以劣质褐煤为原料的航天粉煤气化装置运行小结
曲广祥，吕湛山，夏 男
（中化吉林长山化工有限公司，吉林 前郭131109）
［摘 要］中化吉林长山化工有限公司新建合成氨项目气化装置为国内首套以劣质褐煤为原料的航天粉煤气化装置，简介系统工艺流程、褐煤预干燥及输送技术的选择、航天气化工艺的优化，着重介绍装置的试车运行情况、存在的问题及处理措施。
［关键词］ 航天粉煤气化装置；褐煤预干燥；褐煤输送；气化工艺优化；试车情况；问题处理
［中图分类号］ TQ 546.1 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）
中化吉林长山化工有限公司新建合成氨项目气化装置采用泽玛克公司的原料煤管式干燥技术、原料煤气力输送技术和航天粉煤气化工艺，是国内首套以劣质褐煤为原料的航天粉煤气化装置。气化装置工程总投资约3亿元，建设1台4.0 MPa、φ2 800 mm高压气化炉及配套设施，设计以蒙东地区海拉尔褐煤或乌拉盖褐煤为原料制取合成氨原料气（CO＋H2）。干基产气量为60 500 m3/h，有效气（CO＋H2）产量为51 250 m3/h，单炉运行，无备车。新建项目于2012年8月开工，2015年9月竣工，2015年9月20日正式投料，目前负荷已达设计值，气化装置运行稳定。
1 气化装置工艺流程简述
整套气化装置分为2个工段，分别为预干燥工段和气化工段。预干燥工段主要对原料煤进行预干燥，采用国内成熟的管式干燥工艺，利用低压饱和蒸汽在干燥机内（列管式）对原料煤进行加热干燥，将原料煤全水由35%降至15%以下，之后送入气力输送装置，采用0.5 MPa氮气作为输送介质，通过输送管道将原料煤送入40.5 m高的气化工段的原料煤仓内。
气化工段采用航天粉煤气化工艺，主要特点为干煤粉进料、激冷流程、黑水2级闪蒸工艺。预干燥工段来的原料煤通过磨煤干燥，制成含水为2%～5%、粒度约为0.1 mm的干煤粉，通过锁斗对煤粉加压至4.7 MPa后通过3条粉煤管线送入气化炉，在炉内与氧气在4.0 MPa、1 350 ℃条件下发生气化反应，有效气（CO＋H2）含量约85%的粗煤气（干基）出气化炉后进入洗涤塔，经初步洗涤后送后续净化系统。气化炉和洗涤塔排出的黑水分别在0.5 MPa、-0.05 MPa下闪蒸降温、回收冷凝液和热量后送入黑水处理单元。
2 主要工艺技术的选择和优化
2.1
褐煤预干燥技术的选择
本项目气化用煤种为褐煤，原料煤全水含量高，现有的气化磨煤干燥工段的热风炉无法将其干燥至控制指标内，因此首先需要对含水量较高的褐煤进行预干燥，将水分降至15%以下后再送入磨煤装置。据褐煤干燥目的的不同，有多种干燥方式，而不同的干燥方案在系统的操作、效率、能耗、投资、环保、安全等诸多方面差异较大。针对干煤粉气化，目前常见可选用的干燥技术包括管式干燥技术（属非接触式低温干燥技术）和流化床式干燥技术（属接触式低温干燥技术）。
蒸汽管式干燥技术是一种以过热蒸汽为加热介质的间接加热干燥方式。采用低压蒸汽通过管式干燥器将煤加热至约180 ℃，使水分蒸发，并利用和煤一起进入干燥器的空气作为脱水介质，通过除尘器将煤粉分离；过滤后的尾气仅含水蒸气、CO2、N2等，可直接排入大气，过热蒸汽冷凝液则回收利用。
流化床式干燥技术则是一种利用热风直接换热的干燥方式。采用低压烟气（热风炉产生）直接把煤加热到约180 ℃，使水分蒸发，尾气通过旋风分离器、除尘器等将煤粉分离后排入大气。这种干燥方法需要烟气有较大的流速，同时由于尾气中夹带的粉尘量较高，不仅后续除尘系统负荷很高，且因尾气中含有微量粉尘和挥发分，热量和冷凝液不宜回收利用，因而只能直接排入大气。
蒸汽管式干燥技术的优点是热量利用率高、尾气易于处理；缺点是干燥设备较复杂、单台设备产量较低。流化床式烟气干燥技术的优点是换热效率高、设备结构相对简单；缺点是烟气与煤直接接触导致尾气粉尘和挥发分含量高，难以回收，热损失较大。
通过比较，本项目选用较为成熟的管式干燥工艺。
2.2 预干燥后褐煤输送技术的选择
预干燥后的褐煤，水分低，温度高，燃点低，在空气中极易自燃，干燥后褐煤输送技术的选择成为重要的工艺难题之一。之前的生产装置大部分采用全封闭的埋刮板输送机及斗式提升机作为输送设备，并在输送全程采用氮气保护，而这种输送技术实际应用中出现的问题主要是设备占地大、维护工作量大、粉尘及氮气易泄漏。由于气力输送技术目前应用已较为成熟，因此本项目决定采用以0.5 MPa低压氮气作为输送介质的气力输送技术，其优点是设备占地小、维护工作量低、程序控制、操作简单、环境友好。
2.3 航天气化工艺技术的优化
据原料褐煤的特性，综合考虑项目的投资、能耗、技术成熟度、环保因素等，本项目采用HT-L航天粉煤加压气化技术。针对前期投运的航天气化装置运行中所暴露出的问题以及项目所在地区的气候特点，结合原料特性，在设计阶段即对工艺流程进行了如下改进和优化。
（1）粉煤袋式过滤器灰斗、原料煤仓增加了温度测点，用以监测煤粉的自燃情况。
（2）粉煤袋式过滤器的喷吹用氮、系统消防用氮、粉煤储罐充气锥、管道充气器等部位均采用蒸汽套管伴热，以防出现结露，避免煤粉在系统内堵塞。
（3）粉煤锁斗的充气锥、管道充气器增加了压差联锁控制，防止烧结金属内件的损坏。
（4）粉煤管道与气化炉增加了压差联锁控制，以保证气化炉的安全运行。
（5）增加气化炉附属罐，用以监控气化炉激冷室下降管内件的运行情况。
（6）增加高压闪蒸汽提塔，用于高闪蒸汽热量的回收，优化热量分配。
（7）重新核算中压锅炉水泵的扬程等设备参数，降低系统能耗。
（8）调整气化炉激冷环结构，改进洗涤塔塔盘结构，粉煤给料罐调压管线增加过滤器。
3 试车情况
更多内容详见《中氮肥》2016年第5期