郭宁
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］伊犁新天煤化工有限责任公司20×108 m3/a煤制天然气项目气化装置（采用碎煤加压气化炉）所用原料煤由上游配套的伊犁四矿供应，因伊犁四矿一直开采量不足，无法满足气化装置的生产需求，新天煤化工决定采购周边煤矿——财荣煤矿的煤进行掺烧，但掺烧财荣煤以后，出现了气化炉出口粗煤气超温、变换炉压差增高、净化气中H2S含量超标等问题，通过优化调整后，装置生产中的问题均得到了有效控制或解决。同时指出，单从目前气化炉的运行数据来看，财荣煤可以考虑长期掺烧，但掺烧过程中需注意有关问题。
［关键词］碎煤加压气化炉；配煤掺烧；气化炉出口粗煤气超温；变换炉压差增高；净化气中H2S含量超标；原因分析；处理措施
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）02-0016-02
0 引 言
伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化工）20×108 m3/a煤制天然气项目气化装置采用移动床碎煤加压气化逆流接触连续气化固态排渣工艺。碎煤加压气化炉以6～100 mm的块煤为原料，块煤从气化炉顶部加入，水蒸气和氧气混合组成的气化剂由气化炉底部通入，与煤逆流接触完成气化过程。生产中，气化炉所用原料煤由上游配套的伊犁四矿供应，因伊犁四矿煤（简称伊犁煤）一直开采量不足，无法满足气化装置的生产需求，新天煤化工决定采购周边煤矿——财荣煤矿煤（简称财荣煤）进行掺烧，但掺烧财荣煤以后，气化炉出现了一些问题，以下就有关问题及其处理措施作一介绍。
1 配煤掺烧过程中出现的问题及处理
1.1 气化炉出口粗煤气超温
1.1.1 问题描述
气化炉配煤掺烧后，操作人员发现个别气化炉出口粗煤气温度迅速上涨，最高涨至560 ℃，与此同时，灰锁温度和炉箅电流逐渐下降，具体数据见表1。操作人员初步判断为，气化炉排灰不畅造成气化炉灰层较高、燃烧层燃烧不均匀，进而其他床层上移，与粗煤气换热的干燥层空间变窄，最终导致气化炉出口粗煤气超温。于是，迅速将气化炉负荷降至最低。
1.1.2 原因分析
财荣煤和伊犁煤之灰熔点、发热量等工业分析数据有一定的偏差（见表2），加之配比不均匀，导致气化炉内煤的燃烧不均匀，产生偏流；而且，财荣煤灰熔点较高，配烧时并未及时观察灰样并对汽氧比作相应调整，导致气化炉灰层上移，最终造成气化炉出口粗煤气超温。
1.1.3 处理措施
（1）据伊犁四矿和财荣煤矿来煤情况，设置一个长期配煤掺烧的比例。具体措施如下：伊犁煤直接进备煤筒仓，将备煤筒仓出煤指定由备4A、备5A上至筛分楼1#、2#缓冲仓；财荣煤卸至煤场，由煤场机械装载机运至受煤坑，经备4B、备5B上至筛分楼3#、4#缓冲仓；调整缓冲仓底部1#、2#、3#、4#给煤机输送量，控制伊犁煤与财荣煤的配比为2∶1。如此一来，两种煤不仅配比合理，而且混合充分，可防止气化炉内燃烧不均匀而造成的沟流、偏流现象。
（2）配煤掺烧时，时刻关注气化炉出口粗煤气温度、灰锁温度、气化炉顶部法兰温度、炉箅电流等的变化，并增加取灰频次，观察灰样的变化，一旦发现问题，及时对气化炉负荷和汽氧比作出调整，以防出现结渣、灰细不下灰等。
1.2 变换炉压差增高
1.2.1 问题描述
气化炉配煤掺烧后，气化炉出口粗煤气中的CO含量由配煤掺烧前的16.3%涨至17.5%（见表3），为控制变换气中的CO含量，将入变换炉的粗煤气量由176 080 m3/h增至221 130 m3/h，变换炉催化剂床层压差由0.07 MPa涨至0.09 MPa；变换催化剂床层压差增大后，气体出现偏流，床层局部反应过热而超温，进而导致催化剂烧结而活性下降以及催化剂支撑和丝网损坏，严重影响变换炉的安全、稳定运行。
1.2.2 原因分析
为了满足甲烷化装置合成甲烷（CO+3H2===CH4+H2O）的进料组分要求，变换系统采用不完全变换［约32%（体积分数，下同）的粗煤气送入变换炉完成变换反应，约68%的粗煤气经变换炉旁路不进行变换反应］控制进低温甲醇洗系统变换气中的CO含量在13%左右。但当气化炉配煤掺烧后，由于财荣煤的灰熔点较高，气化炉汽氧比控制较低，气化炉干馏层发生的CO变换反应较少，使得气化炉来粗煤气中的CO含量增高，为控制变换气中的CO含量，只能增加送入变换炉进行变换反应的粗煤气量，由于新天煤化工变换催化剂处于使用末期，导致变换炉催化剂床层压差增大，进而引起气体偏流、床层局部反应过热而超温、催化剂烧结而活性下降、催化剂支撑和丝网损坏等一系列问题。
1.2.3 处理措施
（1）将气化系统来粗煤气温度由181 ℃提至189 ℃，粗煤气温度增高的同时其中的水蒸气含量也相应增加，有利于变换反应的进行。
（2）将预变炉入口粗煤气温度由240 ℃提至251 ℃，主变炉入口预变气温度提至267 ℃，进变换炉粗煤气量相应减少，加之变换炉温度提高后催化剂活性有所提升，使得变换炉压差由0.09 MPa降至0.078 MPa。下一步，待系统停车大检修时，将对变换催化剂进行更换。
1.3 净化气中H2S含量超标
更多内容详见《中氮肥》2020年第2期