气化型煤新技术的应用与开发.doc

气化型煤新技术的应用与开发王学先田青侯立刚程国强(山东飞达化工科技有限公司泰安271400)2004-06-161问题的提出近年来，无烟块煤价格居高不下，2004年第一季度最高竟达800元／t，有些化肥生产厂家被迫限量低负荷运行。在这种形势下，山东飞达化工科技有限公司要想获得持续健康发展，就必须进一步挖潜，降低生产成本。合成氨作为尿素等生产的基础原料，在化肥生产中占有极其重要的地位，降低合成氨的生产成本也就降低了最终产品的生产成本和完成成本。而在合成氨生产中，原料(白煤)费用占合成氨成本的35.8％，电耗占33.8％，其它费用占30.4％。因此，降低合成氨生产成本应首先从降低原料成本出发。国内最新研究开发的多元混合料浆气化技术、灰熔聚流化床粉煤气化技术和煤(焦)富氧连续气化技术，具有投资少、工艺先进、原料来源广、综合利用好、污染小等特点，是对我国中、小氮肥原料路线的重大革新和突破，对合理利用资源、优化配置、降低生产成本、增强市场竞争力都有重要意义。但这3项技术目前尚处于试验阶段，要实现工业化应用仍需要一定的时间。而国内20世纪五六十年代开发的碳化煤球技术相对成熟，并经几十年的改造又取得了一定的进步。但该技术存在投资大、污染性大、劳动强度高等缺陷。能否寻找或开发一种投资少、见效快的节能降耗的有效途径，且具有先进性、经济性、稳妥性和系统性的优点，已成为公司的当务之急。2方案的确定公司与国内科研单位通力合作，建立试验基地，发挥各自优势，开发成功气化型煤新技术。该技术采用无烟煤末为主原料，加入一定比例的复合粘结剂和添加剂，通过一定工艺处理，经过成型、烘干而成。该技术是在石灰碳化煤球和清水煤棒型煤的基础上，借鉴成功之处，优化升级，其中部分先进技术已在石油化工、冶金、玻璃、陶瓷等行业率先推广应用，取得了较好的经济效益和社会效益。依据该技术放大效应的可靠程度，结合公司现有生产条件及今后扩能降耗需求，制定了整体工程技术方案，并相应确定了该工程的设计基准条件。(1)设计生产规模为30～50kt／a。(2)产品质量达到如下要求：固定碳含量(与原料样相比)降低≤6％，冷强度≥450N／个，热稳定性(R13)≥70％，灰熔点(ST)≥1250℃，含水量≤2％。(3)成本增加(在粉煤基础上)≤70元／t。3方案的实施3.1生产工艺根据多年来的理论研究和实践经验，气化型煤技术关键之一是选择合理的工艺路线。气化型煤新技术确定的生产工艺流程如图1所示。3.2粘结剂的选择气化型煤新技术采用因地制宜的粘结剂原料、合理的粘结剂制造技术以及严格的配方，使所开发的粘结剂具有以下特点：(1)良好的粘结性能。(2)能使型煤具有足够的机械强度、抗湿性和热稳定性。(3)产品发热量和固定碳含量降低少，活性有不同程度提高。(4)不含对气化和后续工艺有害的杂质，不危害员工健康，不污染环境。(5)原料来源广，价格便宜，能就地取材。3.3主要设备研制开发的型煤机械设备，从原料的定量、破碎、粘结剂制备、物料搅拌、成型到干燥已形成系列，能保证工艺流程的实现，其主要设备情况见表1。3.4总布置图烟煤厂与造气工段之间平衡配套，按长方形一字展开布置，给料机靠近煤末堆，干燥系统靠近吹风气装置，干燥窑、成型机出口紧挨磅室，直通上料口。3.5生产特点(1)生产方式间歇生产与连续生产相结合，可以边投料边贮存，也可以边生产边干燥使用，直接用于造气生产。(2)热能综合利用干燥气体全部利用造气吹风气放空烟气。现有φ3000造气吹风气回收装置2套，配φ2610造气炉4台(造气炉共计8台)，炉膛热点温度为1100℃，炉膛温度≥650℃，废气流量(2～3)×104m3／h(标态)，烟气出口温度160℃，风压为3600Pa，吹风气回收原工艺为经引风机引至烟囱(高度20m)直接排放。在正常运行时，吹风气的烟气属非爆炸性气体，考虑到开停车或不正常情况下烟气成份可能接近易燃易爆区，为保证干燥系统始终处于安全区，设计时将烟气入口设置在窑体顶部一端防爆膜附近。这样，正常时烟气经干燥系统回收热能、降温、除尘、放空，不仅有利于环境保护，而且热风炉可备用不开，日节煤5t。4运行效果4.1生产方式考虑到造气炉之间的通用性、一致性和互备性，决定采用掺烧方案先在1台造气炉上试烧气化型煤，成功之后再扩大应用范围。依据掺烧量一般为1／3，最大不超过2／3，造气加料量、生产工艺指标、工艺流程无需改变，生产系统无不良影响。4.2运行工况4.2.1原料条件(1)山西晋城、河南焦作两地中块煤(50～150mm)与型煤(52mm×49mm×30mm)按3∶1(质量)混烧。其中中块煤含碳量为75％，热值26.5MJ／kg；型煤含碳量为68％，热值为25.0MJ／kg。(2)φ2610造气炉8台，开6备2，过热蒸汽(310℃)制气。(3)采用改进型D400