蘭炭在魯奇氣化爐中的應用

胡賢賢

(山西潞安煤基合成油有限公司，山西 長治 046103)

引 言

魯奇氣化爐屬于固定床氣化爐的一種，是以煤炭為原料，以蒸汽和氧氣為氣化劑，進行氣化反應，目前在各種氣化爐中實績較好[1-2]。為解決煤基合成油公司塊煤原料供應緊張的問題，拓寬塊煤來源，探索魯奇爐對不同煤種的適應性，我公司先后進行了三次蘭炭試燒。試燒過程中，我們通過不斷優化氣化爐的汽氧比、氧負荷等工藝條件，試燒比例從剛開始的30%蘭炭逐漸增加到100%蘭炭，最終得出蘭炭在氣化爐中試燒的各種數據，為下一步持續運行提供可靠的操作依據。

1 試燒工作準備

1.1 準備工作

我公司氣化車間有魯奇氣化爐6臺，分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#氣化爐，通常生產情況下五開一備。為確保試燒過程順利進行和數據的多樣性、可靠性，我們選用工況較好的氣化爐進行試燒，分別在2#和4#爐上進行30%蘭炭摻燒，在6#爐上進行30%過度到100%蘭炭試燒。

1.2 蘭炭的工業分析

本次試燒煤種為蘭炭，它是利用神府煤田盛產的優質侏羅精煤塊燒制而成的，作為一種新型的炭素材料，具有固定炭高、比電阻高、化學活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低的特性。試燒前，公司對蘭炭進行了工業分析，以便掌握煤質情況對工藝調控做好指導。表1為蘭炭工業分析結果，可見，蘭炭水分、灰分含量較高，灰熔點較高，有利于制氣[3]。

表1 蘭炭煤質分析數據

2 試燒過程

2.1 4#爐試燒過程

本次蘭炭試燒選擇4#氣化爐做為試燒對象，自2013年3月12日6:30分開始，至2013年3月14日21:00分結束，前后經歷了近62.5小時，具體試燒情況說明如下。

4#氣化爐燒地煤5 000 Nm3/h氧負荷、汽氧比6.15 kg/Nm3穩定運行情況下。4#煤倉剩余料位約3.2 m、3.1 m，按試燒方案備煤開始上約30%蘭炭。根據試燒蘭炭方案汽氧比提至6.55 kg/Nm3。隨后根據運行情況，負荷提至6 500 Nm3/h，提負荷后汽氧比降至6.1 kg/Nm3，運行至結束。

2.2 2#爐試燒過程

本次試燒從5月15日2:40分開始至5月16日24:00結束，共計約46個小時；1:30為試燒準備，2#氣化爐負荷設定為5 000 Nm3/h，汽氧比6.0 kg/Nm3，工況較為穩定；根據運行情況，汽氧比最終降至6.15 kg/Nm3。隨后運行過程中，工況運行穩定，運行至試燒結束。

2.3 6#爐試燒過程

6#爐上進行30%過度到100%蘭炭試燒，在運行過程中與2#爐試燒基本一致。

3 試燒結果

3.1 4#爐試燒結果

表2為4#爐試燒所產粗煤氣的全分析，從表中可看出粗煤氣的有效成分為63.1%。

表2 4#爐產粗煤氣全分析

灰鎖溫度得到了有效控制，基本上在370 ℃左右維持運行；出口溫度偶爾波動，最高波動至645 ℃，但在可控范圍之內。從運行數據來看，產氣量有明顯提高，工況比較穩定。負荷在6 500 Nm3/h時，煤鎖打循環比之前運行時多加3～4鎖，并且在缺煤的情況下法蘭溫度上漲較快。

3.2 2#爐試燒結果

表3為2#爐試燒所產粗煤氣的全分析，從表中可看出粗煤氣的有效成分為61.51%，與4#爐試燒所得結果相近，說明了試燒數據的可靠性。試燒過程中，工況基本穩定，各工藝指標均在正常范圍，2#出口保持在490 ℃～550 ℃；相比上一次4#爐試燒蘭炭，本次2#爐試燒工況有明顯提高；相比上一次4#爐試燒蘭炭，從最后結果看，本次試燒汽氧比進一步優化，粗煤氣的其他有效成分有所改善。

表3 2#爐產粗煤氣全分析

3.3 6#爐試燒結果

表4為6#爐試燒所產粗煤氣的全分析，從表中可看出粗煤氣的有效成分為64.49%。相比公司之前所用的全地煤，有效成份產量略占優勢。同時證明氣化爐在蘭炭100%條件下可以正常運行，且蘭炭反應活性高；蘭炭100%時，粗煤氣CO含量較高；氣化爐夾套耗水量明顯降低；同負荷條件下，蘭炭耗煤量增加、灰中殘炭量基本持平。

表4 6#爐產粗煤氣全分析

從工藝運行來看，無論是摻燒還是100%蘭炭都適應魯奇爐用煤，且在氧負荷6 000 Nm3以下時工況基本穩定，出口溫度基本穩定保持在450 ℃～500 ℃，平均比燒常村煤氣化爐低70 ℃、夾套耗水量平均比燒常村煤氣化爐降低3.29 m3/h、甲烷含量降低、CO含量高，氫碳比更適宜費托反應；但當100%蘭炭氧負荷6 000 Nm3以上時，因其固定碳含量低、灰分含量高造成加煤排灰次數頻繁，不易操作。

4 對試燒結果的評價

4.1 氣化爐加煤排灰

隨蘭炭比例增大，加煤排灰頻率也不斷增加，為了適應目前高灰份煤質，氣化爐由原來的兩把刮刀，改為三把刮刀，以保證氣化爐的正常運行。由于煤灰鎖加煤排灰過度頻繁，爐篦長期持續高轉速運行，各氣化爐均表現出設備損耗較大的問題。

4.2 灰鎖溫度

進行不同蘭炭配比的情況，由于灰份較高，灰鎖溫度達到了有效控制，一般情況下控制在280 ℃～330 ℃，在燒倉煤和地煤時灰鎖溫度350 ℃～400 ℃，灰鎖溫度達到了有效控制，延長了灰鎖設備備件的使用壽命。

4.3 粗煤氣出口溫度

氧負荷在6 000 Nm3運行時工況基本穩定，出口溫度基本穩定保持在450 ℃～500 ℃，平均比燒常村煤氣化爐低70 ℃，工況更容易控制，保證系統的穩定運行。

4.4 不同比例煤灰鎖打循環情況(如表5)

表5 不同比例煤灰鎖打循環情況

5 結論

利用蘭炭在潞安煤基油合成公司氣化車間三臺魯奇氣化爐上進行完全工業化試燒，所有數據采集階段運行相對穩定可靠，數據的重現性好。試燒證明，蘭炭用于魯奇氣化爐原料是可行的。試燒過程中發現，氣化爐粗煤氣出口溫度低，同時灰鎖溫度得到了有效控制，且高負荷試燒中，氣化爐運行較為平穩。