灰粘聚粉煤气化技术的选择

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1、３８１概况全国中氮情报协作组第２５次技术交流会论文集灰粘聚粉煤气化技术的选择杜三民［平顶山飞行化工（集团）有限责任公司，河南平顶山４６７００１］但动静设备配置不够优化，装置能力没能充分发挥，且生产原料仍不能摆脱无烟煤或焦炭。平顶山飞行化工（集团）有限责任公司是在原平顶山化肥厂的基础上改制而成，２００３年ｌＯ月并入河南省平顶山煤业（集团）有限责任公司。公司现有２套化肥生产装置及自备热电站。一期工程始建于１９７２年，１９８２年生产能力为合成氨４８ｋｔ／ａ、尿素７２ｋｔ／ａ。经过３０余年的不断改造，现生产

2、能力达到合成氨１００ｋｔ／ａ、尿素１６５ｋｔ／ａ。二期工程１９９５年１２月开工建设，设计能力为合成氨８０ｋｔ／ａ、尿素１３０ｋｔ／ａ，目前已达到设计能力。自备电站锅炉发汽能力３０５ｔ／ｈ，装机容量２４ＭＷ。一期化肥装置经过不断技术改造，生产能力不断提高。但受建设初期技术及资金条件的限制，选用了国际上已淘汰的落后工艺技术——固定床间歇制气工艺，原料为无烟块煤或焦炭。该技术存在着能耗高、效率低，“三废”治理难度大等问题。二期在设计上虽有较大改进，制气采用了富氧连续气化技术，对环境污染有所减轻，此外，公司

3、还面临以下三个问题：①国营大矿实现采煤机械化，煤炭采出率和效率提高，但煤炭产品的粉煤率也高于小煤矿，块煤收率低；②中、小氮肥企业及小煤矿多数只能靠汽车运输，增加了原料成本；③国内钢铁等行业的复苏和国际能源紧张等诸多因素都快速拉动了国内焦煤价格的大幅上涨，造成化肥生产企业的生产成本大幅增加。鉴于上述原因，为了走出困境，公司决定对原有煤气化技术进行改造。２项目调研２．１几种气化技术的比较目前，可利用的气化技术主要分为三类：固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。项目调研时，我们重点对Ｔｅｘａｃｏ气

4、化技术、Ｓｈｅｌｌ气化技术、灰粘聚气化技术等进行了对比、考察。几种气化技术的比较见表１。表１几种气化技术的比较平顶山烟煤具有活性差、灰熔点高（ＳＴ＞１５００℃）、灰分高等特点。从以上对比情况看，由于Ｔｅｘａｃｏ炉和Ｓｈｅｌｌ炉采用液态排渣，一般要求灰熔点ＳＴ＜１５００℃，不太适宜在我全国中氮情报协作组第２５次技术交流会论文集３９公司应用；恩德炉又受限于义马煤，不能彻底实现原料本地化。综合考虑投资、原料本地化等因素，初步确定选择具有国内自主知识产权的灰粘聚粉煤气化技术比较合适。２．２原料小样分析及试

5、烧初选方案确定后，为稳妥起见，我们又对平顶山当地烟煤进行了小样分析评价和实际工业装置试烧。２．２．１小样分析、评价西北化工研究院对平顶山烟煤进行小样分析评价时的部分分析数据如下。２０．４９％，１～３ｍｍ２８．１２Ｙｏｏ，＜１ｍｍ１２．５７％。西北化工研究院所做的煤样评价报告指出：平顶山煤样水分含量低，焦渣特性指数适中，挥发分、固定碳含量、发热量中等，灰分含量较高。为变质程度中等的煤种，用作灰粘聚循环流化床粉煤气化制合成氨原料气的原料煤种是可行的，但该煤样灰熔点偏高，气化反应活性稍低。为了保证较高的碳

6、转化率，生产过程中应适当提高气化炉的操作温度，以取得较好的气化指标。２．２．２原料试烧小样分析评价为平顶山当地煤气化提出了指工业分析Ｍ．ｄ１．２８％，ＡＩｄ３３．６１％，Ｖａｄ导性意见，但要找出煤样的工艺操作条件和气化２３．４％，Ｆｃ‘ｄ４１．７１％；焦渣特性４～５；性能、气化指标、煤种的可操作性及消耗指标，为编制工艺包（ＰＤＰ）提供依据，仅有小样分析元素分析Ｃ５５．２３％，Ｏ５．０５％，Ｈ评价是不够的。为此，我们又于２００３年１２月３．６０％，Ｎ０．８７％，Ｓ０．３６％；２８日至２００

7、４年１月５日，将平顶山烟煤（含水灰熔点ＤＴ１４８０℃，ＳＴ＞１５００℃；＜５％）在工业示范装置上进行了试烧。试烧时粒度＞６ｍｍ３８．８２％，３～６ｍｍ的部分操作数据见表２，消耗数据见表３。表２平顶山烟煤试烧操作数据注：每千克煤平均产煤气１．５４ｍ３．表３平顶山烟煤试烧的原料及动力消耗数据试烧结果表明：平顶山烟煤可以在灰粘聚流化床气化炉上进行有效气化，气化指标可以满足合成氨生产要求；气化炉操作弹性较大，负荷在５０％～１５０％之间可平稳运行；整个试烧过程能连续稳定运行，各项气化指标波动不大。

8、可实现ＤＣＳ自动控制操作。生产过程环境友好，无废气排出，煤气洗涤水经处理后可回收重复利用，有望实现污水零排放。３灰粘聚气化技术介绍３．１工艺流程及主要工艺指标粉煤由煤的预处理工段送入料仓，然后送入中间料仓，用Ｎ２充压至０．０９ＭＰａ后，通过煤锁用Ｎ。吹送入气化炉。含氧气和蒸气（分别进行了计量）的气化剂，分三路（即分布板、环管、中心管）进入气化炉。在气化炉内，煤与气化剂气、固两相充分混合接触，在０．０６ＭＰａ、