兖矿鲁南化肥厂通过与高校联合攻关,开发出具有自主知识产权的多喷嘴水煤浆气化技术,达到1000 t/d级规模,在工业示范装置中进行了干煤粉加压气流床气化试验,取得了一定的成果。但在系统运行中煤炭消耗较高,分析其原因如下。
(1)气化炉温度的影响:气化炉温度1280~
(2)煤浆的影响:①煤浆粒度的分布对气化反应的转化率起决定作用,因为煤浆进入气化炉后在燃烧室的停留时间为3~6 s,若煤浆粒度过大,反应不完全,会造成煤的消耗增加;②煤浆是被氧气流的冲击在气化炉内进行雾化,如果煤浆黏度过高,会造成煤浆在气化炉内雾化效果降低,形成大的煤浆团,不能完全参与反应,造成煤消耗增加;③若煤浆浓度低,进入气化炉的水量增加,为了维持气化炉温度必须消耗一定的煤。
(3)设备对煤耗的影响:①烧嘴雾化角与气化炉几何形状要求匹配,国产烧嘴一般可运行60 d,但烧嘴使用后期,煤浆通道受到高速煤浆射流的磨蚀,流通面积增大,雾化效果降低,造成渣中可燃物含量升高,煤耗增加;②Texaco气化炉是单喷嘴气化炉,喷嘴在顶端中心位置,渣口在底部中心位置,在气化炉中心的流场区,煤粒走短路,气化反应时间极短(3~4 s),来不及转化就随渣排出,造成渣中残碳量增加,现在运行的气化炉生产能力已达到了原设计能力的145%,渣中可燃物由13.5%上升到55%(平均值)左右;③气化炉锥底耐火砖的磨损程度及渣口的大小等会不同程度地影响气化反应速率,即影响渣中可燃物。
(4)系统运行的影响:每次单系统的开停车会造成系统的放空,增加20 t煤的消耗,频繁加减负荷还会造成氧气调节跟踪失调,使气化炉的温度不能正常控制,并且煤浆的雾化效果也因氧气的不能减少而造成煤转化率降低,增加煤耗。
针对气化系统存在的以上问题,气化分厂制定了改造方案。
(1)为了降低渣中可燃物,提高煤的利用率,对运行数据进行了收集,并根据气化炉耐火砖的使用温度以及煤耗与气化炉温度的关系,在原气化炉操作温度的基础上再提高
(2)为了避免系统管道磨损,对磨损严重的部位进行了技术革新,如闪蒸系统管道易磨损部位经设计了复合型管件,采用新型耐磨材料后,闪蒸系统管道的使用周期由原来的1个月延长到目前的
(3)为了保证水系统运行正常,避免系统结垢严重,对水系统的药品定期校验、检查,严格现场药品的添加制度。通过加强水处理药品的管理后,气化炉水系统的结垢减轻,没有出现激冷水降低而影响系统正常运行的现象。
(4)为了稳定运行,避免气化炉负荷加减频繁,制定了负荷加减方法及加减速率并严格执行。
(5)为了使系统运行周期更长,与青岛科技大学和山东工业大学合作研制出气化炉新型耐磨烧嘴及先进的焊接工艺,使烧嘴寿命延长到192d,创国内外烧嘴运行的最长纪录,同时使雾化效果增加,碳转化率提高。
(6)原料分厂根据自身特点,制订了相应的整改措施:对进厂原料煤严格把关;为了降低成本,采取精煤与原煤混烧模式,并严格控制掺烧比例;在皮带处增设电磁铁,并增加1条皮带,延长上煤时间,确保煤浆中铁末含量的提高,保证煤浆流量波动不大;定期对球磨机添加钢球,对棒磨机添加钢棒;确保煤浆粒度分布合格,煤浆浓度保持在62.5%以上;确保生产负荷相对稳定。
通过以上改造,兖矿鲁南化肥厂气化系统的煤耗大大降低,系统的生产成本得到了有效控制。