温和气化炉制合成氨原料煤应用总结

2006年第27卷第3期小氮肥设计技术温和气化炉制合成氨原料煤应用总结刘文珍边定华卫宪宏(山西五台山化工有限公司035500)摘要简要叙述了采用“温和气化技术”将弱粘结性煤转化为干馏煤,用作合成气原料煤的工艺过程成本及效益。关键词温和气化技术 弱粘结煤干馏煤1前言粉煤和煤气炉炉渣的混合物。山西五台山化工有限公司成立于煤气炉造气原用无烟块煤或焦炭。由于我国2005-06-25,其前身山西省五台县化肥厂,原设经济的快速发展,无烟块煤供应紧张、价格直线计能力为年产合成氨500碳铵2000。现已上升,焦炭价格同样长期居高不下,原料价格的.发展为年产合成氨13x10t.尿素21x 10+、碳铵暴涨对化肥工业造成了极大的影响。为此通过考2x 104、编织袋500万条、速效螺栓松动剂18万察论证,决定采用鞍山热能研究院开发的弱粘结桶,副产焦油0.5x 10Vao企业总资产4.5亿元，性块煤温和气化、脱除挥发份、生产合成氨原料固定资产3.5亿元。2005年完成产值2.5亿元,实煤技术,即用宁武(或陕西府谷)矿区价格低廉的现销售收入3.2亿元。我公司现有11台煤气炉,弱粘结性块煤,经“温和气化”技术生产造气原料其中φ2 400煤气炉10台,中2 610煤气炉1台。煤,用于合成氨制气,同时副产干馏煤气和焦油。煤气炉造气曾利用无烟块煤或焦炭作为原料,年干馏煤气用于锅炉生产蒸汽,不但节约大量动力需求量约20x 104。生产用锅炉共10台,其中10t煤还能改善操作环境,减少粉尘污染。焦油是宝燃煤锅炉(SHL10-25/400A)4 台,6.5t燃煤锅炉贵的化工原料,全部外销。原料煤中筛出的粉煤(SHL6.5-25)4台,25t循环流化床锅炉与造气炉渣混合用于循环流化床锅炉燃烧。该技(SHFX- -25/400P)2台。8台燃煤锅炉用动力粉煤,术可谓集节能、环保、资源合理利用于一身,可以年需求量约12 x 104。循环流化床锅炉燃用动力降低合成氨生产成本、改善操作条件、提高企业改造前,造气炉每30min加煤--次,每次时变化范围,制气效率大大提高,蒸汽分解率与气间约为1min( 停微机、开盖、加煤、关盖、开微机),质都有大幅度好转;造气炉产气量增加。每台造气炉每天由此造成的停炉时间:1 x3.4新技术的成功使用 ,使人力资源得以合理分60/30 x 24-48min/d。若每台φ2 610mm造气炉配,造气由原来的一人一机发展为一人两机或三产气量按6 00Nm3/h计(理想),正常生产时按其机,人工效益大大提高。0.90倍计，则一台造气炉改造后每天多产气量:4结束语48/60 x6 00 x 0.9=4320Nm)，如果吨氨耗气3恒炭层自动加焦机,结构简单,投资少,炉况300Nm计，则单炉每天增产氨量为:4 320/3稳定,易于操作,产气量有较大提高,给企业带来300=1.31t 氨若按吨氨利润为300元计,则每月增了明显的效益,但是也存在不足,例如更换炉栅加利润为:1.31 x 300 x 30=11 790元,则每台造气时吊装不便,须拆卸带来的工作量较大;烧大块炉的投入用5个月时间就收回投资。煤昧”中国煤化工这需要使用单位3.3炉顶温 度的相对稳定三解决。改造后,上气道温度基本保持在一-个较小的YHC NMH GE:2006-03-29)28小氮肥设计技术2006年第27卷竞争实力,是合成氨原料本地化技术路线的有益煤低灰低硫、粘结性较好,是生产冶金焦的原料探索。煤;所产石炭纪煤的灰、硫较高,粘结性低,现用2建设规模及原料来源作动力煤。石炭纪的5*层块煤，挥发份28%~我公司规划干馏煤产量为35 x 10*/a,- -期工35%,灰份8%~15%,硫份0.5%~2.0%，可用作程按年产造气原料煤10x10t、煤气1.545 x生产化肥造气专用焦炭的原料。宁武矿区石炭纪10*m'(STP).焦油0.645 x 10t设计,采用一组(两煤年产量500x 10+,其中块煤产率20%以上,约座)直立炉。备煤、筛焦、煤气输送及各项辅助设100x 10t,完全可以满足我厂需要。该工程所需施按此规模相应配备。块煤由煤矿直接供给。由国家焦化产品质量监督山西省宁武矿区煤炭资源丰富,所产侏罗纪检测中心分析的我厂提供的煤样分析报告见表1。表1五台山化工有限公 司直立炉拟用块煤(5°煤)化验结果(%)煤样1.V焦渣特征DT( C)Y( mm)X( mm)千树梁原煤D 1.5324.2037.551.72>1 41015.4千树梁煤四3.568.6635.061.25>141017.08.544.5注:①由国家焦化产品质量监督中心分析化验。千树梁原煤块煤矸石较多,煤质分析灰硫高。②由国家焦化产品质量监督中心分析化验,千树梁煤块煤经简单手拣矸石煤质分析灰、硫较低。对温和气化炉用煤的煤质要求如下:级4 000ta, < 10mm粒级10 000t/a。水分≤7% .本技术产品干馏煤质量标准硫分≤1.5%灰分(A.)%为20灰分≤15%硫(S)% .》1.5挥发分28% ~ 38%水分(H20)力10热稳定性良好挥发分(Va)%》8粒度25 ~ 80mm干馏煤≥20mm粒级供合成氨造气，干馏3产品规格、数量及质t煤<20mm粒级供循环流化床锅炉燃用或外销。3.1干馏煤3.2煤焦油干馏煤产量10x 104/a煤焦油的产量6 450ta,其主要性质见表2。其中:≥20mm粒级86 00ta, 10 ~ 20mm粒煤焦油属低温焦油,含有轻油、杂酚油及沥青表2煤焦油的主要性质密度(g/cm2)灰份(%)水份(%)酚(%)游离碳(%)粘度°E煤焦油1.04~ 1.05 0.02 ~ 0.202~10 .≤102° ~ 10° [(11.47~ 72.47) x 10*m/8]等馏分,主要用于生产燃料油、油毡纸、炭黑及一C.O.1.0般碳素制品,可销往国内外。CO27.83.3干馏煤气N54.5日产千馏煤气47 x 10*m'(STP)/d0.2干馏煤气质量:4工艺技术方案热值~ 7 826kJ/Nm34.1 工艺技术方案的选择成分(%)温和气化炉制合成氨原料煤的生产工艺流H216.9程包中国煤化工产品分级工段、CH,12.0煤气MH主要供合成氨造CO7.6cNMHG温和气化炉加第3期刘文珍,等:温和气化炉制合成氨原料煤应用总结_29热和生产锅炉燃用。在生产工艺流程和设备选型反应,增加煤气含水量;蒸汽冷却方案中蒸汽需上，充分考虑了煤炭资源和本项目的资金筹集、锅炉提供,增加运行费用;蒸汽冷却方案中水煤投入等情况,选择了工艺成熟技术先进、操作可气反应量较大,千馏煤产量略有降低。靠装备水平较高的工艺流程及设备。通过两个千馏煤冷却工艺方案的比较可以4.1.1炉型的选择看出:蒸汽冷却较水冷却方案投资较大、运行费本项目所用原料为宁武弱粘结性块煤,采用用高、煤气含水量略有增加、产量略有下降,因此炉顶加煤、炉底排除造气原料的温和气化炉生产水冷却方案优于蒸汽冷却方案,且水冷却工艺操造气原料煤。作简单,运行可靠,不污染环境,因此本技术选用现工业生产上所应用的温和气化炉炉型主水冷却工艺。要为:内热式温和气化炉和外热式温和气化炉,4.2 工艺流程说明温和气化炉的燃烧室又分为水平火道和立火道，4.2.1备煤工段相互比较区别如下:内热式温和气化炉生产干馏煤所用的原料(1)内热式温和气化炉由燃烧室产生的热废煤要求为25 ~ 80mm的块煤，所需块煤直接由煤气直接与块煤接触进行加热,与外热式温和气化矿 供给,本技术适当考虑原料煤的筛分。备煤设炉相比加热速度快、加热均匀,因而单位容积生施要保证为温和气化炉提供10x10Va干馏用产能力大。煤,每日需要煤量为515t。(2)内热式温和气化炉燃烧室温度较外热式根据温和气化炉生产用煤和外来煤情况,备温和气化炉温度低,因此在加热段采用高铝砖砌煤部分采用机械化运煤、筛分布料,减少操作人筑即可满足要求,与外热式温和气化炉主要部分员数量,改善操作条件。整个工段由贮煤场、皮带采用的硅砖相比，高铝砖比硅砖抗热震稳定性输送机和筛分站组成。贮煤场面积约15 000m",贮好,且价格便宜。煤量28 00t,能保证温和气化炉50天的用煤量。(3)内热式温和气化炉热废气直接与块煤接原料煤由铲车铲人煤坑,均匀加至M1皮带触，主要靠燃烧废气对流进行加热,燃烧废气与运输机,将煤倒运至M2皮带机,然后输送至筛物料温差较小。而外热式温和气化炉主要靠传导分装置筛分。筛下粉煤经移动式皮带机直接进入进行加热,燃烧废气与物料温差较大。因而内热粉煤仓,然后由汽车运至锅炉粉煤场;筛上的合式温和气化炉传热效果好,热效率高。格块煤经由M3皮带机倒运至大倾角皮带机运(4)水平火道的燃烧室沿其温和气化炉高至立式炉炉顶煤仓。煤仓有两个下料口,块煤经度方向的温度可根据需要进行调节，而立火道由放料阀放入装料小车，分别供应14 孔温和气的燃烧室,顶部温度高,温和气化室温度不易调化炉。节。炉顶装料小车操作区设置轻型结构通廊,解因此,此工程设计所选炉型为内热式水平火决防风、防雨 、防尘问题。道温和气化炉。4.2.2温和气化工段4.1.2干馏煤冷 却方式选择由备煤工段运来的合格的装炉煤首先装入温和气化炉产品(干馏煤)冷却方式有水冷炉顶最上部的煤槽内,再经放煤旋塞和辅助煤箱却和蒸汽冷却等多种方案，水冷却为湿法冷却,装入温和气化室内。根据生产工艺要求,定时打蒸汽冷却为千法冷却。开放煤旋塞向温和气化室加煤。加人温和气化室水冷却工艺是赤热干馏煤通过水套部分冷的块煤自上而下移动,与燃烧室送人温和气化室却后,落入水封槽,与水封槽内的水换热,同时产的高温气体逆流接触。温和气化室的上部为预热生部分蒸汽与干馏煤发生水煤气反应、进行干馏段,块煤在此段被加热到350C左右;块煤继续向煤冷却。下移动进入温和气化室中部的干馏段,块煤通过水冷却方案投资约为蒸汽冷却方案的一半，此段中国煤化工和气化为干馏两方案产品质量相同。蒸汽冷却方案由于蒸汽与煤;的冷却段时,被赤热的干馏煤反应过程中,有少量的蒸汽未参与通)TYTHC NM H. G右,用刮板机连30小氮肥设计技术2006年第27卷续排出后,通过溜槽落到烘干机上。(1)从过去购两种煤即动力烟煤、无烟块煤煤料在温和气化过程中产生的煤气与燃烧或焦炭,改为现在只购当地弱粘结性块煤,简化室进人温和气化室的高温废气和冷却干馏煤产了原料的采购管理;生的煤气的混合气(荒煤气),经上升管、桥管进(2)从气化直立炉生产的干馏煤通过皮带输人集气槽,200 ~ 300C左右的混和气(荒煤气)在送直接送入造气料仓,减少中间环节,提高了干桥管和集气槽内经循环水喷洒被冷却至80C左馏煤的利用率;右。冷却后的煤气经吸气管与冷凝下来的循环水(3)产生的煤气通过管道直接送入锅炉,锅焦油一起进人煤气净化工段。温和气化炉加热用的煤气是经过煤气净化炉从原来的燃煤改为燃气，改善了操作条件,减工段进- -步冷 却和净化后的煤气。温和气化炉加少了烟尘排放,节约了大量动力煤。现在有2台热用的空气由空气鼓风机加压后供给。煤气和空10t燃煤锅炉使用煤气,代替了原燃料煤,达到设气经烧嘴混合,在水平火道内燃烧,燃烧产生的计能力; .(4)有较好的经济效益,降低了合成氨原料高温废气通过在温和气化室侧墙上均匀分布的煤的价格,当地弱粘结性煤吨价370元,出焦率进气孔进人温和气化室,利用高温废气的热量将按70%计算,人炉干馏煤价为:煤料进行温和气化。4.2.3产 品分级工段370元+(1-15%煤面) + 70% +(1-10%焦因干馏煤水分较高,在温和气化炉两端分别面)=690.94元设置了G、G2干燥机。干燥机内通热风，热风来自副产品:煤面0.15x300元=45元干燥机旁的加热炉。干馏煤面0.06 x210元=12.6元从两座温和气化炉下部刮板机刮出的干馏焦油0.05x I 700=85元煤,分别经溜槽落到G1、G2干燥机上,干燥机内燃节约动力煤0.1 x 240=24元烧煤气烘干干馏煤中的水份然后通过J小、J2皮带本工段吨干馏煤费用10元机，送至多层振动筛筛分,不同粒级干馏煤经J3.最终入炉干馏煤吨价在534.34元皮带机和移动式皮带机分别送人各自料场。(5)该项目基本上是零排放。4.2.4煤气净化工段存在的问题:(1)该项目已成为合成氨工艺自温和气化炉出来的荒煤气,在集气管被循的一个配套工段,千馏煤生产的波动会影响合成环水喷洒冷却至80 ~ 90C后,煤气、焦油循环水氨生产的稳定,需进-步加强该工段的管理;(2)进入气液分离器,分离后的煤气进人串联的两座千馏煤工段生产环境需进一步改善。洗涤塔(分别为空塔和填料塔),煤气由洗涤塔下总之,我公司从合成氨原料上游路线的产品部进人,由洗涤塔上部排出;煤气由75~80贮冷开发为突破口,开发替代无烟块煤和冶金焦的干却到45 ~ 65C。煤气经冷却后进人罗茨鼓风机送馏煤，利用鞍山热能研究院开发的温和气化技至温和气化炉加热及蒸汽锅炉燃烧用。术,用当地宁武矿区弱粘结煤制取干馏煤,从而经气液分离、洗涤塔分离后的焦油、循环水实现合成氨原料本地化。所产干馏煤反应活性进入循环水贮池,循环使用,底部焦油用泵送至高、价格低,完全能满足合成氨造气的要求，与无焦油贮槽脱水,然后装车外运。烟块煤和冶金焦相比更具竞争力。该技术的应用5应用状况可以解决我公司长期存在的合成氨原料供应紧该项目预计总投资为1 117万元，其中固定张的局面,充分利用当地丰富的不能炼焦的煤炭资产1015万元，销售收入2766万元，盈利资源作为合成氨的原料来源,并实现了单- -煤种1 184 万元。的采购和管理,降低了采购和管理成本。因此,温该项目从2003年6月动工,2004年元月15和气化技术制取法气原料性也是实现合成氨原日竣工投产,生产合格的干馏煤。通过- -年多的料中国煤化工试运行,该项目有几项优点:.TYHC N M H G明:2006-05-08)