造氣爐焦炭氣化工藝操作思路淺析

劉華偉

(陜西陜化化工集團有限公司，陜西渭南 714100)

造氣爐焦炭氣化工藝操作思路淺析

劉華偉

(陜西陜化化工集團有限公司，陜西渭南 714100)

對陜化化工集團公司近期燒焦炭的工藝操作情況進行總結(jié)，以及從對焦炭氣化的特性進行分析，對焦炭氣化操作時的兩個基本原則，四點具體操作依據(jù)，談一些看法和思路供造氣同仁參考。

造氣爐;焦炭;孔隙率;強風短吹;短上長下

0 引言

陜西陜化化工集團公司是以無煙塊煤為原料，采取固定床氣化的化肥企業(yè)，長期以來以燒塊狀無煙煤為主，由于我國煤炭市場供應(yīng)偏緊，價格偏高，造氣原料的選擇往往是比較被動的。我公司為了降低合成氨生產(chǎn)成本，拓寬原料來源，大膽選用了許多劣質(zhì)煤為原料，多年來，燒過型煤、寧夏煤、蘭炭等劣質(zhì)煤種，都取得了較好的效果。我公司近期采購了大量相對較為便宜的焦炭原料，經(jīng)過摸索調(diào)整和總結(jié)，工藝很快得到穩(wěn)定，使生產(chǎn)消耗不斷優(yōu)化。

1 焦炭的特性

焦炭是煙煤高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體，對煤氣化工藝來說應(yīng)關(guān)注以下特性:

①孔隙率高:焦炭的內(nèi)部都有許多不規(guī)則的孔隙，堆積在爐內(nèi)使得床層的整體透氣性大幅提高，是非常有利于氣化反應(yīng)的，但是也有不利的一面，就是存放時水分容易吸附，使得原料外水含量增大。

②灰熔點好:焦炭的灰熔點與無煙塊煤基本相當，氣化強度可適當高一些。

③固定碳不穩(wěn):焦炭的固定碳含量好一些可達到78% ～84%，熱值較高，差一些的固定碳含量在72% ～78%，在操作中要注意檢查和觀察。

④相對密度輕:焦炭的相對密度較輕，一般堆積密度僅為0.5t/m3左右，因此為了防止帶出物增多甚至吹翻，操作時炭層不宜過低，吹風強度不宜過大。

⑤粗糙度高:焦炭煤塊及其灰渣的表面都比較粗糙，流動性差，對設(shè)備磨損較大，在運行中對給料裝置和排灰裝置，以及對夾套內(nèi)壁都有不同程度磨損。

⑥焦炭一般還有機械強度高和熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

2 基本工藝操作思路

2.1 兩個操作原則

2.1.1 采取“強風短吹”的原則

當爐內(nèi)燒到焦炭后，入爐風量會自然增大，需要適當控制一次風閥開度，將風量控制在爐子可承受的范圍內(nèi)，風量如果過大會使帶出物增多甚至料層被吹翻。隨著入爐風量的增加，吹風百分比可適當減少，采取強風短吹的操作原則其吹風效率也比較高的。

2.1.2 采取“短上長下”的原則

由于焦炭的床層透氣性好，火層易上移，熱量易被帶出，故需要用相對較長的下吹時間和較大的下吹蒸汽來將向上移出的熱量帶入爐內(nèi)，上吹時間及用量可以適當減小，來維持爐內(nèi)的熱量穩(wěn)定與平衡。

2.2 四點操作依據(jù)

2.2.1 依據(jù)阻力調(diào)整吹風負荷

阻力就是爐內(nèi)料層阻力，可參照上下氣道的壓差來判斷。焦炭爐子在操作中的料層阻力相對無煙塊煤爐子要低許多，吹風強度相對應(yīng)稍高一些，這是因為其透氣性較好和灰熔點較高的緣故。如何根據(jù)料層阻力的變化而判斷出氣化層溫度的高低，從而控制氣化層溫度在一個適宜的最佳的范圍內(nèi)，這也是考察一名優(yōu)秀操作人員的關(guān)鍵之一。焦炭爐子料層阻力的大小主要取決于氣化層阻力的大小，在其它條件(如粒度、含粉率等)穩(wěn)定的情況下，氣化層溫度越低則料層阻力就越低，因此并不是阻力越低就越好。我們通過一段時期的觀察調(diào)整和總結(jié)，當下灰、分析、產(chǎn)氣量等都比較理想時，其料層阻力就接近于最佳值。若料層阻力過大，則反映出氣化層溫度偏高，達到灰熔點而使氣化層熔融，則需及時減負荷操作，否則爐內(nèi)會結(jié)塊甚至墩爐。加減負荷首先采取加減吹風時間來調(diào)整，必要時可采取加減風量的辦法。

2.2.2 依據(jù)溫度調(diào)整配比

可以把發(fā)生爐看作是一個處在動態(tài)平衡中的蓄熱容器，爐子的上下行溫度及其變化是爐內(nèi)蓄熱狀況的最直觀體現(xiàn)，當爐內(nèi)的蓄熱量達到飽和狀態(tài)時爐子的工況才能達到最佳，這就需要將爐子的上下行溫度都控制到一個合理的范圍內(nèi)。上行溫度偏高表明熱量向上移出較多，應(yīng)適當增加下吹;下行溫度偏高表明熱量向下移出較多，應(yīng)適當增加上吹;上下行溫度都偏高表明爐內(nèi)熱量已過飽和，應(yīng)適當減少吹風或同時增加上下吹蒸汽量;上下行溫度都偏低表明爐內(nèi)熱量不足，應(yīng)適當增加吹風或同時減少上下吹蒸汽量。

2.2.3 依據(jù)渣層調(diào)整爐條轉(zhuǎn)速

只有建立良好的灰渣層，才能使氣化劑分布均勻，才能提高氣化效率，才能減少灰渣返焦率，是爐況穩(wěn)定的必要條件。爐條是穩(wěn)定灰渣層的重要手段之一，因此必須根據(jù)渣層的厚度來調(diào)整爐條轉(zhuǎn)速，而絕不可根據(jù)炭層高度來調(diào)整。渣層厚度一定要根據(jù)爐條溫度、下行溫度、兩灰斗溫度及下灰狀況來綜合判斷。若爐內(nèi)有結(jié)塊現(xiàn)象時應(yīng)加快爐條轉(zhuǎn)速，以破渣排渣。

2.2.4 依據(jù)炭層調(diào)整給料量

一定要以穩(wěn)定爐內(nèi)炭層高度為標準，來進行加減料，這點雖很簡單，但有些人還是錯誤的根據(jù)上行溫度來調(diào)整給料量，炭層低時可加大料量，壓低上行溫度操作。焦炭固定碳較高時，炭層往往偏低，焦炭固定碳較高時，炭層往往偏高。炭層若長時間偏高或偏低則說明工藝參數(shù)需要進行較大幅度調(diào)整，一般來說炭層偏低則說明熱負荷不足，炭層偏高則說明熱負荷偏大，當然具體情況還要根據(jù)其他參數(shù)綜合分析后再做調(diào)整。

3 工藝運行參數(shù)及生產(chǎn)情況

實際運行中的工藝參數(shù)是進過一段時間的調(diào)整逐步逼近最佳值的，具體參數(shù)如下:

爐型，Φ3.6m;循環(huán)時間，168s;吹風，36s±2s;上吹，39s±2s;下吹，73s±2s;二上，10s;吹凈，10s;風量，53～57km3/h;上行溫度，400～460℃;下行溫度，200～260℃;炭層(空層)，2.6～3.0m;產(chǎn)氣量，15～18km3/h;灰渣返焦，≤18%;原煤消耗，1.25～1.3kg/t NH3。

4 實際操作中注意事項

在實際生成操作過程中，影響爐況穩(wěn)定的因素是多方面的，有主觀的，有客觀的，但是操作人員的主觀因素才是決定成敗的關(guān)鍵要因素。故應(yīng)調(diào)動和激發(fā)出每一名操作人員的主觀能動性，在實際操作中應(yīng)養(yǎng)成“勤檢查、細觀察、穩(wěn)調(diào)整、活應(yīng)用”的工作習慣并形成制度。

客觀因素的具體情況和變化必須在主觀上及時掌握和判斷，要勤于檢查原料及設(shè)備等方面的狀況和變化，及時測量炭層高度，勤檢查下灰情況，渣量或灰斗溫度不均時，應(yīng)及時查明原因，必要時要輔助扒塊。養(yǎng)成善于仔細觀察爐子溫度、壓力、流量、液位等控制點狀況變化等的習慣，出現(xiàn)問題要多思考，分析其原因，及時穩(wěn)步調(diào)整工藝。對已有的操作經(jīng)驗和理論知識應(yīng)相互借鑒結(jié)合靈活應(yīng)用，切記不可死學死用。

總之，操作人員要對造氣爐的整體狀況有一個清醒的認識，仔細分析其原因，在充分理解操作原理的基礎(chǔ)上，對操作參數(shù)和工藝參數(shù)依據(jù)變化作適當?shù)恼{(diào)整，這樣才能最大限度地發(fā)揮出穩(wěn)定優(yōu)化爐況作用，才能達到穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、低耗的目的。

TQ546

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1003－3467(2012)14/16－0028－02

2012－06－28

劉華偉(1972－)，男，助理工程師，從事煤化工技術(shù)和管理工作，電話:13759629050。