第一代鲁奇炉加压气化长周期稳定运行总结

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在入炉煤粒度控制在 10mm~ 50mm 情况下, 单炉控制条件:
炉顶温度: ≤205℃ 炉底温度: ≤320℃ 气体成分: CO 2 (34+ 1) %
O 2≤0. 2% CO 12%~ 14% 使用气化剂入炉氧可达到 1 000m 3 h ·炉的运 行水平。 4. 1. 2 灰渣中固定碳含量的测定 入炉氧 1 000m 3 h 炉负荷状态下, 采用汽氧含 量之 比 为 7 (kg m 3 ) 的 操 作 条 件, 连 续 稳 定 运 行 72h, 期间每次下灰均取干灰样, 分析了干灰中挥发 分、灰分和固定碳的百分含量。 4. 1. 3 单炉粗煤气产量的测定 在稳定运行 4、5、6、8 四台炉子负荷状态下, 开 启 11# 炉, 煤气总管流量表上增加的流量作为 11# 炉产气量的参考数, 用物料衡算结果算出的煤气量 和表读数对照。 4. 1. 4 炉内气化反应床层状况的测定 在入炉氧 1 000m 3 h ·炉负荷状态、汽氧含量 之比为 7 的操作条件下连续运行 72h 后于 8 月 21 日正常停炉, 停止排灰, 并用 7t h·炉蒸汽熄火 1h, 然后停止向炉内送蒸汽, 推开煤箱, 打开灰箱上阀和 下阀。用胶皮管从炉口向炉内加水, 同时向夹套加新 鲜 软 水, 从 汽 包 手 动 放 空 阀 排 水, 排 出 的 软 水 达 50℃时, 停止向炉内加水, 并开始从炉口从上往下扒 炉, 扒炉从一开始就画出了各层随煤粒变化、床层颜 色变化的断面尺寸, 当扒至还原层时, 不从炉轴均匀
综上所述, 小龙潭褐煤鲁奇加压气化长周期稳 定运行的关键问题就是控制煤矸石含量, 并严格控 制操作条件。
3 解决关键问题采取的措施
3. 1 工艺方面 为了不使块状煤矸石的排灰通道中出现架桥堵
塞现象, 我们对煤矸石在气化炉中的表现进行了跟 踪分析, 在干馏层, 不论多大粒径的入炉煤都解裂成 粒径 5mm 以下的煤粒, 而煤矸石的外观和尺寸与 入炉时几乎没有什么不同, 在汽与氧的比例不适当 的情况下, 排入灰锁中的煤矸石的外观和尺寸与入 炉时相同。 正常状况下, 煤矸石通过还原层、氧化层 进入灰渣层时, 几何尺寸变大, 表面被一层多孔玉米 花状松脆物包裹, 煤矸石进行了表面气化。在各种条
关键词 第一代鲁奇炉 褐煤加压气化 运转率
1 小龙潭褐煤的煤质情况
气化用小龙潭褐煤的应用基煤质指标如下: ( 1) 粒 度 10mm~ 50mm ( < 10mm 的 不 超 过
5% ) (2) 应用基全水分W t, a r (3) 干燥基灰分A d (4) 可燃基挥发分 Y daf (5) 高位发热量 HHV (6) 碳含量 Cd (7) 氢含量 H d (8) 氮含量 N d (9) 硫含量 Sd 其中二硫化铁中含 S 硫酸盐中含 S (10) 灰成分: SiO 2
Q DW , ar= 13. 74M J kg
工业分析、元素分析、灰熔点列于表 2~ 表 4。
表 2 褐煤工业分析
质量分数
W t, ar
W ad
A ad
35. 3
15. 80
17. 08
表 3 褐煤元素分析
V ad
C GD , ad
39. 02
29. 70
质量分数
Cad H ad N ad Sad O ad W ad A ad
·22·
煤 化 工 2000 年第 1 期
向下扒炉, 而是从炉径向中心的一半竖向向下扒炉
直至灰沟, 即留下一半垂直断面尺寸作测量, 精确画
出断面图。扒炉过程中取出了各反应层的断面标本,
并用样瓶装好备考。
4. 1. 5 煤的数据测定
原料褐煤发热量Q GW , ar= 15. 33M J kg
封。阀芯与传动臂杆连接采用球形结构, 可在一定范 围内任意转动, 使阀芯与阀座在关闭时能很好的接 触, 从 1996 年 5 月 28 日开车至现在已连续运行两 年以上还没有更换过阀芯阀座, 其使用寿命是原设 备的 150 倍以上。
4 气化炉改造后对工艺数据测定的结果
根据 1996 年 6 月 14 日的《11# 鲁奇炉气化测定 方案》和 1996 年 6 月 19 日的《鲁奇气化 11# 炉小结 和测定安排会议纪要》精神, 测定领导小组安排并组 织了 1996 年 8 月 18 日~ 21 日对 11# 炉进行了工艺 测定, 测定的结果肯定了改造后炉篦的工艺性能。 4. 1 测定内容 4. 1. 1 气化负荷能力的测定
大家知道, 改变汽氧含量的比例实际上是调整 气化过程的温度。 在固定床气化的褐煤加压气化炉 内, 首先应保证在褐煤气化过程中灰不熔融成渣, 工 业分析中灰熔点的测定值对现场工作有一定的指导 性, 但现场工艺条件的制定需用理论分析计算, 并经 过现场工作反复验证修定后才能成为指标, 经过两 个多月的反复试验和测定, 得出了汽氧含量的比例 和入炉煤中煤矸石含量关系, 列于表 1。
SO 3
12. 68%
N a2O
wenku.baidu.com
0. 02%
K 2O
0. 05%
F e2O 3
8. 95%
A s2O 5 (11) 灰熔点软化温度 T 1
半球温度 T 2
0. 017% 1 135℃ 1 205℃
流动温度 T 3
1 258℃
2 影响褐煤加压气化长周期稳定运行的关 键问题
小龙潭褐煤的特点是水含量高, 煤灰中 CaO 含 量较高, 灰熔点低, 属典型的劣质褐煤。 入炉褐煤煤 矸石一般在 2%~ 7% 之间。煤矸石本身就是氧化钙 的富集物, 而煤的灰熔点随着煤中氧化钙含量的升 高而降低。煤矸石本体也含有少量碳, 块状煤矸石在 气化炉内的排灰过程中易架桥, 堵塞排灰通道, 当温 度稍高时煤矸石就会熔融结渣, 同样易架桥堵塞排 灰通道。正常气化过程中形成的灰渣不能按时排出, 导致灰渣层越积越厚, 破坏热平衡, 最后导致气化反 应层烧穿被迫停车。
45. 50 2. 78 1. 11 1. 79 15. 94 15. 80 17. 08
表 4 褐煤灰熔点

T1
T2
T3
1 180
1 255
4. 2 测定结果 4. 2. 1 粗煤气体积组成 (表 5)
表 5 粗煤气体积组成
> 1 300 %
CO 2 CO H 2 CH 4 C2H 4 C2H 6 N 2 O 2 H 2S
%
C
H
O
N
S
83. 20 9. 67
4. 57
0. 31
2. 25
4. 2. 4 酚水组成 (表 8)
表 8 酚水组成
gL
总氨 总酚 CO 硫化物 呲啶 氰化物
6. 78 3. 92 7. 70 0. 35 0. 51 0. 27
4. 2. 5 副产品率 (表 9)
表 9 副产品率
入炉蒸气 入炉氧气 炉顶
灰箱
26 M Pa 汽包
2. 40
2. 40
2. 40
2. 35
2. 40
汽氧含量比例为 7 (kg m 3) 带出物占原料煤的 0. 3%
生产负荷
(1) 入炉氧气 (纯度 99. 8% ) 1 000m 3 h·炉
(2) 入炉蒸汽
7t h·炉
(3) 用煤量
7 950kg h·炉
焦油产率
轻质油产率
kg 100kg 煤 酚水产率
2. 125
0. 665
93
4. 2. 6 11# 炉气化操作条件 (表 10、表 11)
表 10 11# 炉气化温度

氧气 蒸汽 炉底 炉顶 出喷冷器煤气 软水
65 400 308 190
190
表 11 11# 炉气化压力
表 1 汽氧含量的比例和入炉煤中煤矸石含量关系
汽氧含量的比例 kg·m - 3 入炉煤中煤矸石含量 %
7~ 7. 5 7. 5~ 8 8~ 9
1~ 3 3~ 5 5~ 7
3. 2 设备方面 在分析了小龙潭煤质后, 并经过长期对操作工
艺条件的摸索, 我们制定了与之相适应的各项操作 控制指标, 但在实际生产中, 难免出现煤质变化, 使 操作人员措手不及, 导致汽氧含量比例调节滞后的 现象, 会造成氧化层出现熔渣现象, 随之而来的是排 灰不畅。一旦出现这种情况, 减负荷生产或停车处理 则不可避免, 致使炉的稳定运行周期只能在 62 天左 右。化工部第二设计院结合第一代鲁奇炉的特点, 结 构上采用三层布气, 渐开线式排灰筋, 保证均匀布 气, 在 25°炉篦角情况下使炉内料层断面连续均匀 下移、落灰均匀。我厂采用 ZG25 材料制作并安装于 11 号炉上, 从 1996 年 5 月 28 日点火开车到 1997 年 1 月 11 日熄火, 连续运行了 3663h, 即 152 天, 比 以前提高了 2. 4 倍。 熄火的原因是由于刮刀塑性变 型和磨蚀而不能工作。
出方

0. 197 0

灰渣及带出物 3. 302 0
合计 44. 839 0
误差 %
- 1. 50
H 2. 780 0 3. 668 0
6. 448 0 6. 070 0 0. 019 7 0. 064 0 0. 016 0 0. 111 0 0. 113 0 6. 458 0
0. 15
O
N
第 1 期 (总第 90 期)
煤 化 工
2000 年 2 月 Coa l Chem ica l Industry
No. 1 (Tota l No. 90) Feb. 2000
第一代鲁奇炉加压气化长周期稳定运行总结
蔡经国 田俊全 向 军 驻昆解放军化肥厂 661000
摘 要 第一代 5 2600 鲁奇炉属边置灰斗, 设有内衬, 气化剂通过炉篦主动轴输入炉。 1994 年投产生产合成 氨原料气成功, 目前已投运 11 台炉。20 多年来, 单炉粗煤气产量从 7 000m 3 h·炉提高到 8 500m 3 h·炉。排出灰 渣中碳含量从> 30% 下降到< 10%。 单炉运行周期从 30 天左右提高到 152 天, 目前仍在努力提高炉的运转率。
S
15. 940 0 1. 110 0 1. 790 0 29. 350 0 17. 930 0 0. 003 0
63. 220 0 1. 113 0 1. 790 0 61. 640 0 0. 415 0 1. 230 0
0. 130 0 0. 030 6 0. 021 0
炉篦材料还有待于进一步改进, 改进后的材料 将使长周期稳定运行的时间进一步延长。
化工部第二设计院为了提高炉的运转率, 对灰 弯头进行了改造设计。灰弯头处于 510℃~ 530℃的 多灰环境中, 原灰弯头的阀芯和阀座使用寿命平均 仅 20d 左右, 成为影响气化炉开工率的主要因素。化 二院对灰弯头做了结构改进设计, 简化了设备内件, 采用阀杆和导向装置的新型结构。 阀芯密封面为球 面结构, 并堆焊硬质合金“钴基 2 号”, 采用一道硬密
2000 年 2 月 蔡经国等: 第一代鲁奇炉加压气化长周期稳定运行总结
·21·
件都比较正常的情况下, 我们测定了煤矸石表面的 气化深度达 25mm 左右。
在既定入炉褐煤粒度的情况下, 我们又对各种 煤矸石含量下的气化条件进行了探索。实践证明, 褐 煤气化过程中出现结渣现象多是以煤矸石熔融成渣 块为核心而形成的。
(4) 用软水
705kg h·炉
4. 2. 7 物料平衡计算 (计算过程略)
工艺测定物料平衡列于表 12 (以 100kg 煤为基
准)。
表 12 工艺测定物料平衡
项目名称
C
入炉煤 45. 500 0
分解蒸汽
入方
工业氧
合 计 干煤气
45. 500 0 39. 040 0
焦油
1. 747 0
轻油
0. 553 0
33. 44 14. 00 40. 69 9. 92 0. 38 0. 46 0. 31 0. 2 0. 8
4. 2. 2 焦油质量组成 (表 6)
表 6 焦油质量组成
%
C
H
O
N
S
82. 23 9. 27
6. 08
1. 44
0. 98
4. 2. 3 轻质油质量组成 (表 7)
表 7 轻质油质量组成
37. 5% 16. 3% 52. 29% 14. 03M J kg 57. 71% 4. 02% 1. 55% 2. 29% 0. 46% 0. 063% 20. 44%
A l2O 3
14. 01%
T iO 2
0. 55%
P 2O 5
0. 58%
C aO
39. 2%
M gO
3. 5%
M nO
0. 003%
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