浅谈劣质煤造气要点.doc

浅谈劣质煤造气要点作者/来源：田守国 刘长青(山东瑞丰化工集团 沂源256100) 日期：2003-9-16 近几年，国内煤头化肥生产企业受煤的影响很大，绝大部分厂家陷入了极度困难的境地，处于停产半停产状态的为数不少，致使每年都有一些企业步入倒闭破产的绝境。绝大部分小氮肥企业由于资金缺少、不具备定点定矿购煤的能力，出现了购煤渠道混乱、煤质差、煤种杂的局面。改用劣质煤造气后很快便出现煤气炉运行不稳，结疤、挂炉、吹翻、塌炭现象，单炉发气量下降，煤气成分变差，使系统生产陷入被动局面。实际上，煤耗的增加与劣质煤固定碳含量低有直接关系，而造成发气量下降和炉况不稳是与工艺条件和操作方法没能尽快适应和尽快提高水平有直接关系。 劣质煤的特性主要是固定碳含量低、灰分高，灰分中金属杂质多，造成熔点低、机械强度差、热稳定性差和发热值低。入炉后出现的特点是灰层产生和火层上移快(固定碳含量低所致)，而且热碎率高，使吹风带出物增加(煤的热稳定性差所致)。在应用前要对劣质煤特性进行详细分析，做好思想上、技术上的准备，做好工艺调整和适应操作以及应对炉况变化的预案。瑞丰化工集团在多年来采用劣质煤造气的生产实践中摸索并总结了4个必须严格掌握好的要点，供业内同仁借鉴。1 加强入炉前煤的加工管理 劣质煤因其品位和特性，对加工质量、管理要求比较高，必须选用了解煤气化技术原理、并且有高度责任心的人来管理，同时要制订出科学严格的制度落实到组到人。企业要舍得投资引进应用机械化筛煤设备，如振动筛、滚筒筛等，这既能提高工作效率，又保证了筛选质量，与人工过筛相比节约了加工费用支出。筛选质量的提高也为煤气炉提供了有利的气化条件，更有助于稳定炉况、优化工艺和降低煤耗。矸石含量高是劣质煤较为突出的一大特点，而且还有不易捡净的煤块间夹有的片状矸石。劣质煤本身就存有熔点低的缺陷，一般在1 200以下，如再带入矸石入炉就更加大了操作难度，因此劣质煤入炉的含矸允许量应控制在2。粒度要符合大、中混块标准要求(25100 mm)。劣质煤冷强度也特别差，如加工成中块再用，破碎率太大，利用率也太低，且在加工过程中还要改变在煤堆上砸煤的陋习，因为在砸破大块的同时下面的煤也受力而破碎成末，块与末的价值是相差很远的，因此要采取措施降低加工过程中的破碎率。另外，劣质煤在入炉装运过程中还会产生部分粉末，因此必须在入炉前加二次过筛装置，否则粉末入炉后会产生局部阻力大而造成偏火或吹翻现象。资金充足的厂家可安装1台滚筒筛，将煤过筛后直接落入吊煤斗；或者自制1台溜筛，煤经过筛后直接落入吊煤斗，效果虽差一些，但也是一项比较有效的措施。2 冲破技术难关采用强负荷制气 劣质煤造气操作弹性小，炉况变化快，稍不注意就会出现大波动而影响生产，工艺优化和操作控制的难度都特别大。工艺调整优化要循序渐进，操作上要慎之又慎，要讲究预见性和灵活性。总之要求管理水平、工艺水平和操作技能都要有一个突破性的提高才能适应操作，才能达到烧劣质煤实现好效益的目的。有的厂家换烧劣质煤后为了保证炉况不结疤、不吹翻，不影响生产，便采用降低负荷生产及多开炉子的方法消化劣质煤，然而这种方法带来的负面效应却十分严重，这样只能造成煤耗更高，半水煤气质量更差，同时也不利于造气技术水平的探索和提高。 劣质煤在低负荷下操作弊病也不少，不仅炉温低、下灰返焦率高，而且灰的成渣率低，易出现塌炭，造成单炉生产能力下降，气体成分差。间歇式煤气炉本身存在热效率不高，l台炉的热损失(包括气体带出热量、夹套吸热、灰渣及吹风带出物带出热量)占吹风阶段总热量的40左右，多开l台炉就降低了总的热利用率，并使检修费用升高。 要实现节能降耗，就必须最大限度地提高气化强度，充分发挥设备潜能。3 科学选择工艺与合理控制操作 劣质煤在强负荷条件下气化，首要的一点是降低炉上的温度，严格控制住火层位置，使炉上温度稳定在合理的低炉面温度的范围内。炉上温度的上限，采用人工加煤时要280，采用自动加煤时240为合理；二是应选择较高的炭层，经摸索实践认为，从炉箅风帽顶至炭层表面中心最高点的炭层厚度确定为1.61.7 m为宜；三是灰层不能过厚。劣质煤机械强度、热稳定性差以及挥发分高，造成结构松散、吸水性强及所含的吸附水和游离水都高于优质煤。如炉上温度太高，块煤入炉后急剧加热，加剧了煤的碎裂。 鉴于这些因素，如果在工艺上控制低炉面温度，火层移至炭层中、下部，使干燥层和干馏层的厚度增加，并且在适宜的温度下煤有较长的停留时间，且使其较为缓慢的、较为充分的干燥蒸发和干馏解析，则煤的热强度将提高，碎裂大幅度减少，而且能保持呈块状进入火层。这样也使气化层内透气性好、吹风阻力小，吹风效率高，且容易形成高温条件。 劣质煤因其灰分高，灰熔点低于优质煤，因此劣质煤造气热量不能过于集中，应将火层适当拉长，使气化层增厚。由于控制炉上温度的需要，火层是不能向上推移的，因此只能向下拉长，而且火层的原上线位置也要向下移动。那么就必须将灰渣层厚度减薄才能为火层向下推移让出空间。这种条件下炉下温度必然上升，指标就得上调并确定在合理的范围内。炉下温度应控制在(35020)为宜。火层位置的调整要通过对上、下吹比例的重新分配来完成。 合理确定工艺条件后，操作上的主要任务就是严格控制灰层厚度和炭层高度。实际操作中，要合理调节炉条机的转速，烧劣质煤炉条机一般要加速3050，才能达到保持灰渣的产出平衡。即用优质煤时炉条机转速一般在100200rmin，有时甚至100 rmin，而用劣质煤时，炉条机转速一般在300400 rmin。正常操作中调节炉条机转速是控制灰层厚度的方法，而排灰的速度是与炭层下降的速度成正比的，维持炉内物料平衡的方法就在于调节排灰速度和加煤周期。采用自动加煤机时，要及时调节加煤频率及数量，采用人工加煤时，必须要有每次加煤前量炭层高度的规程，并注意保持炭层高度的稳定。 合理确定蒸汽用量和上、下吹蒸汽比例。从入炉蒸汽总量上讲，烧劣质煤应当比烧优质块煤稍大一些，但不必过大，还要以气体成分和灰渣形态及炉内工况的变化为依据来合理确定。加大下吹比例是为了控制火层位置，火层向下移动后热量由分散到集中，气化层温度就要升高，那么只要调节蒸汽用量，合理掌握好了热平衡即可。入炉蒸汽压力比用优质煤制气时要适当提高以满足增加入炉蒸汽用量的需要，目前小氮肥行业煤气炉的入炉蒸汽压力已经普遍提高至0.1 MPa左右，它是随煤气炉制气负荷的加重而逐步提高的。因此，在煤气炉制气负荷不变的条件下，改用劣质煤后，入炉蒸汽的压力要比烧优质煤时提高0.010.02 MPa，就能满足要求。 用好上吹加氮是稳定和提高炉温及半水煤气有效成分含量的一项简单易行而又行之有效的措施。用足上吹加氮的空气量，能减小炉温波动，使炉温波动的上限相应升高而下限明显提高，从而使气化层形成高温条件并能通过这条补氮路线使回收吹风气的量减少，降低半水煤气中二氧化碳含量，同时也提高了吹风效率，缩短了吹风时间，延长了制气时间。用好上吹加氮只能使炉温升高不能使火层上移，火层要上移主要是上、下吹比例，灰层厚度，炉箅布风的原因。用好上吹加氮能使半水煤气中CO2下降2左右，(CO+H2)能升高3以上。 控制低炉面温度，不仅是减少煤热碎的措施，也是提高煤气质量的措施。蒸汽用量过大，气化层温度过低，蒸汽分解率便低。下行煤气中的CO2含量总是比上行煤气中的CO2含量低，即上吹一般为68、下吹初期为46、下吹后期为57%。上行煤气中CO2高的原因是上行气要经过还原层和干馏层的高温区所致。下行煤气出氧化层后立即进入温度低无活性的灰渣层，使其温度骤降，不再发生副反应，因此下行煤气中CO2含量低于上行煤气的含量。通过这个原理从工艺上将下吹时间延长，不仅是控制炉上温度和火层位置的措施，同时也是改善气体质量的措施之一。 通过以上分析可以认为只要控制强负荷生产、蒸汽用量不过大，并运用科学合理的工艺和操作法，采用劣质煤造气半水煤气质量是不会有大的变化。4 采用劣质煤专用炉箅 该炉箅夹套下部的破渣筋要加厚加长，以提高炉箅的破渣能力，并且要有适合劣质煤的布风条件，适当加大内环区风量，这样产生的热量能很快向两侧扩散，不易产生超温现象。另外，炉下温度提高后要求炉箅要有耐高温、耐磨、抗冷激的性能，因此，灰盘和底盘要采用耐热铸钢材质，灰盘转动的支承部分要改为钢球滚动。5 结语 烧劣质煤造气，操作上的稳定