煤棒气化的注意事项

煤棒气化注意事项首先我们来了解一下混合发生炉煤气制造原理：以块煤或煤棒为原料，采用蒸汽和空气的混合物作为气化剂由炉底送入。气化剂与煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，灰渣中残炭少。由于碳与水蒸气的反应是吸热反应，就可以降低气化层中温度，使灰渣维持在不熔融状态，而煤气发生炉就可以采用固态排渣。同时水蒸气与碳的反应能产生CO和H2，使煤气热值提高。这种煤气称为混合发生炉煤气。由于产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，而且灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化效率高。目前，混合发生炉煤气在工业上应用很广。理论上，制取混合发生炉煤气是按下列两个反应进行：2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+246435KJC+H2O=CO+H2-118821KJ由热平衡条件可知，每2kmol碳与空气起反应则与水蒸气起反应的碳应为2.07kmol，则反应方程式可写为：2C+O2+3.76N2+2.07C+2.07H2O=4.07CO+2.07H2+3.76N2按照理论计算气化效率可达100%，但是实际上，制取发生炉煤气时，不可避免有许多热损失（煤气带走的显热和煤气炉外壳的热损失等），另外由于水蒸气分解和CO2的还原反应进行得不完全，使实际的气化指标（煤气组成、气化效率等）与理论计算值有显著差别。实际上我们的工艺就是围绕以上几个方面展开，也就是追求最少的热损失、提高CO2的还原程度，合理的蒸汽分解率，尽可能高的气化效率和气化强化等。随着工业生产的发展,优质无烟煤日益供不应求,价格也一再攀升，而粉煤却堆积如山，价格明显低廉。在这种情况下，以粉煤成型的型煤制气也就成为企业降低成本，应对市场竞争的一大举措。经过不断的摸索、创新，现在采用的腐殖酸钠煤棒成型技术已基本成熟，目前很多中小氮肥厂家都已采用此技术。下面就谈谈煤棒气化的注意事项。一.煤棒质量：煤棒质量好坏是影响气化工艺和消耗的前提。主要包括：机械强度，热稳定性，灰分含量，水分含量，灰熔点等，一般要求机械强度高，热稳定性好，灰分含量和水分含量低，灰熔点较高。特别值得一提的是粉尘的控制，粉尘入炉的危害很多，不但造成带出物的增多影响消耗，还会增大煤气炉床层的阻力，降低煤气炉的生产能力。目前采用的办法是过筛，筛下的煤粉再返回煤库继续使用。二.上行温度的控制：煤棒的孔隙率比块煤大得多，其与同一煤种的天然块煤相比，化学活性明显提高。因此炉内温度不必控制过高，亦能满足气化反应的要求。且炉上温度过高，煤棒入炉后会被骤然加热，内部水分在短时间内大量蒸发，体积急剧膨胀而爆裂，严重影响气化。一般上行温度控制在250~350度。三.碳层控制：在保证炉况平稳的前提下，碳层应尽量控制得较高，有以下两个原因：一是因为以煤棒为原料制气，气化层温度控制得较块煤炉为低，在煤气炉高径比一定的情况下，只有通过提高碳层，以达到增加气化层厚度，增大产气量的目的。从煤气化原理来说，燃料层厚度增加，有利于H2O的分解和CO2的还原反应进行，提高了煤气质量和煤气热值；二是煤棒的孔隙率比块煤大得多，所以床层阻力小，为提高碳层提供了有利条件。四.排灰能力应加强：煤棒灰分较块煤为多，一般而言灰分在25—28%左右。这就要求气化炉的排渣能力要比烧块煤时增强。通过计算可知：灰渣中残炭含量相同时，碳的绝对损失量随灰分的增加而增加。所以灰分控制的越低越好。五.风量的控制：煤棒在正常工况下气化，一般不易结疤、结大块，气化后成渣性好，渣块质轻呈多孔状，渣中含碳量低。对于3M13、3M21型煤气炉来说，煤棒制气前景更好。由以上特性及气化原理可知：在不吹翻碳层的前提下尽可能加大吹风速度可提高煤棒气化强度。一般来说，现阶段煤棒制气比块煤制气的风量要略小。六.蒸汽用量的控制：蒸汽用量过大，必然造成蒸汽分解率下降，而未分解的蒸汽又带走气化层的热量，使气化层温度下降，气化强度和煤气质量降低。而蒸汽用量过少，会影响煤气产量和造成炉内结疤。事实上在高炉温的条件下大量通入蒸汽也是提高产气能力的一种手段，其关键是要找出空气和蒸汽用量的一个最佳平衡点。值得一提的是，煤棒的含水量不能过高，因为水分高会导致大量的热损失，势必会降低气化强度，增加消耗。目前烘干煤棒一般含水量为5—8%，水平高的能达到3%左右。对于当前使用型煤为原料的企业来说，如果全部采用型煤（煤棒）制气，生产成本可以大大下降。而且随着今后煤气化新技术、新设备的不断应用，工艺操作的不断优化和完善，煤棒制气的技术也会不断地提高，利润空间还会进一步扩大！以煤为原料生产合成氨的工艺原料成本低，特别是以粉煤成型的型煤制气原料优势更为明显。随着我国加入WTO,提高企业创新能力、降低生产成本是企业应对市场竞争的关键所在。型煤制气技术有如下特点：可用粉煤生产，降低了成本，充分利用了粉煤资源,现在采用的腐植酸作为型煤的粘结剂，已不可争论。从目前来看，型煤制气可分为两种，煤球和煤棒。煤棒、煤球制气哪个更好？颇有争议。我们认为:虽然煤球干燥后比煤棒冷强度更好，然而煤球一般是采取机械对辊挤压，一般生产的煤球内部结构疏松，热稳定性远不如煤棒好。入炉很容易粉化、爆裂。煤气炉床层阻力大，负荷加不上。并且煤球还停留在伴烧的阶段，煤球与块煤两者孔隙率不一致，不能实现全部燃烧。反应速度不一致对煤气炉操作有一定的影响,煤棒在制作过程中由于受到了较大的挤压和摩擦力，水份渗透均匀，因此成型后具有一定的强度。而且煤棒含水达12％左右（烘干后5-7%），成型后塑性好，在运输和入炉加炭时破碎率都较低。同时煤灰份中的SiO2、A12O3在高温下具有良好的烧结性，加上腐植酸粘结剂的加入，使煤棒在热态下仍有较好的强度，可以满足气化工艺对入炉原料的要求。煤棒制气使造气炉况更稳.棒制作无需加入石灰，因此大大降低了加工费用。而且加工设备简单紧凑，占地小，耗电少，加工成本低。入炉煤固定碳含量是一项十分重要的指标。由于改进了煤棒的成型方法，只加入少量粘结剂，其灰份几乎没有增加，优质煤棒固定碳含量可达62％以上，有利于利用含灰份稍高的原煤。应用煤棒制出的半水煤气的有效成份比碳化煤球高4％～5％。入炉原料的化学活性除取决于煤本身的性质外，还与其内孔隙率有密切关系。煤棒的孔隙率比块煤大得多，煤棒入炉后，经干燥干馏过程，煤棒中的水份逐渐蒸发而形成多孔结构，这就为煤与空气、蒸汽等气化剂的反应提供了更多的机会，提高了气化反应的速率。此外，腐植酸粘结剂的加入，对提高原料的气化活性也有益处。根据煤棒特征所改善的气化工艺，整个制气过程不会过于强化，同时由于煤棒气化活性较高，造气炉内温度不必控制过高，亦能满足气化反应的要求。一般而言，煤棒造气较少形成大疤、死疤，灰渣多孔疏松，比较容易处理。与块煤造气相比，煤棒中水含量高，其强度和气化性能不如块煤，气体中甲烷含量也较高，消耗一般高于块煤制气。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是经济的。总的来说，煤棒是目前粉煤成型的重要方法之一，在同等管理水平下，其能耗和经济效益优于碳化煤球。3.1区别不同情况，摸索最佳工艺，实现优化操作由于煤气化反应复杂，影响因素多，气化条件时常变化，各厂—设备、管线、煤源、蒸汽、操作规程、人员、管理水平等都不同，因此煤气炉各项工艺参数至今没有形成也无法形成统一的明确尺度和准确的界定，各厂都是在根据自身的实际情况去选择工艺条件和确定各项参数，这样造气的技术改造与其它工段相比就有较强的特殊性，既不能默守陈规，也不能生搬硬套。3.2合适的风量在制气过程中，吹风为制气反应提供热量，是控制制气过程的关键，保证合适的风量是增加炭层蓄热量、提高气化水平的前提。在制气循环中，吹风百分比的确定受造气炉及管网系统的阻力、燃料特性、蒸汽流量等诸多因素的影响，因此应采用科学试验的方法确定本厂各台造气炉合适的吹风百分比。根据煤气炉热平衡的关系，吹风气量与半水煤气产量的关系以0.95～1.00为宜，显然要保持较高的煤气产量必须要保证足够的吹风量，但吹风量受吹风百分比和煤棒强度的限制，所以必须强调煤棒质量。在系统阻力过大或是煤棒质量不好时采用降低空速、延长吹风时间，这是最不可取的。这不但缩短了制气时间，也易在吹风过程中使CO2还原成CO，不但消耗了碳，而且损失了大量热量，产生的CO又白白放空。所以煤棒气化同样要在不吹翻炭层的前提下尽可能加大吹风速度，减少CO2与碳的接触时间，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，因此煤棒气化的吹风量相应会大一些，如何严格控制好吹风、降低吹风气中的CO就是一个值得重视的问题。1998年在澧县氮肥厂测定了吹风气组成，其CO含量高达8.9％。后通过调整风机，实现了强风短吹，吹风气中CO含量已降至4.8％～5.5％。所以，只要措施得当，煤棒制气时吹风气中CO含量完全可以控制在6％以内。在保证有足够的入炉风量的前提下，才能获得较好的制气水平。湖南省采用煤棒气化的厂家，半水煤气中CO28％、CO30％。3.3合理的蒸汽流量合理调节蒸汽流量要注意单位时间内所分解的蒸汽量和蒸汽分解率2个概念，这是从提高蒸汽利用率、降低消耗的角度提出的。从增产节能的角度出发，则希望在较高的蒸汽分解率的情况下，产出最多的半水煤气。半水煤气中过高的H2含量必然会造成蒸汽消耗过高。目前有的厂半水煤气中H2含量高达41％～45％，显然是很大的浪费。煤棒本身含有较高的水份，再加上过量的蒸汽入炉，使炉温下降加剧，既引起蒸汽分解率下降，也影响半水煤气的气量和气质。一般来说，煤棒气化中H2含量不大于40％比较合理。从提高蒸汽分解率的角度来说，蒸汽量越大，炉温波动越大。蒸汽流速过大，必然造成蒸汽分解率下降，未分解的蒸汽又带走气化层的热量，导致气化层温度急剧下降而使煤气质量、产量明显降低，煤耗和蒸汽消耗增加。在努力提高蒸汽分解率的同时，也要防止过分强调蒸汽分解率的提高而使蒸汽用量过少，从而影响半水煤气产量和造成结疤。事实上，在高炉温的条件下大量通入蒸汽也是提高产气能力的一个手段，关键是在吹风和蒸汽用量的调节中如何找到一个最佳的结合点。