田星
（河南天沃肥业有限责任公司，河南 沁阳454592）
［摘 要］河南金马能源股份有限公司焦粒制气项目气化工艺选择时，在对鲁奇碎煤加压气化工艺与常压固定床纯氧连续气化工艺进行比较后，选用了后者。常压固定床纯氧连续气化炉的运行情况表明：以焦粒或无烟煤为原料进行气化，两种原料（焦粒或无烟煤）所产煤气中有效气成分差别不大，而以无烟煤为原料时系统消耗更低，单位煤气产品（无烟煤）煤耗与汽耗水平也优于鲁奇碎煤加压气化炉（鲁奇炉单炉产能大，在生产化工合成气时有较大优势），总体而言，固定床纯氧连续气化工艺投资少、运行成本低，用于制取工业燃气，技术上是适应的，经济上是可行的，对于需淘汰两段式煤气发生炉（生产工业燃气）的企业，以及采用天然气作为燃气生产成本太高的企业，技改或新建项目均值得考虑；此外，若将固定床纯氧连续气化炉所产清洁燃气用于焦化行业替代或部分替代炼焦过程中回炉的焦炉煤气，将焦炉煤气更多地用于生产化工产品，对焦化行业的转型升级及节能增效等也具有一定的参考意义。同时，指出了常压固定床纯氧连续气化工艺的不足，并提出了改进设想。
［关键词］焦粒制气项目；常压固定床纯氧连续气化；工艺流程；运行情况；无烟煤；鲁奇碎煤加压气化炉；问题；改进设想
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）01-0017-04
1 焦粒制气项目概述
河南金马能源股份有限公司（简称金马能源）是集炼焦、煤焦油加工、苯加工、煤气综合利用为一体的焦化企业。金马能源焦炉煤气设计产量为8.6×108 m3/a，其中，3.6×108 m3/a用于焦炉加热、0.3×108 m3/a用于化产车间、1.2×108 m3/a用于金江炼化（金马能源的子公司）制氢、1.7×108 m3/a用于金瑞化工（金马能源的子公司）制LNG，剩余的1.8×108 m3/a焦炉煤气通过管道输送至金宁能源（金马能源的子公司）的10×104 m3储气柜，经加压后送至金利冶炼、向前玻璃、中原特钢、金康达玻璃等10余家用气单位。因焦炉煤气供应不足，金江炼化、金瑞化工均未达到设计产能，为此，金马能源于2017年又投资12 891万元启动了5×108 m3/a焦粒制气项目及配套12 000 m3/h空分装置（一期）。焦粒制气项目运行后，将焦粒制气产出的煤气用于焦炉加热，将原用于焦炉加热的焦炉煤气置换出来，一部分补充至金江炼化和金瑞化工，剩余部分仍通过管道输送至金宁能源的储气柜。
金马能源焦粒制气项目气化工艺的选择，因后续系统煤气需求压力仅为5 kPa，在比较了鲁奇碎煤加压气化工艺和固定床纯氧连续气化工艺的安全性、投资成本和建设周期之后，选用了后者。固定床纯氧连续气化炉，是在原生产化工合成气的UGI煤气发生炉的基础上升级开发二次定型的。本项目造气炉采用江西昌昱实业有限公司开发的纯氧连续气化炉（型号CY-3200），规格φ3 200 mm×9 500 mm，单炉煤气产量达9 000～10 000 m3/h；造气炉炉顶封头内浇注料抹平，上筒体内衬耐火砖，下部为水夹套，炉底总成含炉条机1套。造气炉七开一备，每台造气炉配套有旋风除尘器、预换热器、气力输灰装置，以及1 700 m3/h循环水净化冷却系统1套、油站系统2套、甘油站系统2套、除氧水系统1套。
造气炉所产煤气进入电捕焦除尘器，除去焦油和尘埃后进入湿法脱硫系统，煤气中H2S、HCN等酸性气被碱性母液吸收，并生成相应盐类物，将煤气中的H2S含量降至20 mg/m3以内送至后续系统。空分装置为造气炉提供纯氧和压缩空气，多余的压缩空气供厂区各车间使用。
2019年9月金马能源焦粒制气项目4台造气炉试运行（8台造气炉和一期空分装置同时建成，二期项目只是指二期空分装置），所产煤气量达到设计要求，系统运行稳定。
2 固定床纯氧连续气化工艺流程简介
原料小块煤（或小粒焦）由料仓进入自动加焦机，自动定时、定量加入造气炉中。制气所用气化剂，氧气（纯氧）来自空分装置，蒸汽来自锅炉及造气炉配套的夹套汽包、热管锅炉汽包自产蒸汽，纯氧和蒸汽经计量和比例调节后进入混合罐中混合，从造气炉底部入炉，在造气炉内高温条件下，与小块煤（或小粒焦）进行氧化还原反应，连续生产水煤气。
造气炉出口水煤气（450～550 ℃）经旋风除尘器除尘后，自旋风除尘器顶部进入预换热器，与来自废热锅炉汽包的除氧水换热。高温煤气进入预换热器与换热管接触碰撞，灰尘落入除尘器，并回收高温煤气部分热量后，煤气进入废热锅炉。旋风除尘器底部的高温灰尘经飞灰冷却器冷却后进入仓泵，然后送至灰库。
进入废热锅炉的煤气依次经过废热锅炉上段过热段、下段蒸发段回收热量后温度降至150～180 ℃,进入洗气塔底部，被造气循环水喷淋冷却洗涤，将其冷却至40 ℃并洗涤其中夹带的尘埃和焦油，洗气塔底部的煤气洗涤水进入造气循环水系统进行净化处理，闭路循环使用，顶部的煤气进入煤气安全水封，并从煤气安全水封侧面进入煤气总管，送至湿法脱硫系统。
固定床纯氧连续气化系统（单炉系统）工艺流程见图1。
3 造气炉主要工艺操作指标
进混气罐蒸汽压力200 kPa，炭层高度4 300～4 800 mm；减压后入炉纯氧压力100 kPa，造气炉顶部压力8～17 kPa，造气炉底部压力12～26 kPa;造气炉出口气温度450～550 ℃，炉底出灰口温度＜90 ℃，中央灰箱温度＜250 ℃；夹套锅炉蒸汽压力≤1.26 MPa，废热锅炉蒸汽压力≤0.21 MPa；洗气塔出口煤气温度≤40 ℃。
4 焦粒制气项目运行情况
4.1 入炉原料工业分析
金马能源焦粒制气项目所用气化原料为6～30 mm炼焦筛分下来的小粒焦炭或无烟煤（小块煤），其工业分析数据见表1。
更多内容详见《中氮肥》2021年第1期