工业型煤气化技术在合成氨工业中的应用

第32卷第3期邢台职业技术学院学报Vol.32 No.32015年6月Joumal of Xingtai Polytechnic CollegeJun. 2015工业型煤气化技术在合成氨工业中的应用王明友，陈宁，王卓群(邢台 职业技术学院，河北邢台054035 )摘要:型煤技术作为煤炭加工领域的洁净煤技术之一，在企业经济和环境保护方面效益显著,近30年来在中国合成氨行业得到了大力推广。本文论述了型煤气化技术对于合成氨工业的意义,介绍了型煤气化的常用方法，并对采用型煤与块煤制气的工艺条件不同进行了探讨。关键词:型煤;气化; 合成氨中图分类号: TQ546; TQ113.242文献标识码: A文章编号: 1008- -6129 (2015) 03-0089-03合成氨是最重要的化工产品之- -，其产量位居料。各种化工产品之首。自1913年世界上第- - 座日产30按照用途不同，型煤可分为民用型煤、工业型吨的合成氨装置投产到如今日产千吨以上的合成煤，其中工业型煤占比例比较大,可以细分为气化氨装置分布全球，合成氨工业对于能源的消耗也是型煤和动力型煤。上世纪60年代以来,为解决合成巨大的。据统计，在合成氨生产过程中消耗的能源氨企业当时面临的无烟块煤供应不足的问题，人们占全球能源供应总量的2%，排放的CO2占全球排先后研制出了石灰碳酸化煤、腐植酸盐型煤、粘土放总量的1.6%。随着能源危机以及环保问题的日益型煤等粉煤成型技术，年总产量曾达100 Mt以上，突出,合成氨工业中的节能减排问题也逐渐得到人为全国近60%的化肥企业提供了造气原料。们的关注。利用廉价易得的粉煤生产优质的气化型煤，不目前世界上合成氨常用的原料有:焦炭、煤、但可以缓解块煤供应不足，降低企业的原料成本，天然气、焦炉气、石脑油和重油，由于“富煤少油提高企业的经济效益,还可以提高粉煤资源的利用缺气"的能源结构特点，我国90%以上的合成氨企率，减少燃煤污染物的排放，实现煤炭的高效洁净业、70%以上的合成氨产能都是以煤为原料，而煤利用，具有很高的社会效益，为此国家把型煤产业头合成氨中主要以无烟块煤作为原料，其市场价位列为节能、环保的重点扶持产业。居高不下。随着煤炭开采机械化程度的提高，煤的二、型煤气化技术的意义破碎率也升高了，导致产量减少的块煤价格攀升，最近几年，型煤气化技术有了突飞猛进的发而粉煤却积压滞销，造成了煤炭资源的巨大浪费，展，无烟煤及部分烟煤等粉煤制作气化型煤的技术并严重污染着矿山周围的环境。已经达到很高的水平，而且对型煤气化工艺的研究合成氨生产中原料煤占合成氨企业生产成本也不断深入，已经能够达到块煤炉和型煤炉的煤种的1/3左右，把粉煤加工成型煤作为生产半水煤气互换而产气量、煤气品质基本一样的水平。的原料，可降低合成氨企业的生产成本，提高企业通过粉煤成型技术制作气化用型煤，再将型煤的竞争力。因此型煤气化技术的研究不仅对于企业用作气化反应生产半水煤气等的原料，可为化工、经济状况而且对于整个社会的长远发展都有深远冶金等行业拓宽原料来源，降低企业生产成本、提的影响。高经济效益。将型煤气化技术应用于合成氨工业有以下意义:型煤是一-种清洁、高效能的新型燃料，是以适第一,型煤技术能够解决我国煤炭资源粉化严当的工艺和设备(添加胶黏剂、固硫剂等经过配制、重问题，提高煤炭资源的利用率，同时降低企业的混合等加工工艺)，将粉煤加工成具有一-定形状、生产成本，采用型煤气化技术可使每吨合成氨的生尺寸及理化性能(热稳定性、防水性等)的块状燃产成本下降300元以上。中国煤化工收稿日期: 2015-04-19YHCNMH G作者简介:王明友(1986一)， 山东安丘人，邢台职业技术学院资源与环境工程系，助教。89邢台职业技术学院学报2015年第3 期第二，制作型煤的煤种不再局限于无烟煤，扩反应工艺条件的选择。大了气化用煤炭的范围;通过几种煤配比在-起，型煤制气过程中的工艺条件- - 般包括温度、吹可以改变单- -煤种的性能缺陷;成型过程中加入多风速率、水蒸气用量、燃料层高度等方面，由于型种添加剂，可以增加热稳定性，提高灰熔点等，例煤在理化特性上的优势更适用于采用无烟块煤作如固硫剂可使气化型煤燃烧后的煤气中硫化物的燃料时的“三高一短”的工艺条件，即:高炉温、含量显著降低，有利于减少环境污染。高风速、高炭层、短循环。除此之外，型煤制气过第三，型煤与块煤相比，具有粒度均匀、孔隙程中对工艺条件要求一般包括以下几个方面，但最率高、透气性好和机械强度高等优点。粒度均- -使优工艺条件的确定最终需生产企业进行长期的造得炉体内燃料层温度分布均匀,避免了煤灰烧结现气生产实践来探索。象;型煤的孔隙率可达14-27%，是块煤的5-6倍，高温有利于制气,高炉温时,气化反应速率快，比表面积大有利于提高煤与气化剂的反应速率。水蒸气分解率高，但高炉温会造成热损失增加。实第四，采用型煤制气时水蒸汽的用量可较块煤际生产中高炉温应控制在保证炉内不结疤的前提节省约2-5%。这是由于型煤中水份含量比较高而下低于燃料灰熔点50°C左右下操作。固定碳含量比较低的原因。由于型煤的孔隙率高，其透气性好，但相应的三、型煤制气方法蓄热能力较差,要保证高炉温的生产条件必须保证以型煤为原料制取合成氨原料气-半 水煤高炭层、通入高风量，所以以型煤为原料间歇制气气的方法通常有两种:时吹风阶段的空气流量要比以块煤为原料时大,吹1.间歇式制气方法风时间也要稍长。该法属于常压固定床气化工艺，煤气生产过程型煤气化比块煤气化生产的原料气中CO2的采用间歇式操作周期地向气化炉内加入空气和水体积分数要高4-6%，尤其是以石灰碳化煤球为原蒸气两种气化剂。首先进行吹风反应将炉温提高到料时，煤气中CO2含量可达为10-14%。要把CO2一.定温度，然后停止送风，送入水蒸气进行制气反体积分数降低以提高有效气体(CO和H2)的含量应。吹风和制气反应交替进行，炉内温度也是先升就必须提高燃料层中还原层的厚度,因此就需要把高后降低，所得的半水煤气质量也呈现周期性波煤气发生炉炉体加高，燃料层进-一步加厚。动。实际生产过程中由于考虑到热量的充分利用和四、结论安全生产等原因,通常将一个生产工艺循环分成吹型煤技术作为煤炭加工领域的洁净煤技术之风阶段、- -次上吹制气阶段、下吹制气阶段、二次一,将其应用于中国的煤头合成氨企业作为原料气上吹制气阶段、空气吹净阶段等5个阶段来完成。的来源，有助于解决因块煤不足带来的合成氨企业2.富氧空气连续气化法成本增加以及减少粉煤资源的浪费和减轻燃煤烟由于空气中O2含量过低是不能实现连续制取气排放带来的大气污染问题，其经济效益和环保效合格半水煤气的根本原因,所以采用富氧空气代替益显著,近30年来在中国合成氨行业得到了大力推空气作为气化剂就可以实现连续制气。型煤固定床富氧连续气化工艺流程大致如下:型煤由于在制备过程中加入了部分添加剂，其用粉煤加工制作的型煤,从煤气发生炉顶部料仓以与块煤在理化特性上略有不同,相应的在气化工艺3-5 min的时间间隔由自动加料机间歇加入气化炉操作条件.上也有不同的要求。随着今后型煤气化技内，氧和水蒸气自下而上通过煤层，型煤则完成干术研究的不断深入，我国型煤制气的技术水平也将燥、干馏、气化还原、氧化燃烧和灰渣冷却等变化。不断地提高，合成氨工业仍将为人类的生存与发展煤气从气化炉顶排出后，经降温除尘、余热回收等做出巨大的贡献。工序，最终得到合格的半水煤气。四、型煤制气I艺条件参考文献:型煤作为-种补充块煤不足、合理利用煤炭资[1]郝爱民，李新生，魏庭富等气化型煤在水煤气源的新的生产原料，具有机械强度高、粒度均匀、发生炉中的燃烧试验[]煤炭转化，2001 (4).热稳定性好、灰熔点高、孔隙率高、气化阻力小等[2]李海华，徐志强.我国型煤技术现状分析[J].煤炭优点，但由于外加了添加剂，使其灰分含量增加，加工与综合利中国煤化工固定碳含量降低，因此当型煤的质量和炉型--定[3]颜鑫.型煤MHCNMH子工设计，时，型煤制气的好坏主要取决于煤气发生炉内气化2010 (1) .)0邢台职业技术学院学报2015年第3 期[4]崔国星，王文生，张启卫.型煤移动床富氧连续[5]彭展英，颜鑫.合成氨生产中型煤气化工艺条件气化系统的热力学分析[J].武汉工程大学学报,的优化[J].洁净煤技术，2009 (4) .2009 (7).Application of Industrial Briquette Gasification Technology in SynthesisAmmonia IndustryWANG Ming-you, CHEN Ning, WANG Zhuo-qun(Xingtai Polytechnic College, Xingtai, Heibei 054035, China)Abstract: Briquette technology as one of the clean coal technology in the field of coal processing hasremarkable economic benefit and environmental protection benefit, it has been vigorously promoted in Chinesesynthetic ammonia industry in recent 30 years .This paper discusses the significance of industrial briquettegasification technology, introduces the method of briquette gasification, and the difference between the briquetteand lump coal gasification process conditions are discussed.Key words: industrial briquette; gasification; synthetic ammonia industry(责任编辑王傲冰)(上接第88页)参考文献:[1]张鹏. HOLTEK HT46系列单片机C语言实例教程[M].北京:北京邮电大学出版社，2010.[2]谭浩强.C程序设计(第4版) [M].北京:清华大学出版社，2010[3]胡晓光.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社，2010.[4]童诗白.模拟电子技术基础( 第四版) [M]. 北京:高等教育出版社，2006.[5]吴光杰，王海宝.传感器与检测技术[M].重庆:重庆大学出版社，2014.[6]王晓红传感器应用技术[M].北京:清华大学出版社，2014.Tracing Obstacle Avoidance Extinguishing Trolley System Design andImplementation Based on HT46RU232 Intelligent MicrocontrollerWAN Jun, LV Zhi-min(Chongqing Creation Vocational College, Chongqing, 402160, China)Abstract: This project is designed based on HT46RU232 series single chip microcomputer intelligent tracingobstacle avoidance car fire extinguishing system, the transmission infrared light by infrared light-emitting tuberoad, black and white have different reflection intensity, this information can be detected by infrared receivingtube. After reading the information of photoelectric sensor can determine the way forward relative to the locationof the car body, car driving and make an accurate judgment when production site conditions, human can'taccomplish tasks such as material handling, loading and unloading, all smart car can be used to complete thecorresponding task.Key words: HT46RU232; tracing; avoidance; extinguishing中国煤化工MHCNMH G9