造气炉焦炭气化工艺操作思路浅析

刘华伟

(陕西陕化化工集团有限公司，陕西渭南 714100)

造气炉焦炭气化工艺操作思路浅析

刘华伟

(陕西陕化化工集团有限公司，陕西渭南 714100)

对陕化化工集团公司近期烧焦炭的工艺操作情况进行总结，以及从对焦炭气化的特性进行分析，对焦炭气化操作时的两个基本原则，四点具体操作依据，谈一些看法和思路供造气同仁参考。

造气炉;焦炭;孔隙率;强风短吹;短上长下

0 引言

陕西陕化化工集团公司是以无烟块煤为原料，采取固定床气化的化肥企业，长期以来以烧块状无烟煤为主，由于我国煤炭市场供应偏紧，价格偏高，造气原料的选择往往是比较被动的。我公司为了降低合成氨生产成本，拓宽原料来源，大胆选用了许多劣质煤为原料，多年来，烧过型煤、宁夏煤、兰炭等劣质煤种，都取得了较好的效果。我公司近期采购了大量相对较为便宜的焦炭原料，经过摸索调整和总结，工艺很快得到稳定，使生产消耗不断优化。

1 焦炭的特性

焦炭是烟煤高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体，对煤气化工艺来说应关注以下特性:

①孔隙率高:焦炭的内部都有许多不规则的孔隙，堆积在炉内使得床层的整体透气性大幅提高，是非常有利于气化反应的，但是也有不利的一面，就是存放时水分容易吸附，使得原料外水含量增大。

②灰熔点好:焦炭的灰熔点与无烟块煤基本相当，气化强度可适当高一些。

③固定碳不稳:焦炭的固定碳含量好一些可达到78% ～84%，热值较高，差一些的固定碳含量在72% ～78%，在操作中要注意检查和观察。

④相对密度轻:焦炭的相对密度较轻，一般堆积密度仅为0.5t/m3左右，因此为了防止带出物增多甚至吹翻，操作时炭层不宜过低，吹风强度不宜过大。

⑤粗糙度高:焦炭煤块及其灰渣的表面都比较粗糙，流动性差，对设备磨损较大，在运行中对给料装置和排灰装置，以及对夹套内壁都有不同程度磨损。

⑥焦炭一般还有机械强度高和热稳定性好的优点。

2 基本工艺操作思路

2.1 两个操作原则

2.1.1 采取“强风短吹”的原则

当炉内烧到焦炭后，入炉风量会自然增大，需要适当控制一次风阀开度，将风量控制在炉子可承受的范围内，风量如果过大会使带出物增多甚至料层被吹翻。随着入炉风量的增加，吹风百分比可适当减少，采取强风短吹的操作原则其吹风效率也比较高的。

2.1.2 采取“短上长下”的原则

由于焦炭的床层透气性好，火层易上移，热量易被带出，故需要用相对较长的下吹时间和较大的下吹蒸汽来将向上移出的热量带入炉内，上吹时间及用量可以适当减小，来维持炉内的热量稳定与平衡。

2.2 四点操作依据

2.2.1 依据阻力调整吹风负荷

阻力就是炉内料层阻力，可参照上下气道的压差来判断。焦炭炉子在操作中的料层阻力相对无烟块煤炉子要低许多，吹风强度相对应稍高一些，这是因为其透气性较好和灰熔点较高的缘故。如何根据料层阻力的变化而判断出气化层温度的高低，从而控制气化层温度在一个适宜的最佳的范围内，这也是考察一名优秀操作人员的关键之一。焦炭炉子料层阻力的大小主要取决于气化层阻力的大小，在其它条件(如粒度、含粉率等)稳定的情况下，气化层温度越低则料层阻力就越低，因此并不是阻力越低就越好。我们通过一段时期的观察调整和总结，当下灰、分析、产气量等都比较理想时，其料层阻力就接近于最佳值。若料层阻力过大，则反映出气化层温度偏高，达到灰熔点而使气化层熔融，则需及时减负荷操作，否则炉内会结块甚至墩炉。加减负荷首先采取加减吹风时间来调整，必要时可采取加减风量的办法。

2.2.2 依据温度调整配比

可以把发生炉看作是一个处在动态平衡中的蓄热容器，炉子的上下行温度及其变化是炉内蓄热状况的最直观体现，当炉内的蓄热量达到饱和状态时炉子的工况才能达到最佳，这就需要将炉子的上下行温度都控制到一个合理的范围内。上行温度偏高表明热量向上移出较多，应适当增加下吹;下行温度偏高表明热量向下移出较多，应适当增加上吹;上下行温度都偏高表明炉内热量已过饱和，应适当减少吹风或同时增加上下吹蒸汽量;上下行温度都偏低表明炉内热量不足，应适当增加吹风或同时减少上下吹蒸汽量。

2.2.3 依据渣层调整炉条转速

只有建立良好的灰渣层，才能使气化剂分布均匀，才能提高气化效率，才能减少灰渣返焦率，是炉况稳定的必要条件。炉条是稳定灰渣层的重要手段之一，因此必须根据渣层的厚度来调整炉条转速，而绝不可根据炭层高度来调整。渣层厚度一定要根据炉条温度、下行温度、两灰斗温度及下灰状况来综合判断。若炉内有结块现象时应加快炉条转速，以破渣排渣。

2.2.4 依据炭层调整给料量

一定要以稳定炉内炭层高度为标准，来进行加减料，这点虽很简单，但有些人还是错误的根据上行温度来调整给料量，炭层低时可加大料量，压低上行温度操作。焦炭固定碳较高时，炭层往往偏低，焦炭固定碳较高时，炭层往往偏高。炭层若长时间偏高或偏低则说明工艺参数需要进行较大幅度调整，一般来说炭层偏低则说明热负荷不足，炭层偏高则说明热负荷偏大，当然具体情况还要根据其他参数综合分析后再做调整。

3 工艺运行参数及生产情况

实际运行中的工艺参数是进过一段时间的调整逐步逼近最佳值的，具体参数如下:

炉型，Φ3.6m;循环时间，168s;吹风，36s±2s;上吹，39s±2s;下吹，73s±2s;二上，10s;吹净，10s;风量，53～57km3/h;上行温度，400～460℃;下行温度，200～260℃;炭层(空层)，2.6～3.0m;产气量，15～18km3/h;灰渣返焦，≤18%;原煤消耗，1.25～1.3kg/t NH3。

4 实际操作中注意事项

在实际生成操作过程中，影响炉况稳定的因素是多方面的，有主观的，有客观的，但是操作人员的主观因素才是决定成败的关键要因素。故应调动和激发出每一名操作人员的主观能动性，在实际操作中应养成“勤检查、细观察、稳调整、活应用”的工作习惯并形成制度。

客观因素的具体情况和变化必须在主观上及时掌握和判断，要勤于检查原料及设备等方面的状况和变化，及时测量炭层高度，勤检查下灰情况，渣量或灰斗温度不均时，应及时查明原因，必要时要辅助扒块。养成善于仔细观察炉子温度、压力、流量、液位等控制点状况变化等的习惯，出现问题要多思考，分析其原因，及时稳步调整工艺。对已有的操作经验和理论知识应相互借鉴结合灵活应用，切记不可死学死用。

总之，操作人员要对造气炉的整体状况有一个清醒的认识，仔细分析其原因，在充分理解操作原理的基础上，对操作参数和工艺参数依据变化作适当的调整，这样才能最大限度地发挥出稳定优化炉况作用，才能达到稳产、高产、低耗的目的。

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1003－3467(2012)14/16－0028－02

2012－06－28

刘华伟(1972－)，男，助理工程师，从事煤化工技术和管理工作，电话:13759629050。