恩德粉煤氣化技術(shù)在化肥工程中的應用

然料與化工5ep. 2004Fuel晶Chemicsul ProcesesVol.' 35 No.5恩德粉煤氣化技術(shù)在化肥工程中的應用黃培林周永順(鞍山焦化酎火材料設計研究總院，鞍山114002)摘要: 介紹了恩德粉煤氣化技術(shù)在化肥廠(chǎng)改造工程中的應用情況，標定結果表明，恩德氣化爐不僅能生產(chǎn)合成氨的原料氣，而且具有操作負荷彈性大、操作簡(jiǎn)單、運行穩定和維修工作量小等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:粉煤氣化恩德氣化爐化肥廠(chǎng)應用實(shí)踐中國分類(lèi)號: TQ546.2文獻標識碼: B文章編號: 1001 - 3709 (2004) 05 -0006 -03Application of Undok Pulverized Coal Gasification Technologyin Ferilizer ProjectHuang Peilin Zhou Yonghun(Anshan Coking & Refractory Engincering Consuling Corp, Anshan 114002, China)Abstract: The application status of Undok Pulverized Coal Gasification Technology in fertilizer plantmodification project is described, the assessment result shows that Undok gasifier not only can producefeedstock gas for synthetic ammonia, also has the advantages over more flexible operating load, simpleoperation, stable running and less maintenance work.Key words: Pulerized coal gasification Undok gasifer Fertilizer plant Application practice吉林長(cháng)山化肥集團長(cháng)達有限公司主要生產(chǎn)尿尿素20萬(wàn)t。因受重油漲價(jià)的影響，于2000年6素,原以重油為原料,年產(chǎn)合成氨12萬(wàn)t,加工成月停產(chǎn)。后選用無(wú)煙煤和焦炭為原料,采用固定床收稿日期: 2004 -05-12(1)從焦炭的冷態(tài)強度看,配煤中配人0. 5% .利于初次熱解產(chǎn)物的逸出和減少二次反應,從而增~ 2%的廢塑料后,對焦炭的抗碎強度影響不大，加了焦油的產(chǎn)率1。但Mo指標有所上升。(2)從表4可看出，配廢塑料的焦炭熱態(tài)強度5結論(CRI和CSR)略低于基準樣焦炭，且隨著(zhù)廢塑料配小焦爐的煉焦試驗表明，配煤摻混廢塑料后,比的增加CRI有所提高，而CSR卻隨廢塑料配比對焦炭強度的影響不大，還可提高煤氣和焦油的產(chǎn)的增加而降低。率,但焦炭產(chǎn)率有所下降，廢塑料的配比宜控制在(3)從表5可看出，配煤中添加0.5%廢塑料2%以下。時(shí)，對煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率影響不大,但隨著(zhù)廢塑參考文獻料配比增加，煤氣和焦油產(chǎn)率提高，焦炭產(chǎn)率有所下降。這是因為大部分塑料是直鏈烴,氫含量要比1鈴木隆城.焦爐處理廢塑料技術(shù)的開(kāi)發(fā).燃料與化工, 2002煤多，塑料在干餾過(guò)程中可起到供氫作用,有利于(5): 274-276生成液相產(chǎn)物。另外,塑料溶解時(shí)可起到溶劑的作2孫秀環(huán)等.對廢塑料配煤煉焦產(chǎn)品產(chǎn)事的研究.燃料與化工,2004(3): 5-用，有利于煤中小分子的析出，使煤在膠質(zhì)體階段中國煤化工謝興衍編輯增加液相物質(zhì)的數量，可提高膠質(zhì)體的流動(dòng)性,有YHCNMHG2004年9月燃料與化工第35糧第5期Fuel & Chemical Proceses7式富氧連續氣化技術(shù)，于2002年3月重新投產(chǎn)。改造工程于2003年3月28日破土動(dòng)工，廠(chǎng)房但受原料價(jià)格、運輸和資源等條件制約，2003年及基礎均按4萬(wàn)m'/h恩德粉煤氣化裝I t設計和施初僅能維持半負荷生產(chǎn)，企業(yè)處于虧損局面。為了工，當年12月22日生產(chǎn)出了合格的煤氣,一期工降低生產(chǎn)成本，公司決定用恩德粉煤氣化技術(shù)改造程實(shí)現了當年設計，當年投產(chǎn)，總投資6 000萬(wàn)元，原氣化工藝。改造工程于2003年投產(chǎn)，現已達到但不包括煤干燥及污水處理設施。了年產(chǎn)合成氨18萬(wàn)t，加工尿素30萬(wàn)l的生產(chǎn)能4生產(chǎn)標定力。2004年2月26~29日，煤炭科學(xué)研究總院北1設計規模 .京煤化工研究分院對1號爐進(jìn)行了標定，標定結果設計規模為8萬(wàn)m'/h半水煤氣，分兩期建設,見(jiàn)表1~5。-期工程規模為4萬(wàn)m'/h, 選用2臺恩德粉煤氣化爐，待二期建成后再將原富氧連續氣化爐停產(chǎn)。表2恩德?tīng)t的灰 和飛灰組成由于本項目為技改工程，除制氣系統新建外,盡可碳/%全碗/%灰渣能地利用了原有設施。即在現有煤場(chǎng)內新增了原料10.10.09人廢熱鍋爐碳/%全碗/% 氫/% 氮/%煤干燥和儲存設備,對循環(huán)水系統的沉淀池進(jìn)行了煤氣中的飛灰上26.130.200.040.14擴容，恩德?tīng)t所需的富氧空氣鼓風(fēng)機設在鼓風(fēng)機室內，自控操作室仍利用現有煤氣站的自控操作室，表3煤氣洗濠水化驗結果凈化系統接點(diǎn)在原煤氣站的常壓脫硫塔前。工程所懸浮物/pompH油/ngL總磷/ng-L-酚/ng:需的軟水、蒸汽、電、氧氣、氮氣、壓縮空氣和工127.4000.1業(yè)水等公用設施原則上不再新增設施。員4 恩德氣化爐的操作數據2工藝流程一次富氧空氣二次富氧空氣鼓風(fēng)量I 流量/mh-壓力APE流t/m2’:h-|壓力/Pa原料煤經(jīng)干燥、破碎和篩分后用皮帶機送至加11 224.0628.60 2317.99 20.74壓密封倉，粉煤經(jīng)螺旋加煤機送人恩德氣化爐底部高氧空氣濃度/%70.92的錐體段。蒸汽與富氧空氣混合后,再與過(guò)熱蒸汽蒸汽耗量Agh-1一次蒸汽耗量1二次蒸汽耗t11 448.52364.35混合，分別從一次噴嘴和二次噴嘴進(jìn)人氣化爐。恩二次風(fēng)德?tīng)t生產(chǎn)的半水煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器、廢熱鍋爐后進(jìn)氣化劑人爐溫度/118.82119.60人空噴塔，再經(jīng)洗滌塔和文丘里洗滌器除塵后送至人爐煤量Agh-28 020.83氣化爐下上部壓差/hPa1.13常壓脫硫。煤氣產(chǎn)量/m2.h-141 358.71氣化爐上部壓力人Pa表1入爐煤的篩分組成及工業(yè)分析氣化爐操作溫度/d氣化爐灰層氣化爐下部氣化護中部氣化爐頂部篰分粒度/m >10 10-7 7-4 4-1 <1651.67 968.75工970.25工901.9組成組成/% 18.11 I 18.78 22.44 27.33 14.33煤氣產(chǎn)率/m2.kg-1焦渣特征Qm.w/煤氣中粉塵t/mgm~3143.17工M,/% | M._/% | A/% | V_/%1-8 MU-kg-I _灰渣產(chǎn)量/g*h-"'1 912.2216.99 I 7.52 I 23.98 31.792 21.15飛灰產(chǎn)量/hg*h-'5 870.47CuNS.氣化強度/kg* (m2.h)-11 053.55元素分析/%52.80 3.87 I 9.98 1.42 0.43碳轉化事/%86.99.rSTHTT燕汽分解率/%38.00灰熔融性/CI 185] 1391 1415 1450氣化效事/%70.62反應溫度/C9501 000蒸汽產(chǎn)量蒸汽壓力蒸汽溫度廢熱鋼爐反應性/%72.688.1技術(shù)指標/心h-1/MPa/心29.323.46249.3978.263施工建設中國煤化工爐煤低熱值+入爐蒸汽YHCNMHG燃料與化工Sep. 20048Fuel & Chemical PrucessesVol. 35 No.5表5煤氣組成和熱值煤揮發(fā)分、反應溫度和爐內停留時(shí)間等因素有關(guān)。煤氣組成/%菜氣低熱值|煤氣含塵量二次風(fēng)溫低就會(huì )影響甲烷的裂解，若提高反應溫COCO2T HTCHT OT NHS /M.m-3 /mg'm~J度,煤氣中的甲烷含量會(huì )隨之下降。29.5920.5137.641.970.209.920.16 8.55143.17(7)人爐煤水分。因生產(chǎn)裝的煤干燥能力不足，使人爐煤的水分過(guò)高，氣化過(guò)程中因蒸發(fā)水5結果討論分，必然會(huì )增加煤和氧氣的消耗，最終導致?tīng)t溫的(1)煤氣產(chǎn)量。在標定期間，雖然人爐煤種和下降煤質(zhì)的波動(dòng)較大，特別是水分和灰分均超過(guò)設計要(8)氣化爐的負荷調節能力。在2月26日, 2求。但恩德氣化爐的運行穩定，煤氣產(chǎn)量平均在4.臺氣化爐均因煤料供應問(wèn)題在低負荷下操作,雖然萬(wàn)m'/h以上，達到了設計指標。在2號爐停爐實(shí)際的生產(chǎn)負荷僅為設計負荷的56. 8%，但氣化.時(shí)，1號爐的煤氣產(chǎn)量達4.3萬(wàn)m2/h。爐運行穩定。公司曾進(jìn)行過(guò)單臺爐在112. 5%負荷(2)煤氣中有效成分的含量。煤氣中的有效成下生產(chǎn)的試驗，其產(chǎn)氣量達4. 5萬(wàn)m2/h時(shí)仍能穩分(CO + H)為67. 23%，達到了設計指標。定運行，說(shuō)明恩德氣化爐具有較強的負荷調節能(3)氣化效率和熱效率。使用混合煤時(shí)的氣化力。效率為70.62%，達到了國外同類(lèi)產(chǎn)品的較好水(9)煤氣組成及焦油問(wèn)題。用氣相色譜儀對煤平。用煤氣顯熱產(chǎn)生的飽和蒸汽量大于氣化所需的氣組成的分析結果表明，煤氣中不存在C2及以上蒸汽量，從而使氣化熱效率達78. 26%。組分。在生產(chǎn)標定和以后的正常生產(chǎn)期間，水樣的(4)灰渣及飛灰含碳量。從表2可看出，灰渣定性和定量分析中也均未發(fā)現有油類(lèi)物質(zhì)存在，但和飛灰中的含碳量均基本符合設計要求。標定前的水中含有少量酚。2月11日,因使用免渡河的單種煤，1. 2號爐的(10)工業(yè)水耗量。2臺恩德氣化爐(包括廢熱灰渣和飛灰含碳量分別為6.79%和9.24%。另鍋爐排灰、空噴塔、洗滌塔)操作過(guò)程的循環(huán)水耗外，從表1可看出，人爐煤中>10mm和<4mm的比量為2100m2/h; 每臺爐的新鮮水耗量19. 53m?/h,例過(guò)高。粒度過(guò)大的煤料因不易流化，易落人沸騰壓力0. 42MPa。料層底部或灰渣層而導致渣中含碳量增加。同樣,(11)提高爐溫的可能性。前己述及，因生產(chǎn)粒度過(guò)細的煤粉易被氣流夾帶而造成飛灰含碳量過(guò)標定期間氣化爐的操作溫度偏低，導致煤氣中甲烷高，又因制氣裝置只設一級旋風(fēng)除塵器，不僅增加含量和飛灰中碳含量偏高。從理論上分析，一般可了廢熱鍋爐的磨損程度，而且增加了煤氣洗滌除塵將氣化爐的爐溫控制在比人爐煤灰熔融性的ST值系統的負荷，這就是文丘里洗滌后煤氣含塵量超標低150心的范圍。從表1可看出，只要將氣化爐的的原因所在。正常操作溫度控制在1050左右是完全可行的。(5)碳轉化率。從表4可見(jiàn)，標定期間的碳但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于人爐煤種多，因此在提高爐轉化率僅為86. 9%，低于預定值,這顯然與灰渣溫前必須分析人爐煤的煤質(zhì)指標，以確保安全生和~飛灰中含碳量過(guò)高有關(guān)。另外，人爐煤灰分過(guò)高產(chǎn)。和操作溫度低是導致碳轉化率低的重要原因。計算表明，若將人爐煤灰分控制在15%，碳轉化率有望超過(guò)90%。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于煤種的變化不生產(chǎn)標定的結果表明，恩德?tīng)t的單爐生產(chǎn)能力可控制，且難以混合均勻，為確保氣化爐操作的穩和煤氣體的有效成分均達到了設計要求，且氣化爐定，就很難要求其在最佳爐況下運行，只是將氣化的操作負荷彈性大，富氧氣化所產(chǎn)的煤氣完全可用爐中部的二次風(fēng)溫控制在9909以下，比設計溫度作合成氨的原料氣。還具有操作簡(jiǎn)單、開(kāi)停工方低50~60C,直接影響氣化反應的速度和碳轉化便、運行穩定、適應能力較強、氣化爐轉動(dòng)部件少率。和維修工作量小等特點(diǎn)。(6)煤氣中的甲烷含量。煤氣中的甲烷含量與中國煤化工謝興衍編輯YHCNMHG