型煤氣化工藝在合成氨廠(chǎng)的運用

第46卷第1期化肥設計Feb. 20082008年2月Chemical Fertilizer Design●51.型煤氣化工藝在合成氨廠(chǎng)的運用陸軍(安徽淮化集團合成氨- -廠(chǎng),安徽淮南232038)摘要:介紹了型煤制作過(guò)程 中粘結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、灰渣殘碳含量、氣體組分和氧含量的控制等方面,論迷了型堞富氧氣化試燒過(guò)程;對比了間歇氣化和富氧氣化的優(yōu)缺點(diǎn),提出了型謀氣化存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞:型煤氣化;粘結劑;間歇氣化;富氧氣化中圖分類(lèi)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(guān)現有中小型氮肥企業(yè)原料路線(xiàn)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(chǎng)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(guò)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(guò)多煤氣爐8臺,常壓流化床氣化粉煤爐1臺。固定層方考察調研和測算,確認型煤自產(chǎn)價(jià)格可以達到系統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(jìn)一步降 低及外購洗小塊白煤為輔。近幾年來(lái)，國內煤炭供應生產(chǎn)成本。.市場(chǎng)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(jìn)廠(chǎng)煤價(jià)持續攀升, .人爐價(jià)格達800元/t以上,已接近公司自產(chǎn)焦炭?jì)r(jià)2.1粘結劑的選擇格。合成氨一廠(chǎng)自1990年開(kāi)始陸續進(jìn)行原料路線(xiàn)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(shí)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(shí)現存在差別，與粘結劑相融性也不相同,采用一種粘原料煤綜合利用奠定了基礎。隨著(zhù)我國采煤機械合劑難以適應復雜多變的煤種，故使用膨潤土、腐化程度的提高,塊煤生產(chǎn)率下降,無(wú)法滿(mǎn)足造氣對植酸鹽及洗精煤等多成分復合粘結劑。塊煤的要求,而篩出的大量煤粉卻因利用率低而長(cháng)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,在攪拌機內按工干燥及輸送系統產(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地洗產(chǎn)整改階段。國內外其他許多成熟的粉煤直接氣精煤,MYHCNMHG混合后轉入制化技術(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(jiǎn)介:陸軍(1968年-),男,上海人,1988年畢業(yè)于安徽淮南聯(lián)期,合成氨老系統原料路線(xiàn)改造已迫在眉睫。合大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè),工程師,從事合成氨廠(chǎng)造氣生產(chǎn)技術(shù)管理工作?；试O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(shí)會(huì )使型煤受熱膨脹導致破碎粉化,因后,經(jīng)篩子分離碎煤,由皮帶輸送機送至烘干工序。.此時(shí)間不能過(guò)長(cháng)。煤球在烘干機的爐排.上由鏈條牽引在烘干室內,利(2)下吹時(shí),蒸汽吸收爐面熱量,同時(shí)將氣化用熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫煙氣將煤球烘干,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(chē)分批送至造氣系統型失,對穩定氣化層高溫區十分有利。但若時(shí)間過(guò)煤專(zhuān)用氣化爐,用于制取合成氨原料氣。長(cháng),氣化層高溫區下移,爐底溫度將持續上升,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(xiàn)的選定管,尤其是鑄鐵材質(zhì)的下吹管線(xiàn)。100 kt/a 腐植酸鹽型煤生產(chǎn)線(xiàn)試運行期間,合(3)與氣化塊煤及焦炭類(lèi)似，型煤上吹比例要成氨廠(chǎng)組織部分降溫型煤(烘干窯溫度過(guò)高)從煤少于下吹比例，而且.還要掌握下吹時(shí)間和下吹蒸汽運皮帶系統進(jìn)行輸送測試。由于型煤粘結劑配方用量的匹配。上下吹比例及其蒸汽用量是否合適，尚處于摸索調試階段及煤運系統折返落差過(guò)大,型可以通過(guò)觀(guān)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(wú)法正常氣化。本著(zhù)得以驗證。根據型煤的煤質(zhì)分析合理調整上、下吹適用、經(jīng)濟、效益最大化的原則,在現有裝置不做大比例以避免氣化層超溫。150 s循環(huán)時(shí)間,吹風(fēng)及制幅調整情況下，割除原自動(dòng)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(jìn)行型煤試燒。4.4 爐上溫度控制型煤是由小顆粒煤經(jīng)過(guò)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)短吹以提高爐內蓄熱水平煤。由于型煤熱穩定性差,爐上溫度控制尤為重根據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,爐上溫度應小于550 C ,超過(guò)此溫度,爐內型由于強度不達標，為避免型煤產(chǎn)生爆裂現象,在使用煤粉化現象就特別嚴重,帶出物大量增加,煤氣爐原均布爐箅條件下,風(fēng)量?jì)H為14 000~ 15 000 m'/h,操作彈性變小。更換專(zhuān)用爐箅后,風(fēng)量提至18 000 ~20000 m'/h。4.5 主要設備根據熱平衡關(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(wú)煙足夠的吹風(fēng)量,過(guò)高的吹風(fēng)量可通過(guò)吹風(fēng)百分比來(lái)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(shí)間,降低吹風(fēng)氣中一出量要多于塊煤。實(shí)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(shí)現強風(fēng)短吹。當型的平衡,爐排系統要有充分的排灰能力。一般來(lái)煤質(zhì)量不好或系統阻力過(guò)大時(shí),減少吹風(fēng)時(shí)間,操說(shuō)，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(guò)工上可以減少碳層吹凹、吹翻現象的發(fā)生。藝調整使爐內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,為適應這-工藝，要求型煤專(zhuān)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、反應時(shí)間短等特點(diǎn),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(cháng)，在提高蒸汽分汽腐蝕性較強，同時(shí)系統帶出物較塊煤成倍增加，解率同時(shí)要防止追求過(guò)高蒸汽分解率而少用蒸汽因此,應定期清理和密集檢修,以確保裝置運行的傾向,否則會(huì )造成爐內結疤而影響煤氣產(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(chǎng)家,如蒸汽流量變送器需定期排污和調零,中心管、下吹管線(xiàn)、洗氣箱、燃本公司制作的型煤規格為42 mm x42 mm x燒室應定期放水和清理。26 r中國煤化工化肥廠(chǎng)及三明化4.3循環(huán)百分比與時(shí)間的選擇工的|YHC N MH G。鑒于粘結劑配(1)制氣階段,上吹時(shí)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(chǎng)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(chǎng)家如渦陽(yáng)、蒙城、臨泉及三明使用50 mm x45 mm氣化效率低系統帶出物多爐下溫度過(guò)高、吹風(fēng)氣x35 mm規格型煤,其型煤強度與上述廠(chǎng)家相比存.放空造成大氣污染、設備利用率低、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(chǎng)等問(wèn)題。車(chē)間根據供氧量及原料特性(粒度偏小)普遍高于60 kg/球,三明化肥廠(chǎng)甚至超過(guò)70 kg/球。并結合本廠(chǎng)成熟的操作經(jīng)驗首次在國內對型煤進(jìn)熱強度暫時(shí)未 做測定,但在改用型煤專(zhuān)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 富氧氣化工藝內就出現吹凹、粉化加重現象,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,煤氣爐每隔數日還必須停車(chē)進(jìn)行每個(gè)加煤周期,操作人員觀(guān)察爐面及爐內運行狀況系統大清理。另外,型煤粘結劑配方的摸索試驗造最為直接,采取調節手段最為有效。原則上氣道出成型煤質(zhì)量波動(dòng)對生成也產(chǎn)生- -定的影響。經(jīng)過(guò)口溫度≤700 C ,最高不超過(guò)750 C，否則爐面粉化多次從煤運系統輸送測試,型煤破損率很大。在現現象嚴重,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(huì )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(chē)時(shí)間作。在使用閃蒸飽和蒸汽時(shí),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(shí)合理調節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,嚴格控制人爐富氧濃度。無(wú)論采用何種方法,何種粘結劑，最終必須保(2)灰渣殘碳當燃料性質(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(shí),操作工藝條件成為型煤富氧氣化殘碳主要影響產(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(chǎng)家提供的配方僅作為參考,用戶(hù)必須根據本分解反應條件不良,CO生成量較少、燃料氣化不完單位實(shí)際,生產(chǎn)出符合工藝需要的高質(zhì)量型煤。全等特點(diǎn),具體操作時(shí)通過(guò)合理選擇富氧量、汽氣(2)閃蒸蒸汽帶水蒸汽管線(xiàn)外接二廠(chǎng) 閃蒸比和富氧濃度,適當控制灰盤(pán)轉速,控制燃料在爐汽,試燒期間多次出現管網(wǎng)帶水事件,不僅惡化工內的停留時(shí)間,避免未氣化完全的型煤隨灰渣排藝操作,而且危害設備內襯,燃燒室內壁及格子磚出,減少碳損失。已有粉化、碎裂現象,系統也曾停車(chē)7天處理燃燒(3)氣體組分當富 氧濃度和汽氣比- -定時(shí)，室切線(xiàn)和 上氣道耐火磚倒塌事件。閃蒸汽雜質(zhì)堵隨著(zhù)反應溫度升高,H2和CO含量升高,CO2和N2塞儀表導壓管 ,蒸汽流量顯示經(jīng)常出現偏差。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 碳較反應溫度- -定時(shí)， 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;當汽氣比和反應煤 氣中p(CO2)為18% ~21% ,中(CO +H2)為62%溫度- -定時(shí),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，化層內氧化過(guò)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?xún)?隨著(zhù)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、脫碳系統應準備相應的處理預案。質(zhì)塊煤及焦炭。另外,一次風(fēng)空氣座板閥及煤氣三(4)現場(chǎng)操作環(huán)境不達標人工加煤時(shí) ,現場(chǎng)通閥內漏對系統氧含量影響最大,開(kāi)中壓蒸汽吹掃粉塵含量大。容煤桶內型煤存在自燃現象,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,而且還造成現場(chǎng)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爐運行時(shí),上述情況將更為嚴重。另外,容煤桶內生產(chǎn)的危害。自燃的及閥桿、吊耳穿中國煤化工銷(xiāo)釘強6型煤氣化存在的問(wèn)題MCNMH G充尚需改進(jìn)8*(1)型煤質(zhì)量波動(dòng)及人工停爐加煤 我公司爐單臺運行時(shí),60 Vd型煤吊運量使現有2套電動(dòng)型煤粒度為42 mm x42 mm x26 mm,而省內外同類(lèi)葫蘆處于高頻率使用狀態(tài),期間已維修多次。一旦●54.化肥設計2008年第46卷7°爐投運,超過(guò)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(dòng)葫蘆處于嚴重超負荷、超頻率使用狀態(tài)。2臺型率低,設備利用率低,生產(chǎn)能力小。富氧氣化自身煤爐加煤,其煤桶上、下煤周轉將占用大量時(shí)間,特維持熱平衡,熱損失小,無(wú)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(shí)間段,煤氣爐作(3)間歇氣化帶出物多,灰渣殘碳高,爐下溫業(yè)時(shí)間會(huì )受到嚴重影響。度不易控制,氣體組分難調節,設備、閥門(mén)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(jiǎn)單,程控閥少, .浸水強度也遠達不到同類(lèi)廠(chǎng)家浸泡24h單球抗壓操作簡(jiǎn)單穩定,帶出物少,殘碳低,維護工作量小,.25 kg要求,雨季時(shí)型煤輸送和吊運應考慮防水措施。有效避免高溫對爐下設備的危害。(7) 2臺型煤爐運行時(shí),當8"煤氣爐大修時(shí),落間歇氣化與富氧氣化工藝指標對比見(jiàn)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，爐下傳動(dòng)設備大渦氣體產(chǎn)量m2.h-14 800 2007400 +200輪爐箅、煤氣管線(xiàn)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能是導致設備損壞的主要原因。噸氨燃料消耗/.t-1.75-1.85 <1.30碳利用率/%5387改進(jìn)措施噸氨氧氣消耗(98% )/m' .-1497煤氣組分/% CO210.818.6(1)在現有型煤強度條件下,修改型煤吊桶容32. 927.8量,增設定容式加煤機,實(shí)現不停車(chē)加煤。H243.737.5(2)改進(jìn)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(guò)煤運皮帶輸送,使用自動(dòng)加煤CH42.6機提高單爐生產(chǎn)能力和改善現場(chǎng)操作環(huán)境。福建CO+H276. 665.3三明化工有限公司2004年曾引進(jìn)該型煤生產(chǎn)線(xiàn),經(jīng)8單爐能力/八.d-1355:帶出物/%≤12≤過(guò)2年生產(chǎn)摸索,現型煤強度達70 kg/球以上,實(shí)現灰渣殘碳/%25. 62≤I了加煤機自動(dòng)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結語(yǔ)(4)型煤吊運裝置易損件備品應準備充足,及時(shí)更換,以確保型煤爐連續穩定運行。(1)型煤技術(shù)廣泛應用于小型氮肥裝置(5)繼續調整氣化工藝條件,摸索最佳工藝，φ1980mm~φ2600mm煤氣爐上,中型氮肥廠(chǎng)于掌握其規律,實(shí)現優(yōu)化操作。2001年首先在江西二化φ3 000 mm煤氣爐應用,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(shí)現富氧氣化自動(dòng)加煤做準備?；浅?湘氮)、巨化等許多中型氮肥廠(chǎng)陸續使用(7)雨季型煤輸送和吊運,容煤吊桶加蓋,吊型煤制氣,其應用效果主要依據各企業(yè)制作型煤的裝口增設防雨棚。工藝過(guò)程和質(zhì)量。(2)型煤技術(shù)經(jīng)濟實(shí)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(xiàn),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、熱穩定性、灰熔點(diǎn)要求高,而富降低350元/t) ,是型煤制氣的發(fā)展方向。氧氣化適應小粒度原料。收稿日期: 2007-08-09《型煤技術(shù)問(wèn)答》征購良示中國煤化工《型煤技術(shù)問(wèn)答》全面介紹了型煤的制作和氣化要點(diǎn),出版發(fā)!。該書(shū)為大32K本，彩色封面,全書(shū)文字約20萬(wàn)，目前尚有余量,擬降價(jià)出售。每本由...L.CNMH G2元,20本以上每本20元，售完為止。欲購者請預先電話(huà)聯(lián)系。通訊地址:湖南省株洲市天元區天臺路郵政新村7棟102號,郵編: 412007 ,收款人:李永恒,電話(huà):0733 - 8824977