恩德粉煤气化技术在化肥工程中的应用

然料与化工5ep. 2004Fuel晶Chemicsul ProcesesVol.' 35 No.5恩德粉煤气化技术在化肥工程中的应用黄培林周永顺(鞍山焦化酎火材料设计研究总院，鞍山114002)摘要: 介绍了恩德粉煤气化技术在化肥厂改造工程中的应用情况，标定结果表明，恩德气化炉不仅能生产合成氨的原料气，而且具有操作负荷弹性大、操作简单、运行稳定和维修工作量小等特点。关键词:粉煤气化恩德气化炉化肥厂应用实践中国分类号: TQ546.2文献标识码: B文章编号: 1001 - 3709 (2004) 05 -0006 -03Application of Undok Pulverized Coal Gasification Technologyin Ferilizer ProjectHuang Peilin Zhou Yonghun(Anshan Coking & Refractory Engincering Consuling Corp, Anshan 114002, China)Abstract: The application status of Undok Pulverized Coal Gasification Technology in fertilizer plantmodification project is described, the assessment result shows that Undok gasifier not only can producefeedstock gas for synthetic ammonia, also has the advantages over more flexible operating load, simpleoperation, stable running and less maintenance work.Key words: Pulerized coal gasification Undok gasifer Fertilizer plant Application practice吉林长山化肥集团长达有限公司主要生产尿尿素20万t。因受重油涨价的影响，于2000年6素,原以重油为原料,年产合成氨12万t,加工成月停产。后选用无烟煤和焦炭为原料,采用固定床收稿日期: 2004 -05-12(1)从焦炭的冷态强度看,配煤中配人0. 5% .利于初次热解产物的逸出和减少二次反应,从而增~ 2%的废塑料后,对焦炭的抗碎强度影响不大，加了焦油的产率1。但Mo指标有所上升。(2)从表4可看出，配废塑料的焦炭热态强度5结论(CRI和CSR)略低于基准样焦炭，且随着废塑料配小焦炉的炼焦试验表明，配煤掺混废塑料后,比的增加CRI有所提高，而CSR却随废塑料配比对焦炭强度的影响不大，还可提高煤气和焦油的产的增加而降低。率,但焦炭产率有所下降，废塑料的配比宜控制在(3)从表5可看出，配煤中添加0.5%废塑料2%以下。时，对炼焦化学产品的产率影响不大,但随着废塑参考文献料配比增加，煤气和焦油产率提高，焦炭产率有所下降。这是因为大部分塑料是直链烃,氢含量要比1铃木隆城.焦炉处理废塑料技术的开发.燃料与化工, 2002煤多，塑料在干馏过程中可起到供氢作用,有利于(5): 274-276生成液相产物。另外,塑料溶解时可起到溶剂的作2孙秀环等.对废塑料配煤炼焦产品产事的研究.燃料与化工,2004(3): 5-用，有利于煤中小分子的析出，使煤在胶质体阶段中国煤化工谢兴衍编辑增加液相物质的数量，可提高胶质体的流动性,有YHCNMHG2004年9月燃料与化工第35粮第5期Fuel & Chemical Proceses7式富氧连续气化技术，于2002年3月重新投产。改造工程于2003年3月28日破土动工，厂房但受原料价格、运输和资源等条件制约，2003年及基础均按4万m'/h恩德粉煤气化装I t设计和施初仅能维持半负荷生产，企业处于亏损局面。为了工，当年12月22日生产出了合格的煤气,一期工降低生产成本，公司决定用恩德粉煤气化技术改造程实现了当年设计，当年投产，总投资6 000万元，原气化工艺。改造工程于2003年投产，现已达到但不包括煤干燥及污水处理设施。了年产合成氨18万t，加工尿素30万l的生产能4生产标定力。2004年2月26~29日，煤炭科学研究总院北1设计规模 .京煤化工研究分院对1号炉进行了标定，标定结果设计规模为8万m'/h半水煤气，分两期建设,见表1~5。-期工程规模为4万m'/h, 选用2台恩德粉煤气化炉，待二期建成后再将原富氧连续气化炉停产。表2恩德炉的灰 和飞灰组成由于本项目为技改工程，除制气系统新建外,尽可碳/%全碗/%灰渣能地利用了原有设施。即在现有煤场内新增了原料10.10.09人废热锅炉碳/%全碗/% 氢/% 氮/%煤干燥和储存设备,对循环水系统的沉淀池进行了煤气中的飞灰上26.130.200.040.14扩容，恩德炉所需的富氧空气鼓风机设在鼓风机室内，自控操作室仍利用现有煤气站的自控操作室，表3煤气洗濠水化验结果净化系统接点在原煤气站的常压脱硫塔前。工程所悬浮物/pompH油/ngL总磷/ng-L-酚/ng:需的软水、蒸汽、电、氧气、氮气、压缩空气和工127.4000.1业水等公用设施原则上不再新增设施。员4 恩德气化炉的操作数据2工艺流程一次富氧空气二次富氧空气鼓风量I 流量/mh-压力APE流t/m2’:h-|压力/Pa原料煤经干燥、破碎和筛分后用皮带机送至加11 224.0628.60 2317.99 20.74压密封仓，粉煤经螺旋加煤机送人恩德气化炉底部高氧空气浓度/%70.92的锥体段。蒸汽与富氧空气混合后,再与过热蒸汽蒸汽耗量Agh-1一次蒸汽耗量1二次蒸汽耗t11 448.52364.35混合，分别从一次喷嘴和二次喷嘴进人气化炉。恩二次风德炉生产的半水煤气经旋风除尘器、废热锅炉后进气化剂人炉温度/118.82119.60人空喷塔，再经洗涤塔和文丘里洗涤器除尘后送至人炉煤量Agh-28 020.83气化炉下上部压差/hPa1.13常压脱硫。煤气产量/m2.h-141 358.71气化炉上部压力人Pa表1入炉煤的筛分组成及工业分析气化炉操作温度/d气化炉灰层气化炉下部气化护中部气化炉顶部篰分粒度/m >10 10-7 7-4 4-1 <1651.67 968.75工970.25工901.9组成组成/% 18.11 I 18.78 22.44 27.33 14.33煤气产率/m2.kg-1焦渣特征Qm.w/煤气中粉尘t/mgm~3143.17工M,/% | M._/% | A/% | V_/%1-8 MU-kg-I _灰渣产量/g*h-"'1 912.2216.99 I 7.52 I 23.98 31.792 21.15飞灰产量/hg*h-'5 870.47CuNS.气化强度/kg* (m2.h)-11 053.55元素分析/%52.80 3.87 I 9.98 1.42 0.43碳转化事/%86.99.rSTHTT燕汽分解率/%38.00灰熔融性/CI 185] 1391 1415 1450气化效事/%70.62反应温度/C9501 000蒸汽产量蒸汽压力蒸汽温度废热钢炉反应性/%72.688.1技术指标/心h-1/MPa/心29.323.46249.3978.263施工建设中国煤化工炉煤低热值+入炉蒸汽YHCNMHG燃料与化工Sep. 20048Fuel & Chemical PrucessesVol. 35 No.5表5煤气组成和热值煤挥发分、反应温度和炉内停留时间等因素有关。煤气组成/%菜气低热值|煤气含尘量二次风温低就会影响甲烷的裂解，若提高反应温COCO2T HTCHT OT NHS /M.m-3 /mg'm~J度,煤气中的甲烷含量会随之下降。29.5920.5137.641.970.209.920.16 8.55143.17(7)人炉煤水分。因生产装的煤干燥能力不足，使人炉煤的水分过高，气化过程中因蒸发水5结果讨论分，必然会增加煤和氧气的消耗，最终导致炉温的(1)煤气产量。在标定期间，虽然人炉煤种和下降煤质的波动较大，特别是水分和灰分均超过设计要(8)气化炉的负荷调节能力。在2月26日, 2求。但恩德气化炉的运行稳定，煤气产量平均在4.台气化炉均因煤料供应问题在低负荷下操作,虽然万m'/h以上，达到了设计指标。在2号炉停炉实际的生产负荷仅为设计负荷的56. 8%，但气化.时，1号炉的煤气产量达4.3万m2/h。炉运行稳定。公司曾进行过单台炉在112. 5%负荷(2)煤气中有效成分的含量。煤气中的有效成下生产的试验，其产气量达4. 5万m2/h时仍能稳分(CO + H)为67. 23%，达到了设计指标。定运行，说明恩德气化炉具有较强的负荷调节能(3)气化效率和热效率。使用混合煤时的气化力。效率为70.62%，达到了国外同类产品的较好水(9)煤气组成及焦油问题。用气相色谱仪对煤平。用煤气显热产生的饱和蒸汽量大于气化所需的气组成的分析结果表明，煤气中不存在C2及以上蒸汽量，从而使气化热效率达78. 26%。组分。在生产标定和以后的正常生产期间，水样的(4)灰渣及飞灰含碳量。从表2可看出，灰渣定性和定量分析中也均未发现有油类物质存在，但和飞灰中的含碳量均基本符合设计要求。标定前的水中含有少量酚。2月11日,因使用免渡河的单种煤，1. 2号炉的(10)工业水耗量。2台恩德气化炉(包括废热灰渣和飞灰含碳量分别为6.79%和9.24%。另锅炉排灰、空喷塔、洗涤塔)操作过程的循环水耗外，从表1可看出，人炉煤中>10mm和<4mm的比量为2100m2/h; 每台炉的新鲜水耗量19. 53m?/h,例过高。粒度过大的煤料因不易流化，易落人沸腾压力0. 42MPa。料层底部或灰渣层而导致渣中含碳量增加。同样,(11)提高炉温的可能性。前己述及，因生产粒度过细的煤粉易被气流夹带而造成飞灰含碳量过标定期间气化炉的操作温度偏低，导致煤气中甲烷高，又因制气装置只设一级旋风除尘器，不仅增加含量和飞灰中碳含量偏高。从理论上分析，一般可了废热锅炉的磨损程度，而且增加了煤气洗涤除尘将气化炉的炉温控制在比人炉煤灰熔融性的ST值系统的负荷，这就是文丘里洗涤后煤气含尘量超标低150心的范围。从表1可看出，只要将气化炉的的原因所在。正常操作温度控制在1050左右是完全可行的。(5)碳转化率。从表4可见，标定期间的碳但在实际生产中，由于人炉煤种多，因此在提高炉转化率仅为86. 9%，低于预定值,这显然与灰渣温前必须分析人炉煤的煤质指标，以确保安全生和~飞灰中含碳量过高有关。另外，人炉煤灰分过高产。和操作温度低是导致碳转化率低的重要原因。计算表明，若将人炉煤灰分控制在15%，碳转化率有望超过90%。在实际生产中，由于煤种的变化不生产标定的结果表明，恩德炉的单炉生产能力可控制，且难以混合均匀，为确保气化炉操作的稳和煤气体的有效成分均达到了设计要求，且气化炉定，就很难要求其在最佳炉况下运行，只是将气化的操作负荷弹性大，富氧气化所产的煤气完全可用炉中部的二次风温控制在9909以下，比设计温度作合成氨的原料气。还具有操作简单、开停工方低50~60C,直接影响气化反应的速度和碳转化便、运行稳定、适应能力较强、气化炉转动部件少率。和维修工作量小等特点。(6)煤气中的甲烷含量。煤气中的甲烷含量与中国煤化工谢兴衍编辑YHCNMHG