不同煤种的加压气化研究

第31卷第8期企业技术开发2012年3月.VoL.31 No.8TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISEMar.2012不同煤种的加压气化研究杨云涛,宋军丽(河南煤业化工集团经济运行部,河南郑州450046)摘要:通过各产地原料煤在鲁奇气化炉 上的试烧,取得试烧数据,和设计义马煤运行数据对比分析,以拓宽鲁奇气化炉原料种类,对其他煤种在鲁奇气化炉的经济运行提出建议。关键词:多煤种;鲁奇气化炉;试烧;经济运行建议中图分类号: TK224文献标识码:A文章编号: 1006- -8937 (2012)08-0165-02我国煤炭资源丰富种类齐全、价格相对低廉中国下的运行指标等已探明可开采煤炭储量居世界第三，年产量居世界第2各产地原料煤试烧 总结及建议一。品种以褐煤到无烟煤各个煤种，特别是低变质中低变质煤种占有较大比例。不同煤种在气化装置上的应用各产地单烧煤种工业分析如表1所示，各产地煤种灰经济性和稳定性不同，本文通过不同煤种在气化炉上试熔点如表2所示。烧,提出了建设性意见,为各地在建的鲁奇气化炉提供工表1各产地单烧煤种工业分析艺指导和设备方面的要求。煤种Mar(%) Mad(%) Aad(%) Vad(%) Cad(%)1试烧前准备工作潞安煤试烧37.20 0.72 32.05 10.37 56.77华亭煤试烧11.003.5412.58 33.250.68①组织保障。为圆满完成试烧工作,同时保证取得数内蒙煤试烧37.20 22.98 1 1.2926.21 39.55据的可靠性和准确性。同时也为更好地统筹试烧全过程，彬县煤试烧10.604.1016.14 28.4651.44保证试烧过程顺利进行,成立试烧工作指挥部。义马煤13.006.2028.80 25.30 39.70②准备工作。本企业鲁奇气化炉共有5台,分为I期为1#、2#、3#气化炉，II期为4#、5#气化炉，试烧期间保表2各产地煤种灰熔点r1123证I期气化炉工况稳定，指定II期4# .5#气化炉进行试烧;试烧前准备好记录报表，做好试烧期间数据统计工潞安煤试烧1430 1470 >1 500作;试烧前2h,I、 II期粗煤气连通阀关闭,粗煤气冷却华亭煤试烧1100 1 140系统煤气水处理、酚回收分别进入1、 I期系统,分开处内蒙煤试烧115811921220理以便取样分析;试烧煤种储备大约7000 T,试烧时间按彬县煤试烧1180 1280照3d准备。1190 1220 1250③工业分析。试烧前对单烧煤种进行工业分析和灰2.1彬县煤试烧熔点分析,为工艺指标调控提供参考。通过彬县煤在鲁奇加压气化装置上的试烧得出彬县④根据煤种灰熔点和工业分析预计以下试烧工艺指煤的试烧数据。标调整范围。主要包括粗煤气出口温度、汽氧比及灰锁温汽氧比:平均汽氧比在5.2 ~5.5之间;出口温度:彬度。县煤的气化炉出口粗煤气温度正常波动范围在480~⑤编写试烧方案,确定试烧程序。待试烧气化炉煤仓530C之间;灰锁温度:控制范围在340 ~ 380C之间;单中料位指示为30%时，通知备煤车间向气化炉加试烧煤耗:同等负荷下彬县煤与义马煤相比煤耗降低0.064种;)试烧煤种入炉后，将气化炉的负荷逐渐降至4500T/KNm'、蒸汽单耗降低0.093 T/kNm?、氧耗增加0.005Nm/h，气化炉按1次/15 min的分析频率分析粗煤气中KNm2/kNm3;产 率:本次试烧煤种由于煤质的原因中油产的CO2和O;保持操作压力在2.85~3.05 MPa之间;每小率为16kg/t煤,焦油产率为18kg/t煤，均低于义马煤的时排灰、查灰- -次;据灰样、炉篦电流寻求最佳汽氧比,气17.8 kg/t煤和20.6 kg/t煤。化炉工况稳定后,负荷缓慢加至5 500 Nm/h;气化炉满负如果彬县煤在义马气化厂装置长期使用:因各炉蒸荷运行48h后，进行高负荷试验，加负荷的速度为200汽流量表差异 ,要参考CT008温度、灰样情况进行调整摸Nm/10min;高负荷性能测试后，两台气化炉恢复正常负索各运行气化炉的最佳汽氧比;考虑灰锁上、下阀及填料荷，直至试烧煤种烧完为止。使用寿命,灰锁温度建议控制在340~360C之间,出口温⑥编制试烧数据收集报表,记录试烧经过。制定试烧度在480 ~ 540C之间。记录报表,记录单烧煤上煤时间、灰样、工况变化情况、出试烧证明，彬县煤煤气出口温度超过鲁奇气化炉设口温度等主要工艺指标运行记录、粗煤气半分析、全分计温度，所以彬县煤作为本企业鲁奇气化炉原料煤单烧析、汽氧比调整记录、原料消耗和产出量统计、各种负荷出口温度不易控制在理想范围内,操作控制有难度。作者简介:杨云涛(1978-),男,河南义马人,经济师,大学本科,主2.2华亭煤试烧通过华亭煤在鲁奇加压气化装置上的试烧得出华亭要从事安全生产经营管理工作。166企业技术开发2012年3月煤的试烧数据。低炉出口温度,增加气化炉操作弹性,建议适当增加气化汽氧比:平均汽氧比在5.5 ~ 5.9之间;出口温度:华炉的高度。亭煤的气化炉出口粗煤气温度正常波动范围在400~.4 内蒙煤试烧450C之间;灰锁温度:控制范围在310~ 340之间;单通过内蒙煤在鲁奇加压气化装置上的试烧得出内蒙耗:同等负荷下华亭煤与义马煤相比煤耗降低0.146煤试烧数据。T/kNm'、蒸汽单耗降低0.14 T7KNm3、氧耗增加0.005汽氧比:平均汽氧比在7.0~7.1;出口温度:内蒙煤T/AkNm';产率:本次试烧煤种由于煤质的原因中油产率为“的气化炉 出口粗煤气温度正常波动范围在200 - 230C之23.28 kg/t煤，焦油产率为32.8kg/t煤，均高于义马煤的间;灰锁温度:控制范围在300~350C之间;单耗:同等17.8 kg/t煤和20.6 kg/t煤。负荷下内蒙煤与义马煤相比煤耗升高0.3T/kNm3,蒸汽消如果华亭煤在义马气化厂装置长期使用:残炭量稍耗升高0.161 TkNm3,氧耗降低0.016 KNm/kNm2;产率:高，灰量小，其他参数华亭煤于义马煤相差不大;义马煤本次试烧煤种由于煤质的原因中油产率为12.92 kg/t煤，和华亭煤的粗煤气、净煤气成分变化不大。焦油产率为10.46kg/t煤,均低于义马煤的17.8kg/t煤和说明华亭煤可以和义马煤配比后在鲁奇气化装置上20.6 kg/t煤。使用。如果内蒙煤在义马气化厂装置长期使用，需要注意.3 潞安煤试烧以下事项:通过潞安煤在鲁奇加压气化装置上的试烧得出潞安①堆密度较低,平均仅为650 kg/m，造成气化炉氧负荷为4 000 Nm/h时加煤频率已达4~5次,试烧期间加煤汽氧比:平均汽氧比在4.3 ~4.4;出口温度:潞安煤自动程序 被迫解除改用手动操作，正常生产中要长期维的气化炉出口粗煤气温度正常波动范围在500~585C之持如此高的加煤频率是不现实的，这将影响气化炉负荷间;灰锁温度:控制范围在320~370C之间;单耗:同等的进一步提高。考虑到多台气化炉充泄压排队，合理的加负荷下潞安煤与义马煤相比煤耗降低0.188TkNm',蒸汽煤频率应按3次/h设计,工程设计中应考虑适当加大煤消耗降低0.06 T/kNm?,氧耗增加0.035 TAkNm3;产率:本锁容 积，建议按3次/h加煤频率满足气化炉满负荷生产次试烧煤种由于煤质的原因中油产率为2.46kg/t煤,焦油用煤量核定煤锁容积。产率为2.76kg/t煤，均低于义马煤的17.8 kg/t 煤和20.6②气化炉氧负荷。本次试烧单炉最大氧负荷短时达kg/t煤。到4500Nm/h,正常氧负荷为单炉4000~4200Nm3/h,如果潞安煤在义马气化厂装置长期使用，会产生以主要 是受加煤次数制约。预计煤锁容积加大后，单炉负荷下作用:有可能提高到6000Nm2/h。单炉最高氧负荷可在试生产①气化炉工况在高负荷时更易于控制,只要加煤、排时逐步 探索。但内蒙煤的活性较高，提高氧负荷要格外谨灰正常，气化炉在150%高负荷下是能够长时间稳定运慎,严防局部烧穿导致氧含量超标而造成事故。行的,试验5h共加煤11锁,约110 to蒸汽阀的最大开度③气化炉排灰。义马气化厂气化炉炉篦装有三把排为67.2% ,氧气阀的最大开度为67.7% ,夹套给水阀的最灰刮刀。 本次试烧的内蒙煤灰分平均为11.29%(空气干大开度为68%。表明蒸汽、氧气、夹套给水管线和调节阀燥基), 而义马煤实际生产中灰分为25%左右,故而在试都还有一定的余量,均能满足更高负荷运行的要求。烧时炉篦排灰转速大多为1~ 1.5转/n,鲁奇气化炉主要②由于潞安煤挥发分较低，焦油、中油产率较低,有利考虑炉篦匀速转动达到排灰和均匀布气调整工况的目于制气。的,所以炉篦转速太低不利于工况调整和均匀布气。根据③潞安煤系烟煤中变质程度较高的贫瘦煤，挥发份试烧煤的灰分 并考虑留有一定余量,建议炉篦初期按一含量低,灰熔点高,无粘结性,能较好地在鲁奇加压气化把刮刀安装,在试车中若煤中灰分增加,可考虑再安装第炉中气化。由于其灰熔点较高,因而可大幅降低汽氧比,二把刮刀。提高操作温度,减少蒸汽消耗,减轻废水处理系统负荷。④建议重新核算加煤溜槽、煤锁充泄压管路等有关与义马煤相比能降低1.0的汽氧比。可节省大量的蒸汽。系统的流通能力，以满足煤锁-一个加煤循环在6 min内④潞安煤固定碳含量高,反应活性低,平均每小时加完成。否则将同样会造成气化炉顶部空间(煤锁下阀以煤仅两锁,在6000Nm/h负荷下,炉篦仅维持在最低转下)缺煤,使其温度高导致气化炉停车,这一点对气化炉速1.15 r/min。在7200 Nm'/h负荷下能维持3.0 r/min,不稳定操作至关重要。利于开车时的火层培养及低负荷运转，建议根据煤中灰⑤温度控制。通过试验气化炉粗煤气出口温度应控含量设置适当的刮刀数(以1 ~2把为宜)。制在200 ~ 230C之间,不宜超过240C，阀下温度应严格⑤由于潞安煤灰熔点高,故而火层温度较高,因其活控制。出 口温度低造成夹套耗水的减少,气化剂温度宜控性差,还原层拉长,致使气化炉出口温度提高。本次试烧制在 350C(相对应的汽氧比为7.1 )附近。出口温度平均达550C,高于义马煤正常操作温度100~150C,- -次因供给气化炉煤粒度偏小导致气化炉工况恶参 考文献:化,出口温度突升至780C;在较高负荷时炉篦停转时间稍长就会影响炉出口温度快速上涨，因此要考虑提高洗[] 步学朋,徐振刚,戢绪国煤加压气化技术的研究开发[D]上涤冷却器、刮刀、冷圈的材质。为保证气化炉正常运行降海:中国科学院上海冶金研究所2000.