煤棒气化工艺小结

李 忠

(安徽晋煤中能化工股份有限公司 安徽临泉236400)

安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称中能公司)虽然与晋煤集团合作，但每年仍有200 kt 左右原料块煤缺口，因此,决定新增1套200 kt/a型煤装置。2011年10月27日，型煤装置开车，经过1周努力，打通了系统流程；11月4日，制出成品煤棒。随后，采用循序渐进试烧煤棒方案：11月6日，西厂17#造气炉改烧煤棒；11月 9日，16#造气炉改烧煤棒；11月17日，西厂3#系统18#～20#造气炉烧煤棒；12月4日，21#和22#造气炉采用单烧煤棒气化工艺并入系统。

1 单烧煤棒工艺的调整

1.1 操作温度控制

合理控制操作温度指标，通过严格控制各炉上行煤气温度、下行煤气温度、干馏层温度、灰仓温度有效稳定气化层位置。由于煤棒的热稳定性相对比块煤差，若上行煤气温度控制得过高，会造成带出物增多，因此，上行煤气温度应控制<340 ℃。如果下行煤气温度控制得过低，说明渣层过厚、气化层上移，不仅影响气质、气量，使造气炉气化层上移，还易造成造气炉挂壁和结疤；如果下行煤气温度控制得过高，则说明造气炉灰渣层过簿，下灰时灰渣中残碳量升高，严重时还可能出现带棒现象；因此，下行煤气温度应控制在200～260 ℃，干馏层温度<350 ℃(不同高度水夹套的造气炉的干馏层温度也有所不同，中能公司测温点设在水夹套上方300 mm处)，灰仓温度应<130 ℃为宜。

1.2 空程高度控制

使用煤棒气化时，若空程高度过大，会使造气炉内蓄热能力差，因此，合理控制空程高度是稳定造气炉工况的前提。根据中能公司造气系统实际运行工况，造气炉空程高度控制在1.5～1.6 m较合适。

1.3 风量控制

无论是块煤还是煤棒气化，同样要在不吹翻炭层的前提下尽可能加大吹风速度，缩短CO2与碳的接触时间，降低吹风气中CO含量。因煤棒透气较好，风压不能控制得过高，在保证有足够的入炉风量的前提下，才能获得较好的制气水平。中能公司风压控制在20 kPa左右，炉况及下灰质量比较稳定。

1.4 循环时间的分配

合理的循环时间分配是稳定造气炉工况的根本保障，中能公司全烧煤棒制气循环时间(125 s)分配：吹风20 s、吹净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)蒸汽温度。由于煤棒本身特性决定了在造气炉在正常负荷下，上、下行煤气温度明显高于用无烟块煤制气，因此，气化煤棒时，必须使用过热蒸汽来缩小入炉蒸汽温度与造气炉床层表面温度差，入炉蒸汽温度最好与上行煤气温度相近。

(2)蒸汽用量。造气工艺技术应权衡“蒸汽分解率”与“蒸汽分解量”的平衡。使用煤棒制气时，不宜刻意追求提高蒸汽分解率，而应以充足的蒸汽用量促使蒸汽分解量提高，从而提高造气炉气化能力；此举也有利于控制上、下行煤气温度和降低灰渣中残碳量。因此，采用煤棒制气时的蒸汽分解率比使用优质无烟块煤时低，而其蒸汽消耗也比使用优质无烟块煤时高。

(3)蒸汽压力。蒸汽压力应根据系统阻力、床层阻力来确定；系统阻力较大时，关小上、下吹蒸汽阀门开度，以提高蒸汽压力；系统阻力较小时，开大上、下吹蒸汽阀门开度，以降低蒸汽压力。理论上，蒸汽压力低有利于提高入炉蒸汽分解率，相对半水煤气质、气量均较好，中能公司入炉蒸汽压力控制在40～48 kPa。

(4)改变下吹蒸汽入炉方式。为提高下吹蒸汽分解率，使蒸汽合理地穿过燃料层，下吹入炉蒸汽方式采用3点对称均分布，且每个分布点在炉内另分3点，整个下吹蒸汽管道共分9点分布，且安装时要求环形管道应与水夹套平行，炉内下吹支管切口对准炉中心。

1.6 煤棒质量控制

应严格控制入炉前煤棒强度和水分含量。根据中能公司目前情况，煤棒冷强度控制>800 N，煤棒中水分质量分数控制<3%。

2 造气炉等设备的改进

(1)使用专用炉箅。炉箅性能的好坏，决定了造气炉的生产能力。炉箅的通风面积、布风均匀性与合理性、高度是否适中、破渣能力的强弱，将直接影响造气炉的运行稳定性。造气炉烧型煤时采用边风略小的七层七边炉箅代替原来的七层六边型煤专用炉箅。

(2)改造防溜系统。由于造气炉扩径(由Φ2 600 mm改为Φ2 800 mm)与炉箅的改型，缩小了原炉型灰渣层所存在的过渡区，破渣条、防溜板、炉箅三者功能不能充分合理配合，造成全烧煤棒的造气炉易出现漏炭、塌炭现象。因此，采取了增加破渣条高度、加宽上防溜板宽度措施，重新设计加装了下防溜板，确保了全烧煤棒的造气炉工况稳定，能够长周期稳定运行。

改造后主要技术参数：破渣条Ⅰ(长方体)长度50 mm、宽度45 mm、高度76 mm；破渣条Ⅱ(直角梯形)上底长度50 mm、宽度45 mm，下底长度120 mm、宽度45 mm，高度76 mm；上防溜板长1 100 mm、宽120 mm、厚度20 mm，下防溜板长1 100 mm、宽220 mm、厚度25 mm。

(3)上行煤气阀移到大炉顶大并盖处。将上行煤气阀移至炉顶大并盖处，以减少蒸汽损失，降低洗气塔负荷，从而降低半水煤气温度。

(4)加装蝶阀。在吹风阀与吹风蝶阀之间加装Φ700 mm 手动蝶阀，便于单炉炉况的工艺调整及操作控制。

(5)由于煤棒透气好，会造成造气炉床层阻力小、蓄热性能差，为提高炉内燃料层高度、增强造气炉的蓄热能力和防止造气炉挂壁，在造气炉内水夹套上部加砌耐火砖。

(6)因原布料器为下沉式布料器，在正常加料时会造成造气炉内部的燃料层中间低四周高，与炉箅布风结构不匹配，经常出现造气炉炭层中间吹翻的现象；为此，加装了料笼，使造气炉内部燃料层分布完全与炉箅布风结构相匹配，从而消除了造气炉床层阻力不平衡状态。

3 小结

中能公司在原全部使用块煤气化的造气炉基础上，经过一系列的设备技改及工艺调整、优化后，目前已经能完全单独气化煤棒，且运行比较稳定，灰渣中残碳质量分数在10%左右，达到节能降耗的效果。

2013年中能公司入炉块煤成本约1 300元/t，以吨氨块煤消耗平均1 135 kg计，吨氨块煤消耗成本为1 475.5元。煤末进厂价格720元/t，煤棒加工成本为110元/t，入炉煤棒成本为830元/t；以吨氨煤棒耗1.55 t计,吨氨煤棒消耗成本为1 286.5 元；因单烧煤棒制气蒸汽分解率较低，吨氨多消耗蒸汽费用约100元，因此，吨氨煤棒气化完全成本为1 386.5元。2013年，1#造气系统供气产氨257 883.15 t、使用型煤114 995 t，2013年可创效益为约660万元。