早年,在中氮杂志上发表一篇文章,主要观点是气流床,流化床,固定床三床并举,各自将各自的原料条件和技术特点朝各自的方向发展,固定床不可能去取代前两者,固定床也不会被前两者所淘汰。
因为固定床用的是块煤,凡采煤总有块,没有人会把好好的块弄碎去上流化床,也没有人会把碎块磨成粉去上气流床。
现在甚至认为固定床的间歇气化也不会很快被完全淘汰。原因是固定床间歇起床的上下吹制气热量利用率之高。即煤焦用于制气的热效率高;气体品质容易调节。这两点是其他气化技术无法比拟的。
因为现在的新型富氮连续气化技术这主题。它是在固定床间歇气化技术基础上开发的。因此就从间歇固定床技术开始:
一、间歇固定床的缺点
1、为建立气化火层,吹风必须通入大量空气,因为空气中O2只21%,它是过去很多温炭反应让炭放出热管的,但同时带进79%的氮,它是起反应作用把气化火层热量带出炉外的。由于吹风烟气流量大,流速快,尘粒带出也多,带出尘粒的颗粒度也大。
2、约1/3时间用于吹风点火层和调换阀门,让气化剂和新产生的烟气煤气进出气化火层,故制气时间利用率只60-70%,而且阀门易损件多,操作管理复杂。
二、连续固定床的优点和缺点
优点:
1、进出气化火层的平均气流建度比间歇吹风时的流速低,故尘粒带出物相对要少些,带出的尘粒的颗粒度也小一些。
2、生产能力比间歇固定床多大约30%,使流程简单,操作简便,阀门易损件少,管理相对简单好管些。
缺点:
1、煤气成分中CO2含量高,但工序脱碳工段得增大能力。
2、煤气成份无法在造气通过操作调节控制,最终产品通常在净化后另设配氮。
上述比较的是宏观上的,理论分析的,这并不是大家想知道的,或者说这是大家都已经知道的,大家最关心的是富氧连续固定床跟空气间歇固定床同等条件下相比能节省下多少煤,节省多少蒸汽?
三、连续固定床能节煤一定的量。
据分析,节煤与否主要在于煤气带出热少些,即上气道温度低些,煤气成份中CO+H2高些及灰渣带出热少些,残炭低些,因为灰渣残炭占比很少,所以主要是前两者,但理论推算不可靠,因为影响因素太多,很难让人信服,最好凭实践测定,遗撼的是自从前到今天,仍无一家搞过令人确信无疑的。
现有三家车间级或厂级领导层提供给的推断数据。
烧粉煤的平顶山飞行化肥厂富氧连续气化4台φ3.2米造气炉跟富氧间歇气化相比节煤约0.1t/tNH3。
烧块煤的晋开化肥厂富氧连续气化4台2.8米昌昱生产的炉跟间歇气化相比节煤约0.05t/tNH3。
烧煤球的三明化肥厂富氧连续气化7台φ3.0米昌昱改造炉跟间歇气化相比节煤约0.2~0.3 t/tNH3。
节省蒸汽的用量,没有一家能提供出实践数据。
按理论蒸汽节省不了,因为富氧连续气化的气体成份中H2是少了些,似乎入炉蒸汽量少了些,但现行操作的上气道温度普遍比间歇气化为大约50-100℃,这热管的带出有未分解蒸汽的量较多的因素,富氧连续制气时间利用率的提高单位产气量增加仰仗的是入炉蒸汽量的同步增加。
四、关于国家的政策导向
国家的煤化工政策导向是严格遵守国家发改委1350号文件:
①固定床间歇气化被国家发改委定为限制类技术。要求煤气的清洁高效开发利用。液化及多联产优先技术突破。
②化肥、甲醇成为国家淘汰落后产能的重点。
③在国家煤化工示范工程搞好以前(神华包头60万T煤制烯烃;中天合创300万T煤制二甲醚;新疆广汇100万T煤制二甲醚;中煤黑龙江60万个煤制烯烃;大唐先旗40亿方煤制天然气;鄂尔多斯汇能16亿方煤制天然气)暂不再大规模发展煤化工。
所以,国家要求的是煤的清洁高效开发利用,并且要限制固定床间歇气化生产化肥、甲醇。
总之,落后是要被淘汰的,这个落后是固定床间歇气化技术应用中表现出来的,用得不太好。应用得好的话是可以不落后的。不落后就不会被限制甚至是淘汰了。
五、固定床气化要想办法先进起来
昌昱公司造气技改设计研究所的任务是协助工厂搞好老造气的节能技术改造,协助工厂搞造气的新型富氧连续气化。
中氮老造气的愿望—降低煤耗
(一)煤耗高的原因分析
①上下气道出口气体及炉渣排出、夹套产汽温度高,气化火层热管被带出多。
②制气时间利用率低,气化剂到达气化火层产品气离开气化火层过程时间长。
(二)降低煤耗的技术措施
①稳定入炉煤块、煤棒、煤球的质量、主要是固定炭、灰熔点、入炉出粉率(较妥);
②入炉蒸汽控制外来总管压力最为是过热≥10℃,但应该≤20℃。
③缩短气流进出火层时间,由工艺施工图设计来保证管路和空程的最短)。
④选用启闭迅速的液压阀(由设备制造商来保证使用)。
⑤炉顶盖板上送出上行气,送进下吹蒸汽;中央风筒T字管送出下行煤气,这些切断阀最大限度接近气化火层。(由施工图设计来人保证)。
⑥优化气化火层的建立和使用(由设备采购和工艺施工图设计来保证采用不停车加炭、不停车下灰、不停车清灰、自动测炭器探测炭层高低,DCS自动控制炭层位置,提高造气炉稳定有效的制气时间利用率。
⑦采用新型均风炉篦,扩大气化火层、气化碳层、提高蒸汽分解率。
⑧DCS编入控制上气道300-350℃温度的自动控制操作软件,确保上气道温度曲线平直,以求稳定长效制气(由设计保证)。
⑨循环时间合理设定(低炭份煤短循环,高灰耸煤长循环)。
⑩充份高效余热利用除尘降湿采用一定旋风器换热的,用40℃的冷脱盐水直接将煤气由300℃~350℃降到100℃-75℃入洗气塔(由设计保证)。
特别希望大家理解以下几点以便少走弯路:
①造气炉产煤气只在气化火层,尽不能别让气化火层闲着,小氮比中氮好并不是因为炉型小。
②上气道温度的升降主要由O2进去的多少决定,不是由炭层的高低决定,因为炭的热容量偏低,产气量要服从煤耗少些这相要求,而不能只要高产不管煤耗。
③夹套只起保护内筒钢板不烧坏,保证炉内责任不结疤块的作用,不要靠它多产蒸汽,产高品位蒸汽,因为那只会提高吨氮煤耗。
④入炉蒸汽千万不要用太过热的蒸汽,只要进炉篦前不产生冷水就行,愈过热愈不能保护炉篦,反而使灰渣带出炉的温度升高,容易易使炉蒸汽量不足,(指物质量)
⑤单炉蒸汽总阀启闭一定会产生蒸汽压力被动,因为从无到一定量不可能很平稳,但蒸汽的补充靠容积是补不过来的,只能靠蒸汽压力补充,即密度的补充。
2、新建造气采用新型富氧连续气化技术
昌昱公司造气技改设计研究新推行的新型富氧连续气化技术是融入昌昱公司造气技改设计研究所开发的两用炉及两用炉工艺流程中的。是国家煤化工正之余异。
一,为什么固定层炉可以两用?
两用炉流程的开发是基于氧很高温度(527℃以上)反主速度是依据化学反应不能达到的速度进行的,是极限值。固定床的温度很特别,属于梯级?气化层炭最高温度是原料的灰熔点,熔点点火层较薄,气化层的过度层也不厚,其高温源于热辐射,温度曲线较平,是四次方函数方程,过渡层以上的垫热炭层温度来源于热气流的对流含热,温度曲线较陡,是对数函数方程,气化有效利用的高温炭层厚度不由气化剂输入速度控制,氧化反应和还原反应,进行的速度差距有10的几次方数差级。这就是两用炉开发的原理,这使得气化火层既可以让O2先进去建立起来,后送进气化剂还原,也可以让O2和气化剂同时进去,即使这样,O2同样可以先于气化剂使用气化火层而建起气化火层。
2 昌昱两用炉工艺的设备本身及配置特点是什么?
两用炉是对间歇炉在安全、高产、低耗、环保、工业卫生五个方面技术上的更进一层次。
造气炉本体:
⑴夹套低和加焦器均通灭火气稀释煤煤性混合气,保证炉上下安全;
⑵炉篦是面布风,匀松渣,高挡板,宽存腔型专业固定床两用炉炉篦,它没有在炉篦表面爬着象灰渣大块一样的灰筋,但它有能让灰渣层松到的结构装置。
⑶自动测炭层,控制炭层高度,不停车自动加炭。
⑷炉体的所有进出气口阀门都近炉安装;
⑸炉顶及加炭口管,上气道出气口都是特殊设计的隔热耐强铸钢管;
⑹气化火层及其上限位,下限位都进行温度监测;
⑺整体式灰盘,内外灰道全速密封,滚珠盘双层密封;
⑻内带导向板以中压夹套,在气化火层热量尽量少,受损失前提下,提高蒸汽的生产量以满足一些厂造气自给的要求;
⑼加些入炉前的筛分装置,炉前筛下粉回送型煤工段;
⑽可不间断生产情况下进行自动排灰,可以按工厂主人意愿合理设计水力排灰,埋刮板排灰,皮带送灰;上下位座板阀锁气排灰,上下位盘形阀锁气排灰,上下位闸板阀或各种组合阀锁气排灰。
除尘设备:
⑴设计流管下的较低中主管气速,确保间歇气化吹风烟气有效的除尘效率,同时让连续气化也有较为除尘效率。
⑵装有不间断个生产的自动排灰装置(间歇制气的上下位锁气阀,连续制气的水封式水力冲灰)
换热设备:
⑴单炉配一台换热器,设计的换热器已无在确保煤气送洗气塔时的温度≤100℃前提下,也能保证单炉自产蒸汽过热达到230℃,1.4at,进行热功转换乏气170℃回造气炉气化(满足工人自己的意愿)。
⑵一台造气炉系统只设置一个汽包。
洗气塔:
进小有专业循环水进滤器
布水用专业不堵喷头
塔内气速≤8m/s(30℃进水)
煤气在塔内停留时间≥20秒
造气专用油压大阀
设计计算好合适的缸径和杆径的匹配,使驱动油压尽不能最低,两杆对中,填函隔热,阀体特殊隔热,阀杆润滑均有独到措施。
⑶昌昱两用炉工艺特点—新型富氧连续气化技术开发应用已经说过了,这里讲昌昱两用炉新型富氧连续气化技术的开发应用情况。
讲昌昱两用炉新型富氧连续气化技术的开发应用情况:
1、关于富氧的概念:
所有杂志上报纸上会议上人出讲的富氧指富氧空气,即其成份为50-60%氧40-50%的N2的混合气。
昌昱研究的富氧气化指的是纯氧+气化剂(蒸汽、CO2气)
人们把混合气叫纯氧气化,其实只有最终产品是氧才用氮,而且补氮对空分凝的单位来讲是件容易的事,根本没有必要先配成富氧再加气化剂,氮化造气炉内只移热在整个流程一多耗动,配富氧空气完全没有必要。因为没有固定标准,讲清楚能听懂意思也就是了。
2、富氧空气+蒸汽(常压)
炉上温度 CO2 CO+H2
烧粉煤的平顶山化肥厂 450-500℃ 17.3% 71%
烧块煤的晋开化肥厂 400-500℃ 16-17.8% 67-68%
烧煤球的三明化肥厂 500℃ 18-20% 67-68%
烧焦炭的66盐厂 13.5% 72.5%
烧淮南块煤淮化 13.5% 72.2%
3、纯氧+煤气连续气化的在运行厂(加压)
煤无烟煤同西大化鲁奇炉 26.5% 63.6%
云南解放军化肥厂鲁奇炉
4、纯氧+CO25(1:2配比)连续气化的在运行厂(常压)
CO2 CO+H2
山东国泰 30% 65%
河南顺达 29% 68%
河北建滔 29% 67%
目前尚无纯氧+H2O连续气化的在运行厂
昌昱造气技改设计研究所正设计纯氧+H2O常压连续气化的工艺装置。
昌昱造气技改设计研究所已创造好条件设计开发,只有(蒸汽+纯氧)上吹和蒸汽下吹两个阶段的送顺流连续(纯氧气化剂)制气工艺。
当然上述工艺都是在昌昱两用炉技术基础上开发的,已申请多项专利的。
杜始南(设计所总工)15979006423
解 伟(销售副总) 13657088181
二零零九年九月福建三明会议