170-工艺-间歇式造气炉现阶段必须深刻认识的几个问题解读

间歇式造气炉现阶段必须

深刻认识的几个问题

陈松涛

安徽三星化工有限公司

前几年,国内大规模试用粉煤富氧连续气化造气炉,虽然在技术上有所突破。但由于投资大,国产能力差,全自动操作性强,故障率高,运行周期短,不适宜化工连续生产。由于粉煤的加工,富氧的设备投资,污水的大量生产,电耗增加,也没有从根本上解决环保问题,总体生产效益也不容乐观。各省、市根据自身煤化工企业的资产、技术现状认为固定床间歇造气炉在我国经过70多年的发展,改进技术比较成熟,消耗较低,效益较高,比较适合我国国情,值得大力推广,但技术上还需继续提高。国家发改委认识到这一问题的实质根源也不再强求上粉煤富氧连续气化,这给固定床间歇造气炉提供了一个大力发展机会。现今,小氮肥的小炉型在向大炉型发展,如湖北三宁炉型从φ2600发展到φ2800,又

从φ2800发展到φ3000,气化强度较高,消耗较低;而大多数原来的中氮厂,由于气化强度低、返焦高、消耗高,则把φ3000系列造气炉改造成φ2650或φ2800造气炉。究其原因,这是由固定床间歇造气炉自身的特点及人们对它的认识程度决定的。

间歇式造气炉一般构成及附属管线:加焦机构、筒体、夹套、炉箅、上灰仓(中氮叫炉裙、炉底、左右灰仓、中灰仓,及蒸汽、空气、煤气管线和控制阀门构成,这就决定了间歇式造气炉的特点:

1首先它是一个反应器,它是一个气体固体组成的非均相反应系。

2原料从顶部中心炉口加入,现在给料机构基本上是上提式散布加料,这就决定了不同原料的自然分布形式。

3流体间歇交替进入,要求空气、蒸汽入炉缓冲时间越短越好。

4灰渣外排方式,要求炉膛径向气化强度不一,并按一定规律变化。

由于间歇式造气炉具有以上四个特点,所以它不能像其他化工均相、连续反应器一样去理论核算,理论操作,也不能像气流床造气炉、流化床锅炉那样理论可控性强。因此,间歇式固定床造气炉就成了一个黑匣子,让人展开丰富的想象力,去探索、研究,于是出现了似

是而非的理念,给人一误导,甚至出现很多截然相反的想法、做法却得到了相同的结论。笔者就现阶段出现的一些现象以个人的粗浅认识阐述一下间歇式造气炉必须客观掌握的几个问题,以供参考。

1 理论认识与实践相结合

固定床间歇式造气炉的节能降耗大多数人从理论上核算原料的热量利用率(包括潜热和显热,原料的单程转化率,蒸汽的分解率,以及风机的电耗。但是无论以何种方式计算却解决不了根本问题,只是给我们一个可望而不可及的目标。因为这种理论上的计算忽视了间歇式固定床造气炉的固有特点。建国后,我们建设的中氮厂采用美国进口的UGI型φ2745造气炉和前苏联生产φ3600造气炉,这两种造气炉当时可谓流程先进,自动化程度高,各种工艺参数必须经过专家协作组或企业技术领导联席研究来确定,就是阶段时间调整1s车间也没有这个权利。假如说某一个参数不准,操作工就没有办法操作了。安徽涡阳化肥厂在20世纪八九十年代是全国小氮肥行业的标兵,并率先甩掉了国家的统配煤而实行自采煤,在1994年上了4台φ3600造气炉,同时采用了小炉子的操作方法,大胆对φ3600造气炉工艺进行摸索、研究。对上下行温度指标、循环时间进行优化调整,由块煤到小粒煤,从晋城、阳城煤到河南焦作煤,现在又

烧永城小粒煤,消耗较低,始终处在中氮厂的前列。湖北三宁公司造气车间原先只有φ2600造气炉,造气炉况较稳消耗较低,后来上的φ2800造气炉达到了同样的效果。2008年上了24台φ3000造气炉烧晋城煤末做成的煤棒,配置D700风机,一次开车成功,单炉日产氨75t 以上,达到大炉子前所未有的水平。而中氮厂却将造气炉改造成φ2600或φ2800造气炉,有的甚至推到重建。他们认为φ2600或φ2800造气炉

技术比较成熟,结果并非如他们想象所愿,消耗同样是高,即使消耗有所下降,也降不了多少,与小氮的消耗相差甚远。据笔者了解中氮厂烧块煤返焦低于20%的甚少,气化强度也不高。试想,不管是φ3m系列还是φ2m系列造气炉,炉膛的结构,系统的流程只是大与小的关系,其他没有根本性的差异。关键是大炉型是较大企业才有能力上的,理论上的核算、调整参数较多;而小炉子只有小氮才上,且炉子又少,为了降低消耗,企业领导不论造气车间采用什么方法,只要降低消耗就行,且小氮的原料粒度、煤种又不稳定,这给小氮带来了调整工艺的困难,同时也给小氮带来了调整工艺的经验,促进了小氮造气工艺的成熟,这是小氮造气消耗较低的根本原因。因此,造气工艺不仅要有理论上的指导,更要有实践上深刻认识,达到理论认识与造气客观规律相一致,而不是简单粗浅的认识,甚至与造气客观规律相背离的认识,才能驾驭造气,降低造

气消耗。例如,造气有提高料层可以提高料层蓄热量,降低显热损失的不成文认识,并作为造气设备改造的一条前提条件。某厂φ2800造气炉,烧中煤,炉体5m,配

D500-2800风机,本来气化强度较高,返焦率小于15%,吨醇消耗入炉原料煤1.2t,在大修时,对炉体进行了加高1m,上气道由侧出改为顶出,全自动散布式加焦,空层改为1.3m,改造后返焦率大于19%,吨醇消耗入炉原料煤上升到1.4t,原一台风机供四台炉可以使生产系统满负荷生产,现需开两台D500风机,五台造气炉运行才能保证后工序正常生产。这是该厂不顾本厂客观实际,盲目仿照所谓造气蓄热原则而造成的后果。再如,现在把上下行炉温之和作为衡量显热损失的一个标准,但是各厂由于煤种、粒度范围、布料方式、测温点位置、料层高度、上下吹阶段时间、上下吹蒸汽流量的区别,造成的火层位置、厚度、径向温差区别,对降低消耗该指标又有多大意义。又如,山西某厂,由于蒸汽跟不上,烧晋城煤,CO2高达11%,放灰灰渣返小粒煤35%以上, 20mm以上小粒煤较多,并夹杂熔融性琉璃渣块,好多人认为是炉温低造成的,经过操作形不成正常灰渣层后,确定是吹风过热火层不能集中而过于松散过厚,副反应较多造成CO2较高,气质较差,渣层较薄。没有灰渣过渡层造成返煤粒较高,经过加蒸汽后CO2降到10%以下,灰渣也有所好转。总之,间歇式造气炉的工艺指标应以煤