原煤水分超標對煤棒制氣爐況的影響及處理

向　宏

(湖北新洋豐合成氨廠　湖北荊門 448150)

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原煤水分超標對煤棒制氣爐況的影響及處理

向宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門 448150)

1存在的問題

企業選購制氣原料煤時，若只注重固定碳、灰分及發熱量等因素，而忽視化學活性、揮發分及水分等因素，或原煤購進廠后管理不善致使水分含量升高，最終導致煤棒質量不達標，亦會造成造氣爐爐況的大幅波動和對生產裝置的高效平穩運行帶來威脅。湖北新洋豐合成氨廠在2015年6月2日至10日，造氣爐爐況突然波動，單爐產氣量大幅下降，噸氨耗煤棒直線上升，導致合成氨裝置被迫減負荷生產。正常爐況與非正常爐況下有關參數對比見表1。

表1　正常爐況與非正常爐況下有關參數對比

由表1可知:造氣爐的上行煤氣溫度和灰倉溫度大幅升高，而爐條機轉速和下行煤氣溫度則大幅下降；上吹和吹風階段帶出物劇增，單爐產氨量下降，而噸氨耗煤棒明顯上升；煤棒制氣過程中造氣爐扒爐次數增多，扒爐時常見大塊燒流紅疤塊滯留于灰盤安息角，灰渣量少，基本無疤塊，細灰多，灰渣中殘碳量高。為此，雖然在工藝和操作上采取了多項改進，增加了吹風強度、上吹蒸汽用量及上吹時間，但爐況均未好轉。

2原因分析

2015年6月，荊門地區頻繁降雨，因儲煤倉庫容積較小，只能儲存約12 kt粉煤。造氣系統每天消耗粉煤800 t，因而部分原煤只能露天存放，雨水淋濕粉煤，原煤中水含量劇增(外水質量分數>10%)，導致在制作型煤過程中配制的腐殖酸無法被粉煤吸收(正常漚制時煤中水質量分數約12%)，漚制時煤中腐殖酸質量分數(4%～5%)極低；煤棒機制煤棒時電流低，所生產的煤棒強度低，烘干后的煤棒中水質量分數約7%，超過正常值(3%～4%)。煤棒在運輸過程中碎裂嚴重，進入造氣爐后遇高溫粉化加劇，大量煤粉填充造氣爐中炭層間隙，導致床層阻力增大，蒸汽和空氣無法正常進入氣化層參與反應，進而氣化層薄且溫度低，蒸汽分解率低，單爐產氣量下降；而爐底氣化反應加劇造成灰倉溫度高，無法將爐條機轉速調至正常范圍，炭層下降緩慢，部分未反應的蒸汽從阻力相對較小的夾套邊緣隨上行煤氣出爐，導致上行溫度持續偏高，進一步加劇了入爐煤棒的粉化，造成爐況惡性循環。上吹和吹風階段大量粉化后的煤粉隨氣流被帶出爐外，導致單爐旋風除塵器和吹風回收集塵器積灰量劇增，質量分數20%～25%的入爐煤棒粉化后被帶出爐外，噸氨耗煤棒明顯上升。所采用的北方水洗煤化學活性低、黏度差，也是導致煤棒強度差的原因之一。

3處理措施

導致造氣爐爐況波動的主要原因是煤棒質量不達標，要穩定合成氨生產，必須從提高煤棒質量入手，為此，采取了以下處理措施。

(1) 原煤的防水及烘干。為防止新購進的原煤繼續被雨水淋濕而導致煤粉中水含量偏高，影響腐殖酸的加入量，導致煤棒質量差，故對新購進的原煤采用防雨篷布遮蓋，并計劃擴建儲煤倉庫，徹底解決原煤中水質量分數偏高的問題；對于已淋濕的煤，以灰渣發電鍋爐煙氣為熱源用烘干筒烘干，控制原煤中水質量分數<5%。

(2) 提高腐殖酸濃度及配比。針對原煤(水洗煤)灰分(質量分數16.8%～19.0%)低、化學活性相應降低、成渣性差的特點，重新制定了腐殖酸的配制工藝，提高了腐殖酸溶液中腐殖酸鈉含量，并減少單罐腐殖酸溶液配制煤粉的加入量，從而使漚制時煤中腐殖酸質量分數由原9.5%提高至14.5%，型煤煤棒機電流由原先的240 A提高至≥380 A，進而提高了煤棒的強度。

(3) 提高烘干窯進口煙氣溫度。煤棒依靠造氣吹風氣潛熱回收系統出口煙氣(經靜電除塵后再經引風機進入烘干窯，溫度約145 ℃)，為了提高烘干窯進口煙氣溫度，在烘干窯引風機進口增加1臺熱風爐，使造氣爐入爐煤棒中水質量分數降至≤4%。

(4) 相應調整造氣工藝。入爐煤棒質量改善后，單爐入爐空氣蝶閥的開度由50%增大至65%，吹風時間由21 s延長至23 s，上吹時間由38 s縮短至36 s，每2臺造氣爐共用的蒸汽緩沖罐自調閥的開度設定值由60%降低至56%，其他工藝參數保持不變。

4改進效果

采取以上措施后，煤棒質量合格，2015年6月11日開始，造氣爐爐況恢復正常狀態，所產的半水煤氣質量、單爐產氣量恢復正常，半水煤氣中有效氣體(CO+H2)體積分數較6月11日前的44%上升至64%，噸氨耗煤棒降至1.42 t；上吹及吹風階段帶出物持續減少到正常水平；爐條機轉速調整至400～450 r/min；上行煤氣溫度降至350～360 ℃，下行煤氣溫度則上升為200～220 ℃，氣化層增厚、溫度高且穩定；灰渣中疤塊增多，疤塊質量分數為50%～60%且成形較好；灰倉溫度穩定在105～120 ℃，爐內炭層厚度均勻下降且床層阻力均勻減小，爐內熱量平衡、物料平衡、上下吹平衡達到最佳狀態，爐況進一步得到優化，穩定了合成氨裝置的生產。

(收到修改稿日期2015-10-08)