鲁化texaco煤气化渣中可燃物高的原因分析及应对措施

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1、鲁化Texaco煤气化渣中可燃物高的原因分析及应对措施张继臻1，王延坤2（1.兖矿国泰化工有限公司，滕州277527；2.兖矿国宏化工有限责任公司，邹城日期：2008-9-28  鲁南化肥厂建成投产的中国第一套Texaco水煤浆加压气化示范装置，原设计能力为80kt／a的制氨合成气，随着气化煤种的变化，操作水平的提高，单炉的生产能力目前已达到了原设计能力的145％。渣中可燃物却由初期的24％（平均值）上升到55％（平均值）左右，原设计的渣中可燃物为13.5％。在10余年的操作运行中，很少有渣中可燃物

2、含量达到设计值。为什么随着煤种的变化，生产负荷的提高，渣中可燃物含量如此之高呢?为此，笔者分析了渣中可燃物高的原因，提出了降低渣中可燃物含量，提高气化效率的方法和措施，并分析了高负荷、低炉温操作下的运行经济性。1 鲁南化肥厂Texaco煤气化工艺   鲁南化肥厂的Texaco煤气化工艺流程示意图见图1。   煤、水和添加剂同时加入磨机，研磨成可供泵送的煤浆，质量分数控制在65％左右。经过加压到5.0MPa的煤浆与氧气通过工艺烧嘴出口混合，进入气化炉受限雾化后，在炉壁热辐射下，进行部分氧化还原反应产生

3、煤气（合成气），煤气通过气化炉下降管及上升管间的水激冷后，生成水煤气出气化炉。水煤气经过文氏管、洗涤塔增湿除尘，送净化工序变换，经变换、脱硫、脱碳净化后，合成CH3OH，配N2后合成NH3。灰渣由锁斗收集定期排出系统。黑水经三级闪蒸回收热量，沉降后清水返回系统使用，黑水排入渣池，沉降捞渣后，溢流水去污水处理系统，处理回收污水作制浆工艺水，实现清洁生产。气化炉操作压力2.9MPa，操作温度1300℃左右。2 气化炉排渣可燃物升高的原因分析   渣中可燃物升高的原因主要有：气化负荷升高，超过设计能力；气

4、化炉操作温度降低；煤浆粒度分布不合理；煤质的变化以及设备和操作等方面的原因。2.1 生产负荷的提高   原单炉投煤量为348t／d，现单炉的投煤量为456t／d，增加了35％；原设计单炉制气合成氨240t／d，现单炉制气合成氨330t／d，增加了37.5％。由于甲醇扩产改造（开启双炉，另一台气化炉用于130kt／a甲醇系统的生产），单炉投煤量进一步提高。随着气化投煤量的增加，反应物煤和水在炉内的平均停留时间缩短，由原设计的8s左右缩短为现在的6s左右，在同样的反应压力、温度条件下，反应时间缩短，反应

5、物转化率下降，使渣中可燃物升高。2.2 制浆粒度分布的不合理   原设计煤浆粒度小于325目的应大于55％，现实际为40％左右；小于200目的应大于70％，现为55％左右。由于生产负荷的提高，磨机负荷增加，煤浆粒度增大，在同样的压力、温度和停留时间内，反应物粒度增大，使气固相接触面积减少，反应速率降低，反应物转化率下降，渣中可燃物升高。而大颗粒煤由于射出喷嘴后的动能较大，运行速度较快，在炉内的停留时间缩短，末反应完就离开了反应区，随渣排出，也导致渣中可燃物升高。2.3 煤质、煤种的变化   煤粒在气

6、化炉内反应时间为6s～8s，选取反应活性高的年轻烟煤为原料，渣中的可燃物含量降低。当气化存放时间长的煤时，库存煤由于长时间风化，反应活性降低，渣中可然物含量升高；又由于近年来煤炭走俏，新开发的原料煤种较多，煤质不稳定，操作调整工艺参数跟不上，也是导致渣中可燃物含量升高的原因。由气化原煤到气化配精煤，灰分含量由16％～25％降到9％～15％，渣中可燃物相对升高，另外，灰分中的Na、K等成分起加快气化反应速率的作用。2.4 气化炉操作温度的降低   气化炉的操作温度是随着煤的灰融熔性温度的变化而变化的，

7、为了保证气化炉内壁有适当厚的渣层（3mm～5mm），同时又保证渣的流动性及顺利排渣，一般要求气化炉操作温度高于FT温度50℃左右。为了延长耐火砖的使用寿命和气化装置的运行周期，鲁南化肥厂选用了低灰熔融性温度的精煤混配作为原料，由于所用精煤的FT温度降低，使气化炉操作温度逐渐降低（从原设计的1400℃降到现在的1300℃），气化反应速率降低，在相同停留时间和压力下，反应物转化率降低，渣中可燃物升高。2.5 灰融熔性温度的波动   多煤种掺烧，配煤的不均匀，灰熔融性温度波动较大。由于没有煤浆在线灰熔融性

8、温度分析仪器，手动分析相对滞后，灰熔融性温度分析结果仅仅反馈于指导生产，实际中一般靠渣口压差、气体中CH4、CO2含量来分析判断操作炉温、煤浆的灰熔融性温度变化，人为判断误差，导致操作炉温低于煤浆的灰熔融性相匹配最佳温度，造成渣中可燃物升高。生产不稳定时，渣中可燃物高达68％。2.6 氧煤比的失调   由于空分装置设计制氧能力限制，不能满足气化生产负荷的提高，气化煤浆量的大量投入，造成氧煤比过小（＜0.98），正常情况为490m3／m3煤浆，实际运行为475.6m3／