恩德粉煤气化技术改进的几点建议

第3期(总第148期)煤化工No.3(Total No.148)2010年 6月Coal Chemical IndustryJun.2010恩德粉煤气化技术改进的几点建议金管会楚丽会田军(呼伦贝尔东能化工有限公司,呼伦贝尔021500)摘要针对恩德粉煤气化生产运行中存在的问题:煤气中甲烷和二氧化碳含量高、原料煤干燥不适于生产需要、密相段料层过厚,提出相应改进措施,并讨论了人炉蒸汽量、二次风投用方式等工艺和操作的优化问题，以供同行生产厂家参考。关键词恩德气化 蒸汽流化床二次风优化文章编号: 1005- 9598 (2010) -03-0048-03中图分类号 :TQ546文献标识码:B针对流化床技术存在的炉顶部飞炭、底部排灰含1.2 原料煤干燥系统难以满足生产需要碳量高、碳转化率低、碳损失和热损失大等问题，多年原料煤含水量高，干燥压力大,干煤输送过程中来,国内外的许多研究者在提高流化床气化效率方面经常失火,经过破碎和干燥后,煤的粒度比例严重失作了大量的创新工作,并取得重大突破。但是,因为流调,影响原料煤的安全输送和发生炉的正常生产。化床气化固有的特性决定,炉内温度不能超过煤的灰1.3 密相段料层过厚熔融性温度,否则运行时容易结渣,严重影响排灰。由生产实践证明,料层控制过厚,炉底排灰中含碳于炉内温度控制低,造成煤气中的CO2和CH,含量高，量相应减少,但这时二次风区温度也因而降低,沸腾严重影响恩德炉流化床气化技术的发展。笔者基于目层和二次风区的反应恶化,生成的煤气质量差,特别前国内恩德炉流化床气化中有效气体(C0+H2) 含量是煤气中甲烷成分会增加。密相段厚度增加,还会使低,而CO2和CH,含量高等问题,提出改进措施,可供煤粒和粉尘大量带出,不但造成了碳的损失,而且增同行生产厂家借鉴。加了设备的磨损和造气洗涤水的处理难度。1恩德炉生产 运行中存在的问题2改进的措施1.1煤气中甲烷和二氧化碳含量高2.1 降低甲烷和二氧化碳含t沸腾炉因其工艺特性所决定，炉温必须控制在降低甲烷和二氧化碳含量,最重要的是调节好炉灰熔融性温度以下，否则会出现排灰困难、炉顶气内温度，控制-次气化风量和二次气化风量的比例。体携带的灰固化结疤等问题。由于炉温只能控制在沸腾炉操作时,-次风量太小，将导致煤粉在炉内密1 000C左右，所以煤中的挥发分很难彻底分解，同相段不能很好地流化燃烧。原则上- -次气化风量和二时,二氧化碳的还原反应也受到限制。次气化风量的比例分别为65%-75%和25% -35%。床层对于甲醇生产工艺，煤气中甲烷和二氧化碳含量温度偏低，又会造成煤粉带到稀相段的负荷大增,为高时,不仅造成煤的消耗增大,而且后部压缩机功耗此,将密相段温度控制在900"C~950C,稀相段温度也会大大增高,因此,降低甲烷和二氧化碳含量一直控制在950C~1 100C。是造气操作努力的方向且仍有较大发展空间。要改2.2解决煤干燥存在的问题变这些状况,必须依靠技术创新,以及扩产改造、节能建议将栈桥皮带改为卷皮带,密闭输送或采用斗降耗等工作的常抓不懈。提式输煤装置。同时应考虑煤烘干的经济性,由于煤粉损中国煤化工-燥筒的转数,增加收稿日期:2010-01-14煤的| YHCNMHG燥风的温度。但应作者简介:金管会(1952- ), 男,1973年毕业于吉林化工学注意干燥简出口气温度应在100C-120C,以防止煤校,高级工程师,现从事煤化工生产技术工作。粉燃烧及温度过低、降到露点以下,造成排灰系统挂2010年6月金管会等:恩德粉煤气化技术改进的几点建议-49-灰问题。3.1.2优化蒸汽量的可行性分析2.3严格控制 密相段料层的适宜高度降低汽气比,适当放宽原料煤水分指标。密相段料层的高度一般应控制在1m- -2m范围内,公司原料煤千燥系统虽然运行,但原煤中的水分可在实践中找出最佳控制高度。高,运行成本高。尤为严重的是,干燥后的煤粉在输煤过程中经常自燃,给安全生产带来威胁,所以煤烘干3工艺指标和操作的优化后,水分只能控制在20%-28%(设计值8%~ 12%)。适当3.1 入炉蒸汽的优化放宽原料煤烘干后水分指标后，耗氧量会有所增加;3.1.1 优化的目的及原因根据公司现在的生产负荷，空分过剩氧气量约5 000根据沸腾炉气化原理,气化剂中氧气与蒸汽的比m2/h,这些氧气大部分被放空;所以,原料煤的含水量例与气化反应中吸热量和放热量、生产过程中热量损适当放宽之后,会相应地增加耗氧量,但生产成本的失以及燃料性质有关。增加是很少的。蒸汽用量过多,使C+2H.0=CO2+2H2的反应充分,生3.2 二次风投用方式的改变成气中H2含量有所增加，气体中CO2含量也相应增按照恩德公司设计的操作方式:加,而C0含量下降,总有效气CO+H2含量下降。此外(1)生产负荷在70%时,才允许投用二次风;(2)大量未分解的蒸汽会带走热量,并使气体携带粉尘二次风汽气比控制在2.0;(3)二次风喷嘴处的流速多,增加煤耗。应保持在50m/s~ 100m/s。蒸汽用量过少,经济上不合理,且易造成气体质目前,按照恩德公司设计组织生产,遇到的问题量恶化及操作不稳定。目前,我们按照恩德公司提供是:负荷低于70%时.没投用二次风,大量煤粉不能在的汽气比设计指标:蒸汽(kg)/O2(m)=2.0左右操作,反应区截留、燃烧,造成煤粉带出物多;反应区温度这与资料报道的纯氧吹风时，每m一次吹风气要加低,使有效气体(CO+H2)含量低,而CO2和CH4含量高，2kg~3kg的蒸汽基本相符。有机物不能充分分解,对后面工序负面影响很大。因当前出现的主要问题是煤气中CO体积分数偏此,二次风应当适当调整。低,在27%~31%,CO2体积分数偏高(24%~28%),煤气中3.2.1恩德炉开车初期， 在炉内反应区温度上升到有效气成分不高,而各种消耗较高。针对上述问题,结约800"C时,就投用二次风。特别是燃料的挥发分含合公司原料煤质分析报告(活性950C时,> 65%、灰量高、煤粉量多时,更要及时加大二次风量。.熔融性温度T2>1140C、粒度0~20mm，其中0~4mm3.2.2通人二次风时,尽可能控制低汽气比,这样可的<40%、全水33%~35%)，及实际运行情况,建议对入提高有 效气体(C0+H2)含量,降低有机物的含量。炉蒸汽量进行调整,寻找最佳蒸汽比例,以达到经济3.2.3二次风喷嘴处的气体流速，可根据风量和喷运行的目的。.嘴个数用下式来计算。针对进炉前原料煤中含水量高的现状,操作时要(1)及时减少一次气化剂中蒸汽加入量,可以减至流化气3 600(s)Xπ/4Drn速的下限。式中,W--二次风嘴处的流速,/s;据资料报道和生产实践证明,气化剂和煤气混合V一二次风流量,m/h;气的流速5m/s以上时,气体就可将原料颗粒吹起。因-喷嘴开的个数;此恩德炉一次气化剂的汽气比可以降至0.9左右。煤D-一喷嘴直径,m。中水分在炉内也会参加化学反应,所以,我们有必要根据生产实际,现在二次风流量为2 000m2/h;过去探讨降低汽气比操作的问题。热蒸汽为4 000kg/h( 500om/h);使用直径为65mm的单台恩德炉在满负荷时,设计用蒸汽量为19t/h喷嘴共24个,则喷嘴处的实际流速w.为:(纯氧操作)。如果我们进行优化调节，将汽气比从2.0降到0.9,则单炉蒸汽用量降到7t/h~9t/h,2台WF 3600Xg/ADh炉每年可节约蒸汽16万t,其效益960万元/a。减蒸中国煤化工汽还可以降低煤气中粉尘带出物、系统阻力和氧耗，YHCNMHG降低废锅出口煤气温度,解决目前生产蒸汽不足的燃=24. 428m/s眉之急,起到事半功倍的效果。按设计指标，二次风流量应占总气量的25%~-50-煤化工2010年第3期35%,即额定煤气量40 00m/h时,按设计值氧气量为径65mm的喷嘴并不太适合,对此,建议将24个直径9 200m/h,则上喷最大氧量为3 220m/h。设计蒸汽总65mm的喷嘴改为24个直径40mm的喷嘴,其效果更好。量18000kg/h,上喷蒸汽量为7 875m/h。按设计条件,3.2.4如二次风改为纯氧或低汽/气操作(据资料其流速Wz是:报道,国外温克勒沸腾炉后来也发展到纯氧操作),可在二次风总管道上增设氮气切断阀,当系统- - 旦停氧3 600Xπ/4Dπ气时,氮气切断阀就自动打开,以防煤气倒入氧气管线。3 220+7 8753 600x0.785x0. 065X244总结=38. 72m/s计算结果表明,不论实际生产,还是设计值,二次理论与实践证明,降低人炉气化剂汽气比、提高风喷嘴处流速较常规值偏低很多,所以就出现二次风氧气浓度,可以增加煤气中有效气成分;提高操作温喷嘴头部容易挂渣等问题。因此,我们采取了减少上度,可以降低煤气中cH,和有机物含量。因此,选择适喷嘴投用个数的方法,来保证喷嘴流速,结果不但使宜的吹入气流量是制气过程的重要条件。此次拟定工炉底排灰量增加,煤气中带出物明显减少,喷嘴挂疤艺调整将使恩德造气过程开始又一次重大的变革,也现象也得到改善。公司生产甲醇需要纯氧操作,用直在节能减排工作中起到重要作用。Suggestions to Improve Undok Pulverized Coal Gasification TechnologyJin Guanhui, Chu Lihui and Tian Jun(The Hulunbeir East Energy Chemical Co., Ld, Hulunbeir 021500)Abstract Some problems exist in the Undok pulverized coal gasifier: the gas has high content of methane and CO2,drying the feed coal is dificult and the material layer at the dense flow sectin is too high. The paper gives some relevantsuggestions and discussed the optimization of the process parameters conceming steam amount to be injected into the gasi-fier, the change of the way how the secondary air is applied.Key words undok gasification, steam, fluidized bed, optimization of the secondary air《煤化工》期刊第七届编委名单主编:闫少伟副主编:李好管安学琴卫正义杨怀旺 王中刚 荆宏建编委委员(按姓氏笔划排序):于义林于波于广锁王洋王兆文王祥云王祥光王永刚王金福.王树东王文善王辅臣王秋旺王继仁方德巍 韦朝海史士东刘有智刘晓勤曲思建任相坤任培兵朱廷珏 朱道藩朱起明邬来栓李大尚李凡李文李华民李奋明李录彦张东亮张林张军营张志炳张秀云张鸿林季广祥陈家仁杜铭华邱介山汤允金涌范立明林彬彬於子方房鼎 业郑明东罗道成周红军赵持恒胡益中国煤化工顶友谦倪维斗徐京磐唐文骞唐宏青贾明:MHCNMHGR正谢克昌曾纪龙韩怡卓韩喜民韩梅雍永祜熊道陵魏贤勇