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固定床气化炉掺烧焦炭的生产实践

[日期:2019-04-15] 来源:《中氮肥》2019年第2期  作者: [字体: ]

李爱粉

(河南能源化工集团安化公司,河南 安阳455133

 

  [摘 要] 众所周知,原料煤成本占煤头合成氨装置生产成本的60%左右,控制原料煤成本对于降低合成氨装置的生产成本至关重要。为降本增效,河南能源化工集团安化公司下属化肥公司抓住2016年初焦炭市场行情一路下滑的利好机会,开展了固定床气化炉掺烧焦炭的试验工作,通过技术攻关最终摸索确定出了固定床气化炉块煤掺烧焦炭的最佳比例,并通过设备消缺和工艺优化调整解决了焦炭掺烧过程中出现的问题,从而实现了固定床气化系统的稳定、经济运行。

[关键词]  固定床气化炉;掺烧焦炭;操作思路;掺烧比例;问题处理;经济效益

[中图分类号]  TQ546[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932201902-0022-03

 

0   

河南能源化工集团安化公司下属化肥公司(简称化肥公司)有2套合成氨/尿素装置及供乙二醇生产线使用的水煤气制气装置。其中,水煤气制气装置(供乙二醇生产线)有φ2 650 mm炉顶取气固定床气化炉8台和φ2 800 mm固定床气化炉16台,共计24台炉;半水煤气制气装置(供2套合成氨/尿素装置)有φ2 800 mm固定床气化炉16台和φ3 600 mm固定床气化炉6台,共计22台炉。化肥公司气化炉所用块煤灰熔点大多在1 1001 250 ℃之间。

众所周知,原料煤成本占煤头合成氨装置生产成本的60%左右,控制原料煤成本对于降低合成氨装置生产成本至关重要。2016年初,由于全国钢铁产能过剩,焦炭价格一路下滑,在这一原料价格利好消息的推动下,公司围绕“保生存、战危机、谋发展,降本增效”这一奋斗目标,严控进厂原料煤的粒度、化学活性、灰熔点、硫含量等质量指标,并采购部分焦炭进行试烧。试烧过程中,针对固定床气化炉试烧焦炭存在的问题开展技术攻关,最终通过摸索确定出了固定床气化炉块煤掺烧焦炭的最佳比例,并通过优化调整气化炉工艺指标,使块煤掺烧焦炭先后在半水煤气、水煤气制气装置中获得成功应用,实现了降本增效的目标。

1  掺烧焦炭前生产系统的基本情况

化肥公司造气系统采用间歇式UGI型煤气发生炉(简称气化炉),主要使用河南能源化工集团内供焦作块煤,无烟块煤在气化炉内通过与气化剂——蒸汽、空气反应制得合格的水煤气和半水煤气,分别供乙二醇系统及合成氨装置使用。2016年初,焦炭市场行情一路下滑,呈现焦炭市场价低于块煤的利好现象。而据统计,201512月化肥公司半水煤气实际生产成本为308/km3,合成氨生产成本为1 715/t,尿素生产成本为1 290/t,当期尿素销售价格在1 200/t左右,略有亏损。为降低生产成本,化肥公司决定采购部分焦炭进行试烧。

2  焦炭与煤炭特性的对比

不同的气化工艺对原料的要求不同,因此在选择煤气化工艺时,了解气化用原料的特性及其影响极为重要。煤炭是古代植物埋藏在地下经历复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物,是一种固体可燃有机岩。而焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下,加热到9501 050 ℃,经干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段制得的,这一过程叫高温炼焦(高温干馏);按照用途不同,焦炭分为冶金焦、铸造用焦和化工用焦3大类。化肥公司试烧的焦炭为化工(气化)用焦,化工(气化)用焦对焦炭强度要求不高,但要求焦炭的反应性好,相应的焦炭的灰熔点也较高。

原料煤(焦)的灰熔点是影响气化操作的主要因素。灰熔点,又称为煤灰熔融性,其与原料中灰分的组成有关,灰分中Al2O3SiO2含量高,煤的灰熔点就高;Fe2O3CaOMgO含量高,灰熔点就低。化肥公司进厂焦炭主要产自河南利源焦化有限公司,其灰熔点分析数据见表1。可以看出,进厂焦炭灰熔点较所用块煤灰熔点高约200 ℃,两者灰熔点相差较大,实际生产中如何控制灰渣残炭率显得尤为重要。

3  试烧焦炭前的准备工作

1)焦炭具有吸水性强、不宜露天存放的特点,因此,结合煤场货位存煤情况,提前安排好焦炭的存放货位及考虑货位上煤问题。

2)选择2台气化炉作为焦炭掺烧试验炉,提前对这2台试验气化炉的油路系统漏点、溜煤管厚度、上行煤气管线、下行煤气管线、旋风除尘器等部位保温情况进行排查及处理。

3)组织班组人员召开焦炭试烧工作安排会,对焦炭试烧可能存在的问题、注意事项、操作要点、人员安排等进行部署,统一操作思路,同时将焦炭试烧工作与激励考核挂钩,提高操作人员试烧焦炭的积极性。

4)提前与公司质量检测管理中心联系,在试烧焦炭期间每8 h单炉取样做气质分析,并与烧用块煤时的分析数据进行对比,观察气质的变化情况;同时,试烧期间建立工艺指标、工艺调整、气质分析等的专项记录,收集试烧数据,便于后期掺烧焦炭时的数据对比分析。

5)制定每周召开专题交流会的工作制度,以解决工艺调整过程中出现的问题,统一操作调整思路,对试烧效果定期进行总结与分析。

更多内容详见《中氮肥》2019年第2

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