1．腐植酸钠煤棒造气的发展现状
随着工业生产的发展，优质无烟煤块日益供不应求，价格也一再攀升。有些地方本地有粉煤资源，或因历史习惯，或因信息不了解，没有利用来造气，反而舍近求远，高价从外地进煤，增加人力、财力、运力，不仅成本高，而且很麻烦。而且一些以块煤为原料制气的企业中，从块煤中筛出的无烟粉煤也堆积如山，不加利用则造成资源的浪费和资金的积压，即使卖出、烧锅炉，也很不合算。因此，如何用无烟粉煤成型生产合成氨成为摆在氮肥企业面前的一个重要课题。如何降低成本，提高资源利用率，增强企业竞争力。
我省小氮肥采用煤棒制气是从七十年代初开始的，三十年来，湖南省小氨肥行业立足粉煤资源，坚持不懈开发推广煤棒制气生产合成氨，不断改进设备和气化工艺，提高生产水平，目前全省近50家小氮肥厂都采用煤棒制气生产氮肥。回顾30年来走过的道路，现在煤棒造气已推广到全国十多省市，取得了很好的效果。从现在全国十多省市这么多氮肥厂的应用实践来看，煤棒造气的推广和发展，无疑成了中小氮肥企业当前降低成本，增加竞争力的一个有力武器，取得了很好的效果。
2．煤棒的技术经济评价方面
使粉煤用于生产氮肥和煤球比，成型方法优越；和碳化煤球比由于不需加入石灰，大大降低了加工费用；只加入少量粘结剂，其灰份几乎没有增加，有利于利用含灰份稍高的原煤；应用煤棒制出的半水煤气，其有效成份比用碳化煤球制气提高4~5%，相对增加了压缩机的生产能力，节电。设备投资少，占地小，可不需烘干，也不需蒸汽，操作简便。加工成本一般40元/T左右，而块煤和粉煤差价120元以上，显然是合算的。
技术方面；煤棒可以满足气化工艺对入炉原料的要求。煤棒的孔隙率高增加了气化反应的速率。此外，腐植酸粘结剂的加入，对提高原料的气化活性也有好处。一般来说，煤棒造气较少形成大疤死疤，灰渣多孔疏松，比较易于处理。气化工艺易于掌握。但煤棒在强度和固定含量上不及块煤，在煤棒制气中要针对煤棒的这些特点，对气化工艺进行相应的调整。
客观的说，煤棒的气化强度比块煤造气还是差一些，气体中甲烷含量也较高，其消耗一般都要高于块煤制气。但由于粉煤的价格远低于块煤，从经济上来说，利用煤棒造气还是合算的。
3．改进型煤、多种杂煤混合掺烧操作方法
当前合成氨生产正面临着原料越来越紧缺的严重局面，要想全烧单一品种的优质煤已经是不太现实了，所以试烧、改烧型煤和各种杂煤是今后原料路线改变的必然趋势。
造气炉烧优质块煤是造气岗位每位师傅的迫切愿望。因为烧优质块煤，造气炉发气量大，半水煤气质量高，煤耗低、炉况稳定，而且还好操作，综合效益显著。如果改烧含碳量低的劣质煤，虽然比含碳量高的优质煤价格便宜，但是劣质煤灰份高，灰熔点低，炉况变化大，容易结疤、结块、出风洞，工人上班提心吊胆，操作稍不精心，炉子恶化，经常停炉打疤，造成生产被动，供气紧张，特别是半水煤气的质量较差，总体看来综合效益不佳。因此，改进型煤操作方法和探索各种杂煤混合掺烧是我们急待解决的课题。下面探讨煤棒制气的调优方法和杂煤掺烧的操作改进。
3．1改进煤棒的制气方法
对粉煤原料质量的要求；因为煤棒的制作需要加一定量的粘性煤和粘结剂，必然相应降低了固定碳的含量，所以要求原料煤含碳量要高、机械强度要大、热稳定性要好、化学活性好、灰份少、灰熔点高、粉碎的粒度均匀等，以山西省晋城煤沫为好。
对粘煤的要求；因为固定碳含量高的原料煤硬度较大，弹性较高，具有很强的疏水性，像石英砂一样，粘结成煤棒较为困难，而掺烧部分粘性煤，能增加水溶性，提高粘结性能，所以要选亲水性能较好、粘结性较强的粘性煤。如：含有腐植酸之类的煤。
3．2添加剂添加一定量的具有粘结性较强的添加剂，如腐植酸钠等。
煤棒加工制造；煤棒加工过程中，必须认真把好各个环节。首先，将原料煤沫、亲水性粘煤、添加腐植酸之类和水按比例合理搭配，采用定量喷洒工艺掺合调匀，保证有足够的堆沤时间，使水份和粘结剂能均匀掺入原煤颗粒，才能确保煤棒强度高，热稳定性好。
3．3煤棒制气方法的改进
造气炉应增设专烧煤棒的布料器；因为煤棒刚制出之后水份含量很高，即使在入炉前配有足够数量的空心斗车，让入炉时的煤棒水份降低，增加了其冷态强度，也增加了热稳定性，缓解煤棒入炉后因水份急剧蒸发所造成的粉化。但是，比起块煤，煤棒水份仍然还是高的。所以，需专门增设煤棒布料器，将煤棒装满炉、预热、烘干煤棒，增厚炉内有效碳层，提高制气强度。同时，回收吹风和上吹气体带走的热量，降低上行炉温在150℃左右，使入炉煤棒不至于受温度激烈变化而粉化、随温度逐渐升高其强度增加，而且还不会增加碳层阻力，这是因为在布料器和炉墙之间还保留着一定的环隙，这是烧好煤棒的重要设施之一。
（1）增设下吹蒸汽分布器；在炉顶盖下边设置两道环形蒸汽均布器，减缓蒸汽入炉的空速，保护煤棒不被强蒸汽流冲击，并使蒸汽垂直通过气化层，提高蒸汽分解率。上述两项改造均兼有除尘作用，使吹出物明显减少80%以上。
（2）强风短吹提高碳层的蓄热量；由于布料器和炉墙之间的环隙，碳层比原碳层控制的低，所以碳层阻力明显减少。再者煤棒块度比较均匀，它的空隙率也比块煤高得多，入炉之后经过干燥、干馏后形成多孔结构，比表面积很大。其粘结剂的成分也有一定的提高气化活性的作用，并能提高气化强度。另外，多数化肥厂已实现了吹风气回收，基本上该系统为负压吹风。
以上三点说明吹风阻力很小，造气离心风机的风量和阻力成反比，风机送风量提高了可以实现强风短吹，减少吹风过程中产生的副反应：CO2+C 2CO-164.95KJ，降低吹风气中CO含量,提高吹风效率。由于煤棒制气需要蒸发的水份大大高于块煤制气，因此吹风量相对要多才能够满足。根据煤气炉热平衡关系，送风气量和半水煤气量的关系以0.8—1.2为宜。显然，要保持较高的煤气产量就必须保证有足够的吹风量，才能产生较好的半水煤气气量和气质，让半水煤气中的CO2含量＜7%，CO含量＞31%。
在制气过程中，因为吹风为制气反应提供热量，所以是控制造气的关键；保证适宜的大风量是增加碳层蓄热量、提高气化水平的前提。
简化流程设备，取消旋风除尘器、洗气箱、废锅，管道、阀门据各厂具体实际情况适当扩大，为强风短吹进一步制造条件，大风量、高风压也不会吹翻碳层。因为增设的无底鸟笼布料器罩着整个碳层，带出物也很少，吹风效率高。
3．4确配合理适宜蒸汽流量
因为煤棒本身含有大量的水份，蒸汽下吹阶段将该水份吹进碳层变成蒸汽进入火层，代替了外加蒸汽，所以下吹蒸汽量应适当减少。但是整体来讲，下吹蒸汽总量仍应大于上吹蒸汽总量，将气化层尽量压低在偏下部，让灰层减薄，降低阻力，吹风时炉温提升的快，达到强风短吹，使吹风气当中CO含量偏低的目的。同时使H2+C — CH4的生成副反应减少，火层适当偏下部，不会挂炉，更不容易翻炉，炉况相对好稳定；熔融发粘的火层距离转动着的炉栅较近，便于松动发粘的边缘带，不至于结成大疤块；适当加大下吹，将吹风阶段产生的热量压回，集中在火层，产气量大，气质高。
（1）短循环；当炉子负荷确定之后，据热平衡关系，总入炉空气量=1—1.2；半水煤气量配适宜总蒸汽量（上吹+下吹+二次上吹）选择短循环为宜。一个循环≤120S，上下吹变动频繁，火层温度波动小，高限温度上升慢；低限温度相应升高的较快，因而气化层位置移动幅度也随之变小，气化层温度容易始终处在较高温度下运行，炉况稳，操作容易。
但是，循环时间也不宜太短，要考虑阀门的寿命和启降速度的影响，特别是传统流程留下的空气死角、煤气死角、蒸汽死角，每个循环造成的浪费也不可低估。应根据各个厂的设施状况和操作条件因地制宜，不能雷同照搬。
总之，在制气阶段，上吹过程产生的煤气将火层内的热量移至碳层上部，使炉顶温度升高。所以，上吹时间不宜过长，否则带出显热太多，破坏炉内反应区温度的合理分布，特别使上部煤棒因水份受热急剧膨胀而粉化严重。更为重要的是气化层上移了，炉栅的移动松动不了火层下缘，炉温稍有波动，火层温度超过灰熔点，使结疤产生周边风洞，炉况难以稳定。所以应适当加大下吹过程的蒸汽量，回收上部炉面的热量，降低炉顶温度，减少带出热，同时将吹风热量、火层高热量集中下移到碳层底部，提高炉子产气量和煤气质量，又保证了足够的干燥、干馏层，使煤棒既能缓慢的蒸发水份，又能增加强度保持煤棒的完整及稳定火层高温区的适宜位置十分有利，也有利于炉子内热量的积蓄。但是，下吹时间也不宜过长，否则使下炉温升高，带出显热增多，火层高温区下移过分，炉箅容易变形，使用寿命短，甚至烧坏炉栅。
（2）制定适宜的上、下吹百分比；在正常情况下，下炉温应稍高于上炉温。因为进入上吹之前再吹风，碳层中积存了热量，温度高，上吹带走热多，而下吹阶段碳层积存的热量被利用了一部分，气化层温度较低，所以下吹气体带走的热量要少一些。所以，要求下吹采用低压，蒸汽吹的时间长一点，对煤棒制气尤为重要。下吹时间的增加必须和蒸汽总量相匹配。上、下吹蒸汽百分比的差值应尽可能减少，即下吹百分比减上吹百分比＜15%为宜；使下吹于上吹蒸汽分解率，尽量接近，两者的差值＜6%为好。应当上吹短而强，下吹长而弱的原则为合理。
（3）勤调、微调上下吹百分比一秒一秒的小幅度调整稳定两灰犁凹窝内两测温度3000—350℃。
（4）连续大拉炉条机切不可停炉条机；总之，煤棒制气强度要比优质块煤低，为提高煤棒气化水平，要求高限炉温，接近或在灰熔点临界温度上、下徘徊，稍有波动，更重要的是通过工艺调整使火层下缘产生轻度而疏松的碎小疤块。让灰熔点低的煤熔融发粘而裂缝，高灰熔点的煤包不住，燃烧更彻底。为达到此种操作水平，对炉子进行必要改造也是不可缺少的，即增设鸟笼布料器，下吹蒸汽均匀分布器，炉内除尘器等。预热煤棒，水份逐渐蒸发，增加强度，减少带出物，降低消耗。在此基础上针对煤棒气化工艺特点，在确保炉况稳定的前提下，也开大下吹蒸汽手轮门，对吹风、上吹、下吹、二次上吹、吹净等时间比例进行寻优对比试验。再根据气量、气质、煤耗、汽耗、炉渣等情况灵活有机的人机结合，达到增产、降耗、节能、稳定的目的。
3．5改进杂煤混烧的操作方法
劣质杂煤具有三多（石头多、煤矸石多、灰份多）和三低（固定碳含量低、灰熔点低、机械强度低）容易粉化。据此特点制定以下操作原则：
（1）降低入炉蒸汽压力，减少入炉蒸汽量，适当开大上、下吹蒸汽手轮门，让入炉蒸汽在碳层覆盖面积扩大，蒸汽在碳层、灰层、火层分布相应较均匀，并能使入炉蒸汽流速变慢，蒸汽在炉内相应的存留时间延长，既提高蒸汽分解率，也提高了煤气质量，增加了发气量。减少过多的蒸汽带出热、降低蒸汽消耗，也降低了原料煤的消耗。如能增设下吹蒸汽分布器就更为理想偏高限炉温控制，并将火层压至底部，炉栅连续不停的匀速转动，不断的抬拱疏松气化层下边缘发粘部位，制造成小渣块，即便火层温度稍超灰熔点也不会结大疤块，为工人操作控制创造一个宽松的弹性。
（2）采用高碳层操作。有效碳层的提高既能增加火层的厚度，又增加了蓄热量。（炉内碳层始终是保持满炉）增设鸟笼布料器，将煤加满炉，不增加阻力，此鸟笼无底和炉墙形成一环隙，能通过部分气体。所以，无底鸟笼虽然装满煤，但不形成阻力，只回收吹风和上吹高温气体的热量，预热入炉煤，并为大风量高压不会吹翻炉创造条件。
（3） 强风短吹：快速提升炉温，确保杂煤燃烧的完全，碳层蓄热量多，热量气化水平。因为煤种杂，灰熔点高低不同，需要快速提温，让高灰熔点的煤燃烧得彻底，减少返碳。
（4）短循环劣质杂煤弹性特别小，要提高产气量，即要高炉温，又要炉况稳。如果循环时间长，上下炉温波动大，炉况不好稳定，变化太难操作，容易结疤结块，下红火生碳，有效成分低。所以应短循环，循环时间短了，低限温度相应上升的较快；高限温度相应升高的较慢了，所以气化层的温度相对波动较小，火层的位置上、下移动的幅度相对也随之变小，气化层温度比较容易始终控制在高限温度下运行。故采用短循环是不花投资、很好操作、火层集中、炉况十分稳定、消耗低、经济效益高的有利途径，也是未来煤气炉在运行时间选择上的发展趋势。
（5）上、下吹蒸汽百分比的差值要小，在上、下吹蒸汽用量匹配合理前提下，使下吹百分比略大于上吹百分比，其差值＜15%为宜，同时分析上、下蒸汽分解率越接近越好，两者的差值＜6%较为合适。
