原煤水分超標(biāo)對煤棒制氣爐況的影響及處理

向　宏

(湖北新洋豐合成氨廠　湖北荊門 448150)

?

原煤水分超標(biāo)對煤棒制氣爐況的影響及處理

向宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門 448150)

1存在的問題

企業(yè)選購制氣原料煤時，若只注重固定碳、灰分及發(fā)熱量等因素，而忽視化學(xué)活性、揮發(fā)分及水分等因素，或原煤購進(jìn)廠后管理不善致使水分含量升高，最終導(dǎo)致煤棒質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，亦會造成造氣爐爐況的大幅波動和對生產(chǎn)裝置的高效平穩(wěn)運行帶來威脅。湖北新洋豐合成氨廠在2015年6月2日至10日，造氣爐爐況突然波動，單爐產(chǎn)氣量大幅下降，噸氨耗煤棒直線上升，導(dǎo)致合成氨裝置被迫減負(fù)荷生產(chǎn)。正常爐況與非正常爐況下有關(guān)參數(shù)對比見表1。

表1　正常爐況與非正常爐況下有關(guān)參數(shù)對比

由表1可知:造氣爐的上行煤氣溫度和灰倉溫度大幅升高，而爐條機(jī)轉(zhuǎn)速和下行煤氣溫度則大幅下降；上吹和吹風(fēng)階段帶出物劇增，單爐產(chǎn)氨量下降，而噸氨耗煤棒明顯上升；煤棒制氣過程中造氣爐扒爐次數(shù)增多，扒爐時常見大塊燒流紅疤塊滯留于灰盤安息角，灰渣量少，基本無疤塊，細(xì)灰多，灰渣中殘?zhí)剂扛?。為此，雖然在工藝和操作上采取了多項改進(jìn)，增加了吹風(fēng)強(qiáng)度、上吹蒸汽用量及上吹時間，但爐況均未好轉(zhuǎn)。

2原因分析

2015年6月，荊門地區(qū)頻繁降雨，因儲煤倉庫容積較小，只能儲存約12 kt粉煤。造氣系統(tǒng)每天消耗粉煤800 t，因而部分原煤只能露天存放，雨水淋濕粉煤，原煤中水含量劇增(外水質(zhì)量分?jǐn)?shù)>10%)，導(dǎo)致在制作型煤過程中配制的腐殖酸無法被粉煤吸收(正常漚制時煤中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)約12%)，漚制時煤中腐殖酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(4%～5%)極低；煤棒機(jī)制煤棒時電流低，所生產(chǎn)的煤棒強(qiáng)度低，烘干后的煤棒中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)約7%，超過正常值(3%～4%)。煤棒在運輸過程中碎裂嚴(yán)重，進(jìn)入造氣爐后遇高溫粉化加劇，大量煤粉填充造氣爐中炭層間隙，導(dǎo)致床層阻力增大，蒸汽和空氣無法正常進(jìn)入氣化層參與反應(yīng)，進(jìn)而氣化層薄且溫度低，蒸汽分解率低，單爐產(chǎn)氣量下降；而爐底氣化反應(yīng)加劇造成灰倉溫度高，無法將爐條機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至正常范圍，炭層下降緩慢，部分未反應(yīng)的蒸汽從阻力相對較小的夾套邊緣隨上行煤氣出爐，導(dǎo)致上行溫度持續(xù)偏高，進(jìn)一步加劇了入爐煤棒的粉化，造成爐況惡性循環(huán)。上吹和吹風(fēng)階段大量粉化后的煤粉隨氣流被帶出爐外，導(dǎo)致單爐旋風(fēng)除塵器和吹風(fēng)回收集塵器積灰量劇增，質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～25%的入爐煤棒粉化后被帶出爐外，噸氨耗煤棒明顯上升。所采用的北方水洗煤化學(xué)活性低、黏度差，也是導(dǎo)致煤棒強(qiáng)度差的原因之一。

3處理措施

導(dǎo)致造氣爐爐況波動的主要原因是煤棒質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，要穩(wěn)定合成氨生產(chǎn)，必須從提高煤棒質(zhì)量入手，為此，采取了以下處理措施。

(1) 原煤的防水及烘干。為防止新購進(jìn)的原煤繼續(xù)被雨水淋濕而導(dǎo)致煤粉中水含量偏高，影響腐殖酸的加入量，導(dǎo)致煤棒質(zhì)量差，故對新購進(jìn)的原煤采用防雨篷布遮蓋，并計劃擴(kuò)建儲煤倉庫，徹底解決原煤中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高的問題；對于已淋濕的煤，以灰渣發(fā)電鍋爐煙氣為熱源用烘干筒烘干，控制原煤中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)<5%。

(2) 提高腐殖酸濃度及配比。針對原煤(水洗煤)灰分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)16.8%～19.0%)低、化學(xué)活性相應(yīng)降低、成渣性差的特點，重新制定了腐殖酸的配制工藝，提高了腐殖酸溶液中腐殖酸鈉含量，并減少單罐腐殖酸溶液配制煤粉的加入量，從而使?jié)a制時煤中腐殖酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原9.5%提高至14.5%，型煤煤棒機(jī)電流由原先的240 A提高至≥380 A，進(jìn)而提高了煤棒的強(qiáng)度。

(3) 提高烘干窯進(jìn)口煙氣溫度。煤棒依靠造氣吹風(fēng)氣潛熱回收系統(tǒng)出口煙氣(經(jīng)靜電除塵后再經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入烘干窯，溫度約145 ℃)，為了提高烘干窯進(jìn)口煙氣溫度，在烘干窯引風(fēng)機(jī)進(jìn)口增加1臺熱風(fēng)爐，使造氣爐入爐煤棒中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至≤4%。

(4) 相應(yīng)調(diào)整造氣工藝。入爐煤棒質(zhì)量改善后，單爐入爐空氣蝶閥的開度由50%增大至65%，吹風(fēng)時間由21 s延長至23 s，上吹時間由38 s縮短至36 s，每2臺造氣爐共用的蒸汽緩沖罐自調(diào)閥的開度設(shè)定值由60%降低至56%，其他工藝參數(shù)保持不變。

4改進(jìn)效果

采取以上措施后，煤棒質(zhì)量合格，2015年6月11日開始，造氣爐爐況恢復(fù)正常狀態(tài)，所產(chǎn)的半水煤氣質(zhì)量、單爐產(chǎn)氣量恢復(fù)正常，半水煤氣中有效氣體(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)較6月11日前的44%上升至64%，噸氨耗煤棒降至1.42 t；上吹及吹風(fēng)階段帶出物持續(xù)減少到正常水平；爐條機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至400～450 r/min；上行煤氣溫度降至350～360 ℃，下行煤氣溫度則上升為200～220 ℃，氣化層增厚、溫度高且穩(wěn)定；灰渣中疤塊增多，疤塊質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～60%且成形較好；灰倉溫度穩(wěn)定在105～120 ℃，爐內(nèi)炭層厚度均勻下降且床層阻力均勻減小，爐內(nèi)熱量平衡、物料平衡、上下吹平衡達(dá)到最佳狀態(tài)，爐況進(jìn)一步得到優(yōu)化，穩(wěn)定了合成氨裝置的生產(chǎn)。

(收到修改稿日期2015-10-08)