磺等包膜型尿素相對要快,適合于大田法。由于水是- -均相體系,而土壤是由固、液、氣.作物;在土壤中能均衡營(yíng)養,做到大田作物前期、三相組成的非均一-體系，土體內強烈的物理、化中期、后期不缺肥;遇水自組裝成絮狀海綿體,可學(xué)、物理化學(xué)和生物學(xué)過(guò)程必然影響肥料中養分疏松土壤,增強土壤保水性能，改善土壤結構;肥的釋放和釋放的養分在土體內的各種轉化過(guò)程，料利用率提高11%~22%,作物產(chǎn)量平均提高在種植作物的情況下,還受植物根系吸收養分的10% ,同時(shí)可提高作物品質(zhì)。影響。因此,以水中溶出率法來(lái)評價(jià)控失氮肥釋鑒于目前尚無(wú)控失氮肥國家標準、行業(yè)標準，放特性和肥效期通常與實(shí)際情況相差甚遠。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量及其指標，維護生產(chǎn)者、經(jīng)營(yíng)者努力方向.和消費者的合法權益,結合生產(chǎn)實(shí)際情況，參照安徽省地方標準《控失性肥料》,制訂了《控失氮肥》為了降低控失氮肥生產(chǎn)成本和解決各類(lèi)大田企業(yè)標準,其主要質(zhì)量指標見(jiàn)表1。作物所需氮素的縱向平衡問(wèn)題，今后從以下幾個(gè)表1控失氨肥主要質(zhì)指標方面進(jìn)行研究與應用:①促進(jìn)控失技術(shù)的開(kāi)發(fā)和項目1型I型應用，研發(fā)新的控失材料,以制造成本更低、效果總氮(N,以干基計)/%(質(zhì)量分數)≥20.0 ≥30.0 ≥40.0更好、無(wú)毒無(wú)害、易降解的環(huán)保型緩釋材料;②優(yōu)縮二尿/%(質(zhì)量分數)≤1.5 ≤1.5 ≤1.5化養分釋放或控流失模式，解決各類(lèi)作物所需氮酰胺態(tài)氮/% (質(zhì)量分數)16.0 22.0 36.0素的縱向平衡問(wèn)題;③完善控失氮肥釋放行為特銨態(tài)氮/% (質(zhì)量分數)4.0征的快速檢測方法并規范質(zhì)量標準,以促進(jìn)和保CI”/%(質(zhì)量分數)≤7.0≤20.0 ≤7.0證工業(yè)化產(chǎn)品的質(zhì)量控制,便于各相關(guān)方對產(chǎn)品水分/% (質(zhì)量分數)≤1.5≤1.5 ≤1.5質(zhì)量的監督控制。粒度( 2.00 ~4.75 mm)/%(質(zhì)90量分數)參考文獻養分控失率/%≥50≥50_ ≥50[1] 陳同斌，曾希柏,胡清秀.中國化肥利用率的區域分異[J].注:1)I型、I1型和m型產(chǎn)品是由熔融尿素加一-定量化肥養分控地理學(xué)報,2002(5):531-538.失劑及氯化銨或硫酸銨制成;2] 吳躍進(jìn). 楊惠成，余增亮.“控失化肥”示范應用效果及機理2)a-含量為型式檢驗項目,皿型產(chǎn)品應在包裝袋上標明“含氯”;研究綜述[J].安徽農學(xué)通報,2007(24) :22-24.3)水分含量為出廠(chǎng)檢驗項目;[3] 余立祥,卞坡,吳躍進(jìn)， 等.化肥"控失"對作物氮素農學(xué)利4)養分控失率為型式檢驗項目。用率的影響[J].安徽農學(xué)通報,2007(24):25-26.水溶解試驗:取10 g試樣于250 mL燒杯中，[4] 王桂芩 ,馬友華,江云,等.凹凸棒土在土壤改良和新型肥料加100 mL水,在15~20 C下靜置2 h,若仍保持開(kāi)發(fā)上的應用[J].磷肥與復肥20(83)77-78-絮狀顆粒,攪拌后呈黏稠狀的絮狀海綿體，即為(收到修改稿日期2013-01-10)