煤棒氣化工藝小結

李 忠

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 安徽臨泉236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡稱中能公司)雖然與晉煤集團合作，但每年仍有200 kt 左右原料塊煤缺口，因此,決定新增1套200 kt/a型煤裝置。2011年10月27日，型煤裝置開車，經過1周努力，打通了系統流程；11月4日，制出成品煤棒。隨后，采用循序漸進試燒煤棒方案：11月6日，西廠17#造氣爐改燒煤棒；11月 9日，16#造氣爐改燒煤棒；11月17日，西廠3#系統18#～20#造氣爐燒煤棒；12月4日，21#和22#造氣爐采用單燒煤棒氣化工藝并入系統。

1 單燒煤棒工藝的調整

1.1 操作溫度控制

合理控制操作溫度指標，通過嚴格控制各爐上行煤氣溫度、下行煤氣溫度、干餾層溫度、灰倉溫度有效穩定氣化層位置。由于煤棒的熱穩定性相對比塊煤差，若上行煤氣溫度控制得過高，會造成帶出物增多，因此，上行煤氣溫度應控制<340 ℃。如果下行煤氣溫度控制得過低，說明渣層過厚、氣化層上移，不僅影響氣質、氣量，使造氣爐氣化層上移，還易造成造氣爐掛壁和結疤；如果下行煤氣溫度控制得過高，則說明造氣爐灰渣層過簿，下灰時灰渣中殘碳量升高，嚴重時還可能出現帶棒現象；因此，下行煤氣溫度應控制在200～260 ℃，干餾層溫度<350 ℃(不同高度水夾套的造氣爐的干餾層溫度也有所不同，中能公司測溫點設在水夾套上方300 mm處)，灰倉溫度應<130 ℃為宜。

1.2 空程高度控制

使用煤棒氣化時，若空程高度過大，會使造氣爐內蓄熱能力差，因此，合理控制空程高度是穩定造氣爐工況的前提。根據中能公司造氣系統實際運行工況，造氣爐空程高度控制在1.5～1.6 m較合適。

1.3 風量控制

無論是塊煤還是煤棒氣化，同樣要在不吹翻炭層的前提下盡可能加大吹風速度，縮短CO2與碳的接觸時間，降低吹風氣中CO含量。因煤棒透氣較好，風壓不能控制得過高，在保證有足夠的入爐風量的前提下，才能獲得較好的制氣水平。中能公司風壓控制在20 kPa左右，爐況及下灰質量比較穩定。

1.4 循環時間的分配

合理的循環時間分配是穩定造氣爐工況的根本保障，中能公司全燒煤棒制氣循環時間(125 s)分配：吹風20 s、吹凈6 s、上吹41 s、上加25 s、下吹50 s、二次上吹8 s。

1.5 蒸汽控制

(1)蒸汽溫度。由于煤棒本身特性決定了在造氣爐在正常負荷下，上、下行煤氣溫度明顯高于用無煙塊煤制氣，因此，氣化煤棒時，必須使用過熱蒸汽來縮小入爐蒸汽溫度與造氣爐床層表面溫度差，入爐蒸汽溫度最好與上行煤氣溫度相近。

(2)蒸汽用量。造氣工藝技術應權衡“蒸汽分解率”與“蒸汽分解量”的平衡。使用煤棒制氣時，不宜刻意追求提高蒸汽分解率，而應以充足的蒸汽用量促使蒸汽分解量提高，從而提高造氣爐氣化能力；此舉也有利于控制上、下行煤氣溫度和降低灰渣中殘碳量。因此，采用煤棒制氣時的蒸汽分解率比使用優質無煙塊煤時低，而其蒸汽消耗也比使用優質無煙塊煤時高。

(3)蒸汽壓力。蒸汽壓力應根據系統阻力、床層阻力來確定；系統阻力較大時，關小上、下吹蒸汽閥門開度，以提高蒸汽壓力；系統阻力較小時，開大上、下吹蒸汽閥門開度，以降低蒸汽壓力。理論上，蒸汽壓力低有利于提高入爐蒸汽分解率，相對半水煤氣質、氣量均較好，中能公司入爐蒸汽壓力控制在40～48 kPa。

(4)改變下吹蒸汽入爐方式。為提高下吹蒸汽分解率，使蒸汽合理地穿過燃料層，下吹入爐蒸汽方式采用3點對稱均分布，且每個分布點在爐內另分3點，整個下吹蒸汽管道共分9點分布，且安裝時要求環形管道應與水夾套平行，爐內下吹支管切口對準爐中心。

1.6 煤棒質量控制

應嚴格控制入爐前煤棒強度和水分含量。根據中能公司目前情況，煤棒冷強度控制>800 N，煤棒中水分質量分數控制<3%。

2 造氣爐等設備的改進

(1)使用專用爐箅。爐箅性能的好壞，決定了造氣爐的生產能力。爐箅的通風面積、布風均勻性與合理性、高度是否適中、破渣能力的強弱，將直接影響造氣爐的運行穩定性。造氣爐燒型煤時采用邊風略小的七層七邊爐箅代替原來的七層六邊型煤專用爐箅。

(2)改造防溜系統。由于造氣爐擴徑(由Φ2 600 mm改為Φ2 800 mm)與爐箅的改型，縮小了原爐型灰渣層所存在的過渡區，破渣條、防溜板、爐箅三者功能不能充分合理配合，造成全燒煤棒的造氣爐易出現漏炭、塌炭現象。因此，采取了增加破渣條高度、加寬上防溜板寬度措施，重新設計加裝了下防溜板，確保了全燒煤棒的造氣爐工況穩定，能夠長周期穩定運行。

改造后主要技術參數：破渣條Ⅰ(長方體)長度50 mm、寬度45 mm、高度76 mm；破渣條Ⅱ(直角梯形)上底長度50 mm、寬度45 mm，下底長度120 mm、寬度45 mm，高度76 mm；上防溜板長1 100 mm、寬120 mm、厚度20 mm，下防溜板長1 100 mm、寬220 mm、厚度25 mm。

(3)上行煤氣閥移到大爐頂大并蓋處。將上行煤氣閥移至爐頂大并蓋處，以減少蒸汽損失，降低洗氣塔負荷，從而降低半水煤氣溫度。

(4)加裝蝶閥。在吹風閥與吹風蝶閥之間加裝Φ700 mm 手動蝶閥，便于單爐爐況的工藝調整及操作控制。

(5)由于煤棒透氣好，會造成造氣爐床層阻力小、蓄熱性能差，為提高爐內燃料層高度、增強造氣爐的蓄熱能力和防止造氣爐掛壁，在造氣爐內水夾套上部加砌耐火磚。

(6)因原布料器為下沉式布料器，在正常加料時會造成造氣爐內部的燃料層中間低四周高，與爐箅布風結構不匹配，經常出現造氣爐炭層中間吹翻的現象；為此，加裝了料籠，使造氣爐內部燃料層分布完全與爐箅布風結構相匹配，從而消除了造氣爐床層阻力不平衡狀態。

3 小結

中能公司在原全部使用塊煤氣化的造氣爐基礎上，經過一系列的設備技改及工藝調整、優化后，目前已經能完全單獨氣化煤棒，且運行比較穩定，灰渣中殘碳質量分數在10%左右，達到節能降耗的效果。

2013年中能公司入爐塊煤成本約1 300元/t，以噸氨塊煤消耗平均1 135 kg計，噸氨塊煤消耗成本為1 475.5元。煤末進廠價格720元/t，煤棒加工成本為110元/t，入爐煤棒成本為830元/t；以噸氨煤棒耗1.55 t計,噸氨煤棒消耗成本為1 286.5 元；因單燒煤棒制氣蒸汽分解率較低，噸氨多消耗蒸汽費用約100元，因此，噸氨煤棒氣化完全成本為1 386.5元。2013年，1#造氣系統供氣產氨257 883.15 t、使用型煤114 995 t，2013年可創效益為約660萬元。