航天炉试烧方案.doc

航天炉试烧晋城煤实施方案为了充分验证航天炉对晋城无烟煤的气化适应性，保证晋城煤作为化工煤的优势地位和“十二五”期间集团公司煤化工项目气化装置的正确选择，避免造成投资的重大损失，决定在安徽晋煤中能公司航天炉装置上进行晋城无烟煤的试烧。为保证试验的顺利进行，结合各单位实际，特制订实施方案如下：一、组织机构1、本次试烧工作由晋城煤业集团煤化工产业发展局、中能公司、天溪公司、航天万源公司、中国矿业大学（北京）、助熔剂提供单位等相关人员组成，为加强对此次试验的组织领导，保证试烧工作的顺利开展，高质量完成试烧工作，特成立晋城无烟煤航天炉试烧领导组。组长：王毅副组长：李占良 张兆振 曹永坤 成员：王永刚 于涛 赵贵福 姜从斌 李峰 领导组职责：全面负责本次试烧的组织管理工作，负责试验过程涉及各单位的协调工作，负责对试烧方案的审查，负责对试验过程出现的异常情况的指挥处理，负责对各专业组工作的考核，负责组织对试验报告的审核和鉴定。领导组下设专业组，负责试烧工作的日常管理协调工作。（1）技术指导组组 长：姜从斌 副组长：王永刚 朱以才成 员：亓为华 岳绪成 方林木 李寒旭职责：负责对本次试烧实验过程进行技术指导及技术评价，对实验过程出现的异常情况进行分析并提出处理意见；分析航天炉对晋城煤气化的适应性，验证助熔剂效果及对气化过程和排渣的影响等。（2）试烧现场组组长：于涛副组长：李峰 航天院工程部、热工部成员：刘伟 王宏志 葛志红 孟宪科 任山 葛超为 张康职责：负责本次试烧的实施，安排组织相关人员，保证实验过程的工艺稳定、设备正常运行，负责对实验过程异常情况的处理等。（3）原料、材料保障组组 长：韩振坤 成 员：张国发 牛 勇 刘兆群职责：负责采购满足本次试烧实验要求的晋城无烟煤和神木煤及高纯度的石灰石，确保实验过程中原料的质量稳定、供应充足。做好煤场原料煤的分类堆放，界限清晰。及时准确提供试烧过程的分析数据。 （4）安全保障组组 长：李峰副组长：中能公司安环科科长成 员：郑军伟 刘兆群职责：负责试烧实验过程的安全环保工作管理，监督实验遵守国家安全环保法规及中能公司安全操作规程，确保实验过程不出现安全环保事故。（5）数据分析组组长：王永刚 副组长：姜从斌 李寒旭 成员：赵贵福 朱以才 岳绪成 方林木 刘伟 王宏志 葛志红信伟 张 琨 职责：负责本次试烧过程的原始资料的收集、汇总、分析工作，负责指导撰写适应晋城无烟煤特性的航天炉气化工艺研究与试验的研究报告和工作报告。 （6）资料整理组组长：赵贵福副组长：方林木 刘伟 成员：王宏志 葛志红 张子利 任山、张康、葛超为、赵伟职责：负责本次试烧过程的原始资料的收集、汇总、分析工作，负责撰写适应晋城无烟煤特性的航天炉气化工艺研究与试验的研究报告和工作报告，负责课题验收报告的撰写工作，负责专利申报资料的编制工作。二、试验各阶段工作安排（一）准备阶段1、方案编制。（1）根据北京航天万源公司提出的试烧方案进行讨论，编制晋城无烟煤航天炉试烧实施方案，并通过试烧领导组审查。该项工作负责人：赵贵福、姜从斌、刘伟。2011年4月17日完成。（2）组织参加试烧人员对试烧方案进行贯彻，各专业组根据试烧实施方案要求，编制本专业组的工作分工、各个岗位职责及工作进度等，并结合工作分工、各工段实际对试烧方案进行细化，要求每项工作落实到人。该项工作负责人：李峰。2011年4月30日前完成。2、中能公司进行设备检测，具备试烧条件（1）安徽中能公司对设备装置进行认真检查，确保配煤系统、烧嘴、灰水系统、检测分析仪表、后系统等关键设备处于最优正常状态，公用工程在实验期间能正常运行；航天万源公司负责提供装置配件。（2）对现有配煤装置和添加固体助熔剂的设备进行检查，对配煤皮带秤、石灰石皮带秤进行校验，并在助熔剂下料口处增设摄像头装置，确保助熔剂与晋城煤及参烧神木煤的充分混合均匀；（3）分别对两套磨煤机磨辊进行检修，确保在试烧过程中粉煤粒度在合格范围；（4）针对烧晋城高硫煤可能对装置设备和工艺造成的影响进行必要的改造。该项工作负责人：李峰。2011年4月30日前完成。3、原料煤、燃料煤、各种材料准备由中能公司采购试烧所需的晋城长平煤2万吨、优质神木煤0.8万吨和高品位的石灰石500吨。该项工作负责人：韩振坤。2011年5月10日前完成。（二）实施阶段1、委托中国矿业大学（北京）煤化工研究所在充分掌握晋城煤的煤质特性后，开展添加助熔剂和配煤降低煤灰熔融温度并改善粘温特性的研究，借助XRD、XRF和CCSEM等仪器探寻煤灰熔融机理。根据煤灰熔融机理，开发出适合晋城矿区煤种的新型高效复合助熔剂，降低灰熔点，加大气化炉温操作范围，改善挂渣特性。开展配煤降低煤灰熔融温度并改善粘温特性的相关实验，找出合适的助熔剂添加量和配煤比例。并进行气化模拟计算和技术经济分析，得出工业应用最优方案，提出工业试验建议方案。加工试烧用700吨助熔剂以备添加石灰石试烧工作完成后，进行添加助溶剂试烧。该项工作负责人：王永刚、李寒旭。2011年7月10日前完成。2、对中能公司航天炉前期生产的各种参数进行统计分析，包括煤质指标、气体成分、各项消耗指标、灰渣残碳与出渣量、炉温与压力参数等。该项工作负责人：赵贵福、刘伟、张康。2011年5月10日前完成。3、对来料进行分析分别对采购的长平沫煤、神木煤、长平煤/神木煤=40%/60%、长平煤/神木煤/石灰石=50%/50%/1%、长平煤/神木煤=60%/40%/1%、长平煤/神木煤/石灰石=70%/30%/1.5%、长平煤/神木煤/石灰石=80%/20%/1.5%、长平煤/神木煤/石灰石=90%/10%/2%、长平煤/石灰石=100%/2%进行分析，分析项目包括工业分析、元素分析、发热量、灰熔点、灰组成、反应性、结渣性和可磨指数等；对采购的石灰石进行CaCO3含量分析和可磨指数分析。该项工作负责人：刘兆群 张康。2011年5月15日前完成。4、实验分七个阶段进行：第一阶段：长平煤/神木煤=30%/70%，时间：2天；第二阶段：长平煤/神木煤/石灰石=50%/50%/1%，时间：3天；第三阶段：长平煤/神木煤/石灰石=60%/40%/1%，时间：3天；第四阶段：长平煤/神木煤/石灰石=70%/30%/1.5%，时间：5天；第五阶段：长平煤/神木煤/石灰石=80%/20%/1.5%，时间：5天；第六阶段：长平煤/石灰石=100%/2%，时间：5天。该项工作负责人：李峰、任山、张康。2011年7月10日前完成。5、在添加石灰石试烧取得比较理想的效果后，开展添加中国矿业大学开发的助溶剂试烧100%晋城长平3#末煤，达到降低添加量、进一步改善粘温特性、操控范围更宽、运行更加稳定、生产成本更低、具有防渣堵的效果。该项工作负责人：李峰、王永刚、李寒旭。2011年8月10日前完成。（三）总结阶段1、跟踪试验全过程，收集各种参数，及时进行汇总与分析。试烧结束后，通过参数计算、数据比较，进行试烧效果的技术评价和经济评价。该项工作负责人：王永刚、李寒旭。2011年8月11日前完成。2、由于受中能公司航天炉后系统硫回收装置能力的限制，因此本次不计划试烧高硫煤，但要在试烧长平3#末煤后，对将来在航天炉上使用高硫煤做出理论推测，做出采用高硫煤气化的合理的助溶剂添加量、气化模拟计算和技术经济评价。该项工作负责人：王永刚、李寒旭。2011年8月11日前完成。3、委托北京航天煤化工工程公司针对晋城煤的特点及试烧实验中暴露出的问题，进行航天炉的设计修改，以适应晋城气化的需要。该项工作负责人：姜从斌 亓为华 刘伟。2011年9月10日前完成。4、撰写适应晋城无烟煤特性的航天炉气化工艺研究与试验的研究报告和工作报告，负责课题验收报告的撰写工作，负责专利申报资料的编制工作。该项工作负责人：赵贵福、刘伟、王宏志 葛志红。2011年9月30日前完成。5、课题验收、专利申报工作该项工作负责人：赵贵福 方林木 刘伟 王宏志 葛志红。2011年12月30日前完成。三、试烧基本参数（一）总体要求1、选择长平3#原煤（粒度013mm，添加2%石灰石）作为100%试烧煤种应用于临泉现有装置。选择神木煤作为试烧过程中掺烧煤种。各项指标要满足航天炉运行要求，同时为保证对本次实验技术评价和经济评价的准确性，各批次的原料的关键指标（如热值、灰分、水分、黏温特性、灰熔点、可磨指数）要稳定，指标偏差15%。长平3#原煤成分如表1所示。表1 长平3#原煤成分项目收到基入炉粉煤固定碳71.70 72.96 水分3.20 1.50 灰分17.02 17.31 挥发份8.08 8.22 碳70.40 71.64 氢2.76 2.81 氮0.91 0.92 硫0.33 0.34 氧5.38 5.47 高位发热量 (MJ/kg)27.75 28.18HGI72灰熔点温度C（添加石灰石2%）DT14221358ST14991377HT15071383FT15201396灰成分 (wt%)SiO250.36 Al2O333.42 Fe2O33.70 CaO5.49 MgO1.29 TiO21.25 SO31.83 K2O0.87 Na2O0.98 P2O50.32 合计99.51 神木煤原煤成分如表2所示。表2 神木煤原煤成分分析项目单位数据全水wt%8.8水分wt%4.79灰分wt%14.11挥发分wt%29.74固定碳wt%51.36焦渣特征CRC2全硫 %0.4高位发热量MJ/kg26.54高位发热量cal/g6347低位发热量MJ/kg24.42低位发热量cal/g5840元素分析碳wt%66.83氢wt%4.06氮wt%0.83氧wt%8.95哈氏可磨性指数HGI灰熔融性变形温度1230软化温度1260半球温度1280流动温度1300灰成分SiO2%49.47Al2O3%18.78Fe2O3%7.2TiO2%0.72CaO%14.7MgO%1.13K2O%1.5Na2O%0.31SO3%3.24P2O5%0.64石灰石成份分析表灰成分 (wt%)二氧化硅氧化铝氧化铁氧化钙氧化镁氧化钛三氧化硫氧化钾氧化钠五氧化二磷LOI，ad/100HGI2、实验分七个阶段进行，计划28天，晋城长平煤比例从30起步（目的为在稳定的炉况下挂渣），挂渣及稳定炉况时间为2天，在整个装置稳定的前提下将配煤比例调整至长平煤/神木煤/石灰石=50%/50%/1%，试烧时间5天；再将配煤比例逐步提高掺烧比例调整至长平煤/神木煤/石灰石=90%/10%/2%，稳定运行时间5天后，最终达到100烧晋城煤。3、在添加石灰石试烧取得比较理想的效果后，开展添加中国矿业大学开发的助溶剂试烧100%晋城长平3#末煤，达到降低添加量、进一步改善粘温特性、操控范围更广、运行更加稳定、生产成本更低、具有防渣堵的效果。（二）试烧参数1、配石灰石方案选择长平3#原煤（粒度013mm，水分9%）配2%石灰石作为试烧煤种，其中石灰石添加比例为石灰石与原煤的质量比，在临泉现有的2800型气化装置上进行试烧，试烧参数见下节。2、临泉装置现运行压力为3.8MPaG左右，因此在3.8MPaG压力下设计试烧参数。根据长平3#原煤（添加2%石灰石）的灰熔点和黏温特性，选取气化室操作温度1500。晋城煤比例从30起步，逐步提高掺烧比例，各阶段的试烧参数如下：(分布应细化,以便观测到真实数据,应有工艺指标调整和分析时间)第一阶段：长平煤/神木煤=30%/70%，时间：2天；入炉物料：入炉煤粉t/h27.53原料煤（收到基）t/h29.19石灰石t/h0氧气Nm3/h15252氧煤比kg/kg0.79烧嘴水蒸气t/h2.18输煤气体CO2Nm3/h2768环腔保护气CO2Nm3/h800烧嘴保护气CO2Nm3/h1200火检保护气CO2Nm3/h300合成气成分：湿基干基H2Omol%4.6842H2mol%21.912422.9893COmol%66.244869.5003CO2mol%6.55596.8781N2mol%0.43350.4548Armol%0.02740.0287H2Smol%0.11830.1241COSmol%0.01330.0139CH4mol%0.00770.0081NH3mol%0.00090.0009HCNmol%0.00050.0005性能指标：碳转化率%99.0000冷煤气效率%82.6548有效气(CO+H2)产量Nm3/h49025比煤耗（干煤）Kg/Nm3有效气0.5531比氧气耗量Nm3/Nm3有效气0.3111有效气体CO+H2体积含量%92.4896第二阶段：长平煤/神木煤/石灰石=50%/50%/1%，时间：3天；入炉物料：入炉煤粉t/h27.64原料煤（收到基）t/h28.96石灰石t/h0.28氧气Nm3/h15322氧煤比kg/kg0.79烧嘴水蒸气t/h2.19输煤气体CO2Nm3/h2763环腔保护气CO2Nm3/h800烧嘴保护气CO2Nm3/h1200火检保护气CO2Nm3/h300合成气成分：湿基干基H2Omol%4.6474H2mol%20.834221.8496COmol%67.226770.5033CO2mol%6.68127.0068N2mol%0.44070.4621Armol%0.02830.0297H2Smol%0.11890.1247COSmol%0.01430.0150CH4mol%0.00570.0060NH3mol%0.00080.0008HCNmol%0.00050.0005性能指标：碳转化率%99.0000冷煤气效率%82.6251有效气(CO+H2)产量Nm3/h48991比煤耗（干煤）Kg/Nm3有效气0.5557比氧气耗量Nm3/Nm3有效气0.3127有效气体CO+H2体积含量%92.3529第三阶段：长平煤/神木煤/石灰石=60%/40%/1%，时间：3天；入炉物料：入炉煤粉t/h27.70原料煤（收到基）t/h28.86石灰石t/h0.34氧气Nm3/h15433氧煤比kg/kg0.80烧嘴水蒸气t/h2.20输煤气体CO2Nm3/h2760环腔保护气CO2Nm3/h800烧嘴保护气CO2Nm3/h1200火检保护气CO2Nm3/h300合成气成分：湿基干基H2Omol%4.5481H2mol%20.319121.2873COmol%67.867671.1014CO2mol%6.65166.9685N2mol%0.44710.4684Armol%0.02860.0300H2Smol%0.11580.1213COSmol%0.01440.0151CH4mol%0.00500.0052NH3mol%0.00070.0008HCNmol%0.00050.0005性能指标：碳转化率%99.0000冷煤气效率%82.5532有效气(CO+H2)产量Nm3/h48971比煤耗（干煤）Kg/Nm3有效气0.5572比氧气耗量Nm3/Nm3有效气0.3152有效气体CO+H2体积含量%92.3887第四阶段：长平煤/神木煤/石灰石=70%/30%/1.5%，时间：5天；入炉物料：入炉煤粉t/h27.80原料煤（收到基）t/h28.79石灰石t/h0.39氧气Nm3/h15560氧煤比kg/kg0.80烧嘴水蒸气t/h2.22输煤气体CO2Nm3/h2758环腔保护气CO2Nm3/h800烧嘴保护气CO2Nm3/h1200火检保护气CO2Nm3/h300合成气成分：湿基干基H2Omol%4.4342H2mol%19.787320.7054COmol%68.551071.7317CO2mol%6.61416.9210N2mol%0.45000.4709Armol%0.02890.0302H2Smol%0.11290.1181COSmol%0.01460.0152CH4mol%0.00440.0046NH3mol%0.00070.0007HCNmol%0.00050.0005性能指标：碳转化率%99.0000冷煤气效率%82.4181有效气(CO+H2)产量Nm3/h48954比煤耗（干煤）Kg/Nm3有效气0.5594比氧气耗量Nm3/Nm3有效气0.3179有效气体CO+H2体积含量%92.4371第五阶段：长平煤/神木煤/石灰石=80%/20%/1.5%，时间：5天；入炉物料：入炉煤粉t/h27.91原料煤（收到基）t/h28.73石灰石t/h0.45氧气Nm3/h15689氧煤比kg/kg0.80烧嘴水蒸气t/h2.24输煤气体CO2Nm3/h2755环腔保护气CO2Nm3/h800烧嘴保护气CO2Nm3/h1200火检保护气CO2Nm3/h300合成气成分：湿基干基H2Omol%4.3215H2mol%19.280520.1514COmol%69.211872.3378CO2mol%6.56896.8656N2mol%0.45680.4775Armol%0.02920.0305H2Smol%0.10990.1148COSmol%0.01470.0154CH4mol%0.00390.0041NH3mol%0.00070.0007HCNmol%0.00050.0005性能指标：碳转化率%99.0000冷煤气效率%82.3665有效气(CO+H2)产量Nm3/h49011比煤耗（干煤）Kg/Nm3有效气0.5609比氧气耗量Nm3/Nm3有效气0.3201有效气体CO+H2体积含量%92.4892第六阶段：长平煤/石灰石=100%/2%，时间：5天。入炉物料：入炉煤粉t/h28.1844原料煤（收到基）t/h28.6794石灰石t/h0.5637氧气Nm3/h16000氧煤比kg/kg0.8110烧嘴水蒸气t/h2.2857输煤气体CO2Nm3/h2755环腔保护气CO2Nm3/h800烧嘴保护气CO2Nm3/h1200火检保护气CO2Nm3/h300合成气成分：湿基干基H2Omol%3.7365H2mol%18.294519.0046COmol%71.424874.1972CO2mol%5.95046.1813N2mol%0.22610.2348Armol%0.02920.0303H2Smol%0.29020.3015COSmol%0.04210.0438CH4mol%0.00340.0035NH3mol%0.00040.0004HCNmol%0.00040.0004性能指标：碳转化率%99.0000冷煤气效率%81.5949有效气(CO+H2)产量Nm3/h49131比煤耗（入炉煤）Kg/Nm3有效气0.5651比氧气耗量Nm3/Nm3有效气0.3257有效气体CO+H2体积含量%93.20183、长平煤作为100%试烧煤种添加助溶剂试烧参数临泉装置现运行压力为3.8MPaG左右，因此在3.8MPaG压力下设计试烧参数。根据长平3#原煤（添加2%助溶剂）的灰熔点和黏温特性，选取气化室操作温度1500。试烧参数设计同长平煤作为100%试烧煤种添加+2%石灰石试烧参数四、试烧工作重点环节保障措施1、工作要求（1）各参加单位要高度重视此项工作，派出业务素质高的专人全程参与此次实验。（2）中能公司岗位人员认真填写实验运行记录及岗位报表，保证记录及数据的准确性，各专业组要进行监督。（3）试烧小组成员要全程跟踪试烧实验过程；每天要组织碰头会。编制实验进展日报。（4）实验参加人员要对本次实验过程的经济技术指标及取得的成果严格保密，确保集团公司利益不受到损害。（5）整个试烧过程要统一指挥，除试烧现场组人员外，任何人不得直接向岗位操作人员下达影响生产装置工艺稳定和设备运行的命令。2、航天炉开车准备工作（1）将各物料接至界区内，介质压力、流量符合开车数据表；（2）公用工程系统运行正常；（3）检查进热风炉燃料气手阀关闭,盲板倒通,磨煤系统处于热备机状态；（4）粉煤给料罐、粉煤锁斗料位满，粉煤储罐料位70左右；（5）粉煤储罐过滤器反吹系统投入运行；（6）粉煤加压给料系统顺控程序12KS0001运行正常；粉煤给料罐压力设定在1.0MPa自动控制；12P