食譜化配煤在煤化工企業(yè)的應用探索

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(河南煤業(yè)化工集團 煤氣化公司，河南 鄭州 450001)

?生產(chǎn)與實踐?

食譜化配煤在煤化工企業(yè)的應用探索

任富強，宋軍麗，狄朝陽

(河南煤業(yè)化工集團 煤氣化公司，河南 鄭州 450001)

通過對各產(chǎn)地煤種在魯奇氣化爐上的運行分析，探索多煤種混和在魯奇氣化爐上使用的配比原則，分析了不同負荷結構、不同產(chǎn)地煤種的配煤要求，制定不同配比模式下氣化爐的操作調(diào)整手冊，最終達到多煤種混和條件下的氣化爐的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，拓寬氣化爐的原料煤源，減輕采購壓力。

多產(chǎn)地；配比原則；操作調(diào)整；經(jīng)濟運行

0 前言

近年來，采購的多元化造成魯奇氣化爐所用原料煤種發(fā)生了本質變化，配燒各產(chǎn)地的煤種逐漸代替了單燒模式，單月配燒煤種多達10余種，不同產(chǎn)地的煤種存在著水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳含量等指標的差異，給魯奇氣化爐帶來了控制難度。多產(chǎn)地煤種混燒在魯奇氣化爐上經(jīng)濟使用的研究，對于煤化工企業(yè)降本增效具有重要的意義。原料和生產(chǎn)的匹配成為魯奇氣化爐成本控制的關鍵，是保障炭利用率的重要措施。本文采用食譜化配煤指導原料煤的采購、存放、配比，在魯奇氣化裝置上使用，引入凈煤氣耗標煤單耗指標作為對標控制依據(jù)，有效降低了原煤消耗。

1 各產(chǎn)地煤種在魯奇氣化爐上的運行分析

各產(chǎn)地單燒煤種工業(yè)分析如表1所示。各產(chǎn)地煤種灰熔點如表2所示。

表1 各產(chǎn)地單燒煤種工業(yè)分析 %

表2各產(chǎn)地煤種灰熔點℃

煤種T1T2T3A11801280B11001140C14301470>1500D115811921220義馬煤119012201250

1.1 A煤種運行分析

汽氧比：平均汽氧比在5.2～5.5之間。出口溫度在A煤種的氣化爐出口，粗煤氣溫度正常波動范圍為480～530 ℃?；益i溫度：控制范圍在340～380 ℃。單耗：同等負荷下A煤種與義馬煤相比，煤耗降低0.064 t/(1 000 Nm3)、蒸汽單耗降低0.093 t/(1 000 Nm3)，氧耗增加5 Nm3/(1 000 Nm3)。

產(chǎn)率：中油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油16 kg，焦油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油18 kg，均低于義馬煤每噸煤產(chǎn)油17.8 kg和20.6 kg。

分析：如果A煤種在義馬氣化廠裝置長期使用，要考慮粗煤氣出口部分材質、灰鎖上、下閥及填料使用壽命。A煤種煤氣出口溫度超過魯奇氣化爐設計溫度，所以A煤種作為本企業(yè)魯奇氣化爐原料煤，單燒出口溫度不易控制在理想范圍內(nèi)，操作控制有難度。

1.2 B煤種運行分析

汽氧比：平均汽氧比在5.5～5.9。出口溫度：B煤種的氣化爐出口粗煤氣溫度正常波動范圍為400～450 ℃?；益i溫度：控制范圍在310～340 ℃。單耗：同等負荷下B煤種與義馬煤相比煤耗降低0.146 t/(1 000 Nm3)、蒸汽單耗降低0.14 t/(1 000 Nm3)、氧耗增加0.005 t/(1 000 Nm3)。

產(chǎn)率：中油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油23.28 kg，焦油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油32.8 kg，均高于義馬煤每噸煤產(chǎn)油17.8 kg和20.6 kg。分析：和義馬煤相近，可以混和使用。

1.3 C煤種運行分析

汽氧比：平均汽氧比在4.3～4.4。出口溫度：C煤種的氣化爐出口粗煤氣溫度正常的范圍為500～585 ℃?；益i溫度：控制范圍在320～370 ℃。單耗：同等負荷下C煤種與義馬煤相比煤耗降低0.188 t/(1 000 Nm3)，蒸汽的消耗則降低了0.06 t/(1 000 Nm3)，氧耗增加0.035 t/(1 000 Nm3)。

產(chǎn)率：中油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油2.46 kg，焦油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油2.76 kg，均低于義馬煤每噸煤產(chǎn)油17.8 kg和20.6 kg。

分析：如果C煤種在義馬氣化廠裝置長期使用，氣化爐工況在高負荷時更易于控制。由于C煤種揮發(fā)分較低，焦油、中油產(chǎn)率較低，有利于制氣。C煤種系煙煤中變質程度較高的貧瘦煤，揮發(fā)分含量低，灰熔點高，無黏結性，能較好的在魯奇加壓氣化爐中氣化。由于其灰熔點較高，因而可大幅降低汽氧比，提高操作溫度，減少蒸汽消耗，減輕廢水處理系統(tǒng)的負荷。與義馬煤相比能降低1.0的汽氧比?？晒?jié)省大量的蒸汽。C煤種固定炭含量高，灰分低，6 000 Nm3/h負荷下，爐篦僅維持在最低轉速1.15 r/min。在7 200 Nm3/h的負荷下能夠維持到3.0 r/min，不利于開車時的火層培養(yǎng)及低負荷運轉。由于C煤種灰熔點高，故火層溫度較高，因其活性差，還原層拉長，致使氣化爐出口溫度提高，平均達到550 ℃。高于義馬煤正常操作溫度100～150 ℃，因此要考慮提高洗滌冷卻器、刮刀、冷圈的材質。

1.4 D煤種分析

汽氧比：平均汽氧比在7.0～7.1。出口溫度：D煤種的氣化爐出口粗煤氣溫度正常波動范圍為200～230 ℃。灰鎖溫度：控制范圍在300～350 ℃。單耗：同等負荷下D煤種與義馬煤相比煤耗升高0.3 t/(1 000 Nm3)，蒸汽消耗升高0.161 t/(1 000 Nm3)，氧耗降低16 Nm3/(1 000 Nm3)。產(chǎn)率：中油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油12.92 kg，焦油產(chǎn)率為每噸煤產(chǎn)油10.46 kg，均低于義馬煤每噸煤產(chǎn)油的17.8 kg和20.6 kg。

分析：如果D煤種在義馬氣化廠裝置長期使用，堆密度較低，平均僅為650 kg/m3，造成氣化爐氧負荷為4 000 Nm3/h，加煤頻率已達4～5次，正常生產(chǎn)中要長期維持如此高的加煤頻率是不現(xiàn)實的，這將影響氣化爐負荷的提高。D煤種的活性較高，提高氧負荷要格外謹慎，嚴防局部燒穿導致氧含量超標而造成事故。義馬氣化廠氣化爐爐篦裝有三把排灰刮刀。D煤種灰分平均為11.29%(空氣干燥基)，而義馬煤實際生產(chǎn)中灰分為25%左右，故而在試燒時爐篦排灰轉速大多為1～1.5 r/h。魯奇氣化爐主要考慮爐篦勻速轉動達到排灰和均勻布氣調(diào)整工況的目的，所以爐篦轉速太低不利于工況調(diào)整和均勻布氣。氣化劑溫度宜控制在350 ℃(相對應的汽氧比為7.1)附近。

2 食譜化配煤目的

生產(chǎn)負荷即氣化爐單位時間內(nèi)的氧氣流量，高熱值煤(固定碳含量高)耗氧量高，生產(chǎn)負荷低，影響式(5)反應放出熱量，式(1)和式(2)受吸收熱量影響，反應不充分，影響有效氣成分提高。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

以各產(chǎn)地煤在魯奇氣化爐上的運行分析為依據(jù)，氣化爐高負荷時原則選用固定碳含量高的C煤種更有利于工況控制，但是固定碳含量過高的話會影響氣化爐灰鎖填料、洗滌冷卻器、刮刀、冷圈的使用壽命。魯奇氣化爐主要考慮爐篦勻速轉動達到排灰和均勻布氣調(diào)整工況的目的，灰分太低會導致爐篦轉速降低，不利于工況調(diào)整和均勻布氣。所以需要根據(jù)不同的負荷，把各產(chǎn)地煤種合理搭配，混和成適合氣化爐使用的最佳煤種。

3 保障氣化爐經(jīng)濟運行

3.1 引入凈煤氣耗標煤單耗控制指標

國內(nèi)魯奇煤制氣工藝廠家較多，且分布較廣，由于地域差別，原料煤工業(yè)分析及熱值等差異較大，單一用凈煤氣耗塊煤單耗比較，只能量化到單位凈煤氣耗塊煤的數(shù)量，同樣數(shù)量的原料煤由于熱值不同，價格相差較大，制氣成本天壤之別。這樣較難做到能源消耗的準確定位，凈煤氣耗標煤指標的引入比起傳統(tǒng)的凈煤氣耗塊煤指標的控制，量化了不同質量能源的生產(chǎn)成本，為同行業(yè)煤制氣生產(chǎn)成本提供了對標的平臺，對同行業(yè)操作水平給予了客觀評價。

標準燃料是計算能源總量的一種模擬的綜合計算單位，在能源使用中主要利用它的熱能。因此，習慣上都采用熱量來作為能源的共同換算標準。當月消耗標煤量為當月實際消耗煤量與當月入爐煤平均熱值[5000大卡(20.9 kJ)]的乘積。當月凈煤氣耗標煤單耗為當月消耗標煤量與當月凈煤氣產(chǎn)量比值。由于煤、油、氣等各種燃料質量不同，所含熱值不同，為了便于對各種能源進行計算、對比和分析，必須統(tǒng)一折合成標準燃料。標準燃料可分為標準煤、標準油、標準氣等。國際上一般采用標準煤、標準油指標較多。世界各國都按本國的用能特點確定自己的能源標準量。一些經(jīng)濟發(fā)達國家以用油為主，采用標準油，西歐有些國家以用電力為主，采用標準電，我國以煤為主，采用標準煤為計算基準，即將各種能源按其發(fā)熱量折算為標準煤。

3.2 按照灰熔點相近的原則進行采購、存放、使用

由于各產(chǎn)地煤的灰熔點各不相同，且相差較大。在魯奇氣化爐工藝操作時，無法選擇最佳汽氧比，按高灰熔點煤選擇汽氧比，會造成灰熔點低的煤結渣，結渣部分影響氣化劑的均勻分布，容易出現(xiàn)氣化爐工況惡化，另外還有可能達到T3溫度，熔融部分將灰熔點高的煤包裹，阻礙了與氣化劑接觸，不利于完全反應，導致碳流失，表現(xiàn)為爐渣中的黑核現(xiàn)象。按照低灰熔點煤選擇汽氧比，則高灰熔點的煤表現(xiàn)為灰細，不利于排灰和制氣，造成生產(chǎn)負荷加不上，同時增加煤氣水產(chǎn)量，加大了污水處理費用?？梢姡嗝悍N配燒時，各煤種灰熔點在一定范圍內(nèi)，且相差不大，便于控制理想的汽氧比，保證提高反應溫度的同時，灰中殘?zhí)苛拷档?，炭利用率提高，且隨氣化溫度的提高，蒸汽分解率提高，污水產(chǎn)量下降，污水處理費用下降，氣化爐運行更為經(jīng)濟。

3.3 不同的配煤模式和操作控制

3.3.1 低負荷運行時操作方案

氣化爐低負荷運行時，原則以消耗D煤種為主，灰熔點相近的B煤種為輔，按照計算的加權熱值配比入倉。平均熱值控制在16.8～18.8 kJ，凈煤氣耗原料煤單耗控制在1.0 kg/Nm3。

氣化爐操作調(diào)整方案：工藝指標控制為出口溫度：300～360 ℃；灰鎖溫度：300～350 ℃；洗滌冷卻器的出口溫度：190～195 ℃；氣化爐的壓力：2 950～3 050 kPa；汽氧比：6.7～6.9；殘?zhí)靠刂疲?6%。

3.3.2 高負荷運行時操作方案

氣化爐高負荷運行時，原則以煤種A和義馬煤為主，D煤種為輔按照配比入倉，平均熱值18.9～23.1 kJ，凈煤氣耗原料煤單耗控制在1.0 kg/Nm3。

氣化爐操作調(diào)整方案：工藝指標控制為出口溫度：360～420 ℃；灰鎖溫度：330～350 ℃；洗滌冷卻器出口溫度：190～195 ℃；氣化爐壓力：2 950～3 050 kPa；汽氧比：5.6～6.3 kg/Nm3；殘?zhí)靠刂疲?6%。

3.3.3 不同生產(chǎn)負荷下的配煤原則

根據(jù)不同生產(chǎn)負荷，把各產(chǎn)地煤種通過兩臺給煤機調(diào)節(jié)給煤量，進行受煤坑煤種的配比，送入魯奇氣化裝置進行混和應用，混和后的入爐煤由煤質辦進行入爐煤的綜合熱值分析，進行配比熱值和計算熱值的對照和調(diào)整。達到氣化爐的粗煤氣耗塊煤單耗指標科學精細的控制。并根據(jù)生產(chǎn)負荷的波動，及時調(diào)整原料配比，調(diào)整配比后的熱值匹配生產(chǎn)負荷，有效控制了魯奇氣化裝置的標準煤單耗指標，避免能源浪費。

找出標煤單耗指標經(jīng)濟運行下的對原料煤的需求綜合熱值，指導備煤分廠的配煤，達到控制煤制氣裝置生產(chǎn)成本的目的，使資源的應用得到計劃利用，避免資源的浪費和無序生產(chǎn)。

4 保障煤粉鍋爐經(jīng)濟運行

本企業(yè)氣化爐、鍋爐供煤系統(tǒng)為混和進料，通過篩分實現(xiàn)塊煤、沫煤的分離，分別供應給氣化爐和鍋爐，因為氣化爐原料煤熱值高，造成篩下混煤熱值較高，而煤粉鍋爐用煤的設計熱值為16.2 kJ，高熱值煤容易造成煤粉爐結焦。通過配入爐渣和次混煤的方法可降低入煤粉爐原料煤的熱值，避免鍋爐結焦造成的工況不穩(wěn)。兩種配煤方法運行指標見表3。

爐渣：爐渣進入排渣系統(tǒng)時的溫度為800 ℃；環(huán)境溫度(入爐煤內(nèi)爐渣溫度)為30 ℃；爐渣比熱容為0.963 kJ/m3·k；爐渣堆積密度為2.30 t/m3，1卡=4.186 8 J。

由以上參數(shù)可計算出每噸爐渣進入爐膛燃燒排出后帶走散失的熱量為323 618.4 kJ。折合標煤為1.54 t。

由以上熱量計算可得出：每100 t爐渣配入入爐煤后將浪費標煤1.54 t，另外，渣對鍋爐制粉系統(tǒng)和受熱面均有較大磨損。

次混：次混煤入爐燃燒對煤耗影響計算如下(數(shù)據(jù)為2013年前4月平均)：次混煤入爐燃燒后，有全水熱量損失及灰渣熱量損失。損失熱量計算如下： 次混煤全水平均為8.82%，排煙溫度平均為150 ℃，30 ℃時水的焓為125.6 kJ/kg，150 ℃水蒸氣的焓為2 772.8 kJ/kg，則每噸煤中水分攜帶熱量為234 368 kJ；次混煤平均灰分為61.48，根據(jù)煤粉爐燃燒后灰渣比，約70%為飛灰，30%為固態(tài)渣，飛灰?guī)ё叩臒崃繛?1 701.4 kJ。固態(tài)爐渣帶走的熱量為59 686.2 kJ。每噸次混煤入爐燃燒損失熱量為315 756 kJ。折合標煤為1.5 t。每100 t次塊配入入爐煤后將浪費標煤1.5 t。每噸次混煤入爐燃燒釋放熱量為7.732 2×106kJ。由以上熱量計算可以得出：每100 t次混煤入爐燃燒后有效利用熱量為7 416.444 kJ，折標煤為35.32 t。

表3 兩種配煤方法運行指標分析

結論：保障煤粉鍋爐經(jīng)濟運行，優(yōu)先通過配入次混煤，其次選擇配入爐渣。

5 結論

對多產(chǎn)地煤種進行配比之前，要對各煤種的工業(yè)分析、熱穩(wěn)定性、灰熔點等進行甄別，配比煤種要性質相近，然后通過改變各產(chǎn)地煤種投入的比例控制入爐煤的熱值，分別在氣化爐上進行不同生產(chǎn)負荷下的配給，以達到既不影響工況，又經(jīng)濟運行的目的。

企業(yè)能夠實現(xiàn)多產(chǎn)地煤種在生產(chǎn)過程中的按需配燒，達到降低粗煤氣的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)魯奇氣化爐的經(jīng)濟運行的目的，可在同類行業(yè)中推廣使用。此食譜化配煤的使用，能夠拓寬魯奇氣化裝置原料煤源，能夠為科學配煤提供指導。實現(xiàn)多煤種在魯奇氣化裝置上經(jīng)濟使用，為同類企業(yè)開辟先河。

我國研制出植物光合營養(yǎng)肥

光合營養(yǎng)膜肥，也稱“光肥”，是陜西省渭南高新區(qū)促花王科技有限公司日前正在研發(fā)的一種提升光合作用產(chǎn)能營養(yǎng)物質和葉綠素、高級環(huán)保型植物增肥、增產(chǎn)、增色、葉片肥厚、干莖強壯的復合藥膜?？芍χ参镂沾罅抗夥省⒐饽?、光照、兼容常規(guī)肥料、養(yǎng)料供給植物生長發(fā)育至極限。一次施用全年受益。每畝地只需投資幾元錢。

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2013-12-25

任富強(1963-)，高級工程師，從事安全生產(chǎn)經(jīng)營管理工作，電話：15839821199。

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