煤棒氣化工藝小結(jié)

李 忠

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 安徽臨泉236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中能公司)雖然與晉煤集團(tuán)合作，但每年仍有200 kt 左右原料塊煤缺口，因此,決定新增1套200 kt/a型煤裝置。2011年10月27日，型煤裝置開車，經(jīng)過1周努力，打通了系統(tǒng)流程；11月4日，制出成品煤棒。隨后，采用循序漸進(jìn)試燒煤棒方案：11月6日，西廠17#造氣爐改燒煤棒；11月 9日，16#造氣爐改燒煤棒；11月17日，西廠3#系統(tǒng)18#～20#造氣爐燒煤棒；12月4日，21#和22#造氣爐采用單燒煤棒氣化工藝并入系統(tǒng)。

1 單燒煤棒工藝的調(diào)整

1.1 操作溫度控制

合理控制操作溫度指標(biāo)，通過嚴(yán)格控制各爐上行煤氣溫度、下行煤氣溫度、干餾層溫度、灰倉溫度有效穩(wěn)定氣化層位置。由于煤棒的熱穩(wěn)定性相對(duì)比塊煤差，若上行煤氣溫度控制得過高，會(huì)造成帶出物增多，因此，上行煤氣溫度應(yīng)控制<340 ℃。如果下行煤氣溫度控制得過低，說明渣層過厚、氣化層上移，不僅影響氣質(zhì)、氣量，使造氣爐氣化層上移，還易造成造氣爐掛壁和結(jié)疤；如果下行煤氣溫度控制得過高，則說明造氣爐灰渣層過簿，下灰時(shí)灰渣中殘?zhí)剂可撸瑖?yán)重時(shí)還可能出現(xiàn)帶棒現(xiàn)象；因此，下行煤氣溫度應(yīng)控制在200～260 ℃，干餾層溫度<350 ℃(不同高度水夾套的造氣爐的干餾層溫度也有所不同，中能公司測(cè)溫點(diǎn)設(shè)在水夾套上方300 mm處)，灰倉溫度應(yīng)<130 ℃為宜。

1.2 空程高度控制

使用煤棒氣化時(shí)，若空程高度過大，會(huì)使造氣爐內(nèi)蓄熱能力差，因此，合理控制空程高度是穩(wěn)定造氣爐工況的前提。根據(jù)中能公司造氣系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況，造氣爐空程高度控制在1.5～1.6 m較合適。

1.3 風(fēng)量控制

無論是塊煤還是煤棒氣化，同樣要在不吹翻炭層的前提下盡可能加大吹風(fēng)速度，縮短CO2與碳的接觸時(shí)間，降低吹風(fēng)氣中CO含量。因煤棒透氣較好，風(fēng)壓不能控制得過高，在保證有足夠的入爐風(fēng)量的前提下，才能獲得較好的制氣水平。中能公司風(fēng)壓控制在20 kPa左右，爐況及下灰質(zhì)量比較穩(wěn)定。

1.4 循環(huán)時(shí)間的分配

合理的循環(huán)時(shí)間分配是穩(wěn)定造氣爐工況的根本保障，中能公司全燒煤棒制氣循環(huán)時(shí)間(125 s)分配：吹風(fēng)20 s、吹凈6 s、上吹41 s、上加25 s、下吹50 s、二次上吹8 s。

1.5 蒸汽控制

(1)蒸汽溫度。由于煤棒本身特性決定了在造氣爐在正常負(fù)荷下，上、下行煤氣溫度明顯高于用無煙塊煤制氣，因此，氣化煤棒時(shí)，必須使用過熱蒸汽來縮小入爐蒸汽溫度與造氣爐床層表面溫度差，入爐蒸汽溫度最好與上行煤氣溫度相近。

(2)蒸汽用量。造氣工藝技術(shù)應(yīng)權(quán)衡“蒸汽分解率”與“蒸汽分解量”的平衡。使用煤棒制氣時(shí)，不宜刻意追求提高蒸汽分解率，而應(yīng)以充足的蒸汽用量促使蒸汽分解量提高，從而提高造氣爐氣化能力；此舉也有利于控制上、下行煤氣溫度和降低灰渣中殘?zhí)剂俊Ｒ虼?，采用煤棒制氣時(shí)的蒸汽分解率比使用優(yōu)質(zhì)無煙塊煤時(shí)低，而其蒸汽消耗也比使用優(yōu)質(zhì)無煙塊煤時(shí)高。

(3)蒸汽壓力。蒸汽壓力應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)阻力、床層阻力來確定；系統(tǒng)阻力較大時(shí)，關(guān)小上、下吹蒸汽閥門開度，以提高蒸汽壓力；系統(tǒng)阻力較小時(shí)，開大上、下吹蒸汽閥門開度，以降低蒸汽壓力。理論上，蒸汽壓力低有利于提高入爐蒸汽分解率，相對(duì)半水煤氣質(zhì)、氣量均較好，中能公司入爐蒸汽壓力控制在40～48 kPa。

(4)改變下吹蒸汽入爐方式。為提高下吹蒸汽分解率，使蒸汽合理地穿過燃料層，下吹入爐蒸汽方式采用3點(diǎn)對(duì)稱均分布，且每個(gè)分布點(diǎn)在爐內(nèi)另分3點(diǎn)，整個(gè)下吹蒸汽管道共分9點(diǎn)分布，且安裝時(shí)要求環(huán)形管道應(yīng)與水夾套平行，爐內(nèi)下吹支管切口對(duì)準(zhǔn)爐中心。

1.6 煤棒質(zhì)量控制

應(yīng)嚴(yán)格控制入爐前煤棒強(qiáng)度和水分含量。根據(jù)中能公司目前情況，煤棒冷強(qiáng)度控制>800 N，煤棒中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制<3%。

2 造氣爐等設(shè)備的改進(jìn)

(1)使用專用爐箅。爐箅性能的好壞，決定了造氣爐的生產(chǎn)能力。爐箅的通風(fēng)面積、布風(fēng)均勻性與合理性、高度是否適中、破渣能力的強(qiáng)弱，將直接影響造氣爐的運(yùn)行穩(wěn)定性。造氣爐燒型煤時(shí)采用邊風(fēng)略小的七層七邊爐箅代替原來的七層六邊型煤專用爐箅。

(2)改造防溜系統(tǒng)。由于造氣爐擴(kuò)徑(由Φ2 600 mm改為Φ2 800 mm)與爐箅的改型，縮小了原爐型灰渣層所存在的過渡區(qū)，破渣條、防溜板、爐箅三者功能不能充分合理配合，造成全燒煤棒的造氣爐易出現(xiàn)漏炭、塌炭現(xiàn)象。因此，采取了增加破渣條高度、加寬上防溜板寬度措施，重新設(shè)計(jì)加裝了下防溜板，確保了全燒煤棒的造氣爐工況穩(wěn)定，能夠長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

改造后主要技術(shù)參數(shù)：破渣條Ⅰ(長(zhǎng)方體)長(zhǎng)度50 mm、寬度45 mm、高度76 mm；破渣條Ⅱ(直角梯形)上底長(zhǎng)度50 mm、寬度45 mm，下底長(zhǎng)度120 mm、寬度45 mm，高度76 mm；上防溜板長(zhǎng)1 100 mm、寬120 mm、厚度20 mm，下防溜板長(zhǎng)1 100 mm、寬220 mm、厚度25 mm。

(3)上行煤氣閥移到大爐頂大并蓋處。將上行煤氣閥移至爐頂大并蓋處，以減少蒸汽損失，降低洗氣塔負(fù)荷，從而降低半水煤氣溫度。

(4)加裝蝶閥。在吹風(fēng)閥與吹風(fēng)蝶閥之間加裝Φ700 mm 手動(dòng)蝶閥，便于單爐爐況的工藝調(diào)整及操作控制。

(5)由于煤棒透氣好，會(huì)造成造氣爐床層阻力小、蓄熱性能差，為提高爐內(nèi)燃料層高度、增強(qiáng)造氣爐的蓄熱能力和防止造氣爐掛壁，在造氣爐內(nèi)水夾套上部加砌耐火磚。

(6)因原布料器為下沉式布料器，在正常加料時(shí)會(huì)造成造氣爐內(nèi)部的燃料層中間低四周高，與爐箅布風(fēng)結(jié)構(gòu)不匹配，經(jīng)常出現(xiàn)造氣爐炭層中間吹翻的現(xiàn)象；為此，加裝了料籠，使造氣爐內(nèi)部燃料層分布完全與爐箅布風(fēng)結(jié)構(gòu)相匹配，從而消除了造氣爐床層阻力不平衡狀態(tài)。

3 小結(jié)

中能公司在原全部使用塊煤氣化的造氣爐基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列的設(shè)備技改及工藝調(diào)整、優(yōu)化后，目前已經(jīng)能完全單獨(dú)氣化煤棒，且運(yùn)行比較穩(wěn)定，灰渣中殘?zhí)假|(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%左右，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

2013年中能公司入爐塊煤成本約1 300元/t，以噸氨塊煤消耗平均1 135 kg計(jì)，噸氨塊煤消耗成本為1 475.5元。煤末進(jìn)廠價(jià)格720元/t，煤棒加工成本為110元/t，入爐煤棒成本為830元/t；以噸氨煤棒耗1.55 t計(jì),噸氨煤棒消耗成本為1 286.5 元；因單燒煤棒制氣蒸汽分解率較低，噸氨多消耗蒸汽費(fèi)用約100元，因此，噸氨煤棒氣化完全成本為1 386.5元。2013年，1#造氣系統(tǒng)供氣產(chǎn)氨257 883.15 t、使用型煤114 995 t，2013年可創(chuàng)效益為約660萬元。