晋城高硫煤碎煤加压气化装置试车总结
刘广东，李美乐
（晋煤金石化工投资集团有限公司藁城分公司，河北 石家庄050032）
［摘 要］介绍晋煤金石藁城分公司600 kt/a合成氨项目碎煤加压气化装置采用晋城高硫煤为设计煤种的试车及开车情况，指出装置存在的问题，并从工艺及设备方面提出下一步开车保证装置长周期稳定运行的建议及措施。
［关键词］ 晋城高硫煤；碎煤加压气化；试车；问题处理；总结
［中图分类号］ TQ 546 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2015）
1 碎煤加压气化装置概况
晋煤金石藁城分公司600 kt/a合成氨项目是以煤为原料制取合成氨的大型装置。制气采用碎煤加压气化工艺，单炉产干煤气量为38 400 m3/h。该碎煤加压气化装置以晋煤高硫煤为设计煤种制取合成氨原料气，这在国内外尚属首次。
碎煤加压气化是一种固定床自热式逆流连续气化工艺。原料煤经筛分后，粒径5～50 mm的煤加入碎煤加压气化炉，以蒸汽和氧气为气化剂，在2.95～3.06 MPa压力下进行气化反应，生成粗煤气；粗煤气经气化炉上部出气口进入洗涤冷却器，粗煤气中的大部分粉尘和焦油在洗涤冷却器内被洗涤下来，且粗煤气被激冷到203 ℃并饱和；洗涤冷却后的粗煤气进入废热锅炉，进一步回收粗煤气中的显热，温度降至181 ℃后送入变换装置；气化炉底部的灰通过旋转炉箅上的两把刮刀刮入灰锁，经灰锁排至渣沟，用水力冲至渣池。
碎煤加压气化装置2013年7月设备安装完毕，2013年9月完成设备、管道冲洗、吹扫以及气密试验、设备调试等工作，具备投料试车条件后，于2013年10月29日点火成功，顺利产出合格粗煤气。装置开车成功为气化晋城高硫煤积累了大量重要运行数据及宝贵经验，但是在试车过程中也暴露出较多问题，现就装置的设计、试车情况及问题的解决、相应的技改方案与建议等作如下总结。
2 主要设计参数
气化装置采用晋城15#无烟煤，其煤质分析数据见表1。原料粒度分布：粒径＞100 mm的为0；粒径＞50 mm的不大于5%；粒径在5～50 mm的不小于90%；粒径＜5 mm的不大于5%。气化装置设计工艺控制参数见表2，消耗指标见表3，产品参数见表4。
表1 晋城15#无烟煤煤质分析数据
|
工业分析/% |
元素分析/% |
Qgr,ad /MJ·kg-1 |
Qnet，ar /MJ·kg-1 |
焦渣特征（CRC） |
粘结指数（GRI） | |||||||
|
Mar |
Mad |
Aad |
Vad |
Cad |
Had |
Oad |
Nad |
St,ad | ||||
|
6.12 |
2.46 |
18.98 |
6.54 |
71.78 |
1.90 |
1.92 |
0.52 |
2.44 |
26.92 |
25.53 |
1 |
0 |
表2 气化装置工艺控制参数
|
项 目 |
参数 |
|
气化炉操作压力/MPa |
3.06 |
|
气化炉操作温度/℃ |
约1 300 |
|
汽氧比 |
5～6 |
|
氧气流量（纯度99.6%）/m3·h-1 |
6 336 |
|
出口粗煤气温度/℃ |
550～650 |
|
气化剂温度/℃ |
320～350 |
|
气化炉顶部法兰温度/℃ |
150 |
|
洗涤冷却器出口温度/℃ |
203 |
|
废热锅炉出口煤气温度/℃ |
181 |
|
粗煤气中CO2含量/% |
25～30 |
|
灰粒度 |
稍有烧结 |
|
灰渣残炭/% |
＜6 |
表3 气化装置消耗指标
|
项 目 |
参数 |
|
收到基煤/kg·h-1 |
53 500 |
|
无水无灰基煤（D.A.F）/kg·h-1 |
41 195 |
|
中压蒸汽（435 ℃，3 530 kPa）/kg·h-1 |
51 129 |
|
氧气（110 ℃，3 750 kPa）/m3·h-1 |
19 008 |
|
中压锅炉给水（150 ℃，5 600 kPa）/kg·h-1 |
29 700 |
|
低压锅炉给水（150 ℃，1 300 kPa）/kg·h-1 |
75 793 |
|
煤锁充压煤气（37 ℃，2 650 kPa）/m3·h-1 |
962 |
|
高压喷射煤气水（160 ℃，4 200 kPa）/kg·h-1 |
36 275 |
|
低压喷射煤气水（67 ℃，600 kPa）/kg·h-1 |
25 000（MAX） 15 001（NORM） |
|
冷却水（含灰锁膨胀冷凝器；32 ℃，500 kPa）/kg·h-1 |
10 500（MAX） 0（NORM） |
|
公用空气（AMB，500 kPa）/m3·h-1 |
6 000（MAX） 750（NORM） |
|
仪表空气（AMB，600 kPa）/m3·h-1 |
120 |
|
燃料气（20 ℃，300 kPa）/m3·h-1 |
611 |
表4 气化装置产品参数
|
项 目 |
参数 |
|
粗煤气（181 ℃，3 010 kPa）/m3·h-1 |
115 261 |
|
干煤锁气（50 ℃，105 kPa）/m3·h-1 |
24 000 （MAX） 1 729（NORM） |
|
含尘煤气水（199 ℃，2400 kPa）/kg·h-1 |
54 190 |
|
开车含尘煤气水（130 ℃，500 kPa）/kg·h-1 |
21 675 |
|
低压含尘煤气水（60 ℃，500 kPa）/kg·h-1 |
14 811 |
|
低压蒸汽（161 ℃，600 kPa）/kg·h-1 |
75 000 |
注：粗煤气成分均为干基成分。
3 试车情况
3.1 气化炉试车运行情况
2#炉于
3#炉于
4#炉因气密试验工作结束较晚，
更多内容请见《中氮肥》2015年第6期