蘭炭在魯奇氣化爐中的應(yīng)用

胡賢賢

(山西潞安煤基合成油有限公司，山西 長(zhǎng)治 046103)

引 言

魯奇氣化爐屬于固定床氣化爐的一種，是以煤炭為原料，以蒸汽和氧氣為氣化劑，進(jìn)行氣化反應(yīng)，目前在各種氣化爐中實(shí)績(jī)較好[1-2]。為解決煤基合成油公司塊煤原料供應(yīng)緊張的問題，拓寬塊煤來源，探索魯奇爐對(duì)不同煤種的適應(yīng)性，我公司先后進(jìn)行了三次蘭炭試燒。試燒過程中，我們通過不斷優(yōu)化氣化爐的汽氧比、氧負(fù)荷等工藝條件，試燒比例從剛開始的30%蘭炭逐漸增加到100%蘭炭，最終得出蘭炭在氣化爐中試燒的各種數(shù)據(jù)，為下一步持續(xù)運(yùn)行提供可靠的操作依據(jù)。

1 試燒工作準(zhǔn)備

1.1 準(zhǔn)備工作

我公司氣化車間有魯奇氣化爐6臺(tái)，分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#氣化爐，通常生產(chǎn)情況下五開一備。為確保試燒過程順利進(jìn)行和數(shù)據(jù)的多樣性、可靠性，我們選用工況較好的氣化爐進(jìn)行試燒，分別在2#和4#爐上進(jìn)行30%蘭炭摻燒，在6#爐上進(jìn)行30%過度到100%蘭炭試燒。

1.2 蘭炭的工業(yè)分析

本次試燒煤種為蘭炭，它是利用神府煤田盛產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)侏羅精煤塊燒制而成的，作為一種新型的炭素材料，具有固定炭高、比電阻高、化學(xué)活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低的特性。試燒前，公司對(duì)蘭炭進(jìn)行了工業(yè)分析，以便掌握煤質(zhì)情況對(duì)工藝調(diào)控做好指導(dǎo)。表1為蘭炭工業(yè)分析結(jié)果，可見，蘭炭水分、灰分含量較高，灰熔點(diǎn)較高，有利于制氣[3]。

表1 蘭炭煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

2 試燒過程

2.1 4#爐試燒過程

本次蘭炭試燒選擇4#氣化爐做為試燒對(duì)象，自2013年3月12日6:30分開始，至2013年3月14日21:00分結(jié)束，前后經(jīng)歷了近62.5小時(shí)，具體試燒情況說明如下。

4#氣化爐燒地煤5 000 Nm3/h氧負(fù)荷、汽氧比6.15 kg/Nm3穩(wěn)定運(yùn)行情況下。4#煤倉(cāng)剩余料位約3.2 m、3.1 m，按試燒方案?jìng)涿洪_始上約30%蘭炭。根據(jù)試燒蘭炭方案汽氧比提至6.55 kg/Nm3。隨后根據(jù)運(yùn)行情況，負(fù)荷提至6 500 Nm3/h，提負(fù)荷后汽氧比降至6.1 kg/Nm3，運(yùn)行至結(jié)束。

2.2 2#爐試燒過程

本次試燒從5月15日2:40分開始至5月16日24:00結(jié)束，共計(jì)約46個(gè)小時(shí)；1:30為試燒準(zhǔn)備，2#氣化爐負(fù)荷設(shè)定為5 000 Nm3/h，汽氧比6.0 kg/Nm3，工況較為穩(wěn)定；根據(jù)運(yùn)行情況，汽氧比最終降至6.15 kg/Nm3。隨后運(yùn)行過程中，工況運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行至試燒結(jié)束。

2.3 6#爐試燒過程

6#爐上進(jìn)行30%過度到100%蘭炭試燒，在運(yùn)行過程中與2#爐試燒基本一致。

3 試燒結(jié)果

3.1 4#爐試燒結(jié)果

表2為4#爐試燒所產(chǎn)粗煤氣的全分析，從表中可看出粗煤氣的有效成分為63.1%。

表2 4#爐產(chǎn)粗煤氣全分析

灰鎖溫度得到了有效控制，基本上在370 ℃左右維持運(yùn)行；出口溫度偶爾波動(dòng)，最高波動(dòng)至645 ℃，但在可控范圍之內(nèi)。從運(yùn)行數(shù)據(jù)來看，產(chǎn)氣量有明顯提高，工況比較穩(wěn)定。負(fù)荷在6 500 Nm3/h時(shí)，煤鎖打循環(huán)比之前運(yùn)行時(shí)多加3～4鎖，并且在缺煤的情況下法蘭溫度上漲較快。

3.2 2#爐試燒結(jié)果

表3為2#爐試燒所產(chǎn)粗煤氣的全分析，從表中可看出粗煤氣的有效成分為61.51%，與4#爐試燒所得結(jié)果相近，說明了試燒數(shù)據(jù)的可靠性。試燒過程中，工況基本穩(wěn)定，各工藝指標(biāo)均在正常范圍，2#出口保持在490 ℃～550 ℃；相比上一次4#爐試燒蘭炭，本次2#爐試燒工況有明顯提高；相比上一次4#爐試燒蘭炭，從最后結(jié)果看，本次試燒汽氧比進(jìn)一步優(yōu)化，粗煤氣的其他有效成分有所改善。

表3 2#爐產(chǎn)粗煤氣全分析

3.3 6#爐試燒結(jié)果

表4為6#爐試燒所產(chǎn)粗煤氣的全分析，從表中可看出粗煤氣的有效成分為64.49%。相比公司之前所用的全地煤，有效成份產(chǎn)量略占優(yōu)勢(shì)。同時(shí)證明氣化爐在蘭炭100%條件下可以正常運(yùn)行，且蘭炭反應(yīng)活性高；蘭炭100%時(shí)，粗煤氣CO含量較高；氣化爐夾套耗水量明顯降低；同負(fù)荷條件下，蘭炭耗煤量增加、灰中殘?zhí)苛炕境制健?/p>

表4 6#爐產(chǎn)粗煤氣全分析

從工藝運(yùn)行來看，無論是摻燒還是100%蘭炭都適應(yīng)魯奇爐用煤，且在氧負(fù)荷6 000 Nm3以下時(shí)工況基本穩(wěn)定，出口溫度基本穩(wěn)定保持在450 ℃～500 ℃，平均比燒常村煤氣化爐低70 ℃、夾套耗水量平均比燒常村煤氣化爐降低3.29 m3/h、甲烷含量降低、CO含量高，氫碳比更適宜費(fèi)托反應(yīng)；但當(dāng)100%蘭炭氧負(fù)荷6 000 Nm3以上時(shí)，因其固定碳含量低、灰分含量高造成加煤排灰次數(shù)頻繁，不易操作。

4 對(duì)試燒結(jié)果的評(píng)價(jià)

4.1 氣化爐加煤排灰

隨蘭炭比例增大，加煤排灰頻率也不斷增加，為了適應(yīng)目前高灰份煤質(zhì)，氣化爐由原來的兩把刮刀，改為三把刮刀，以保證氣化爐的正常運(yùn)行。由于煤灰鎖加煤排灰過度頻繁，爐篦長(zhǎng)期持續(xù)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，各氣化爐均表現(xiàn)出設(shè)備損耗較大的問題。

4.2 灰鎖溫度

進(jìn)行不同蘭炭配比的情況，由于灰份較高，灰鎖溫度達(dá)到了有效控制，一般情況下控制在280 ℃～330 ℃，在燒倉(cāng)煤和地煤時(shí)灰鎖溫度350 ℃～400 ℃，灰鎖溫度達(dá)到了有效控制，延長(zhǎng)了灰鎖設(shè)備備件的使用壽命。

4.3 粗煤氣出口溫度

氧負(fù)荷在6 000 Nm3運(yùn)行時(shí)工況基本穩(wěn)定，出口溫度基本穩(wěn)定保持在450 ℃～500 ℃，平均比燒常村煤氣化爐低70 ℃，工況更容易控制，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4 不同比例煤灰鎖打循環(huán)情況(如表5)

表5 不同比例煤灰鎖打循環(huán)情況

5 結(jié)論

利用蘭炭在潞安煤基油合成公司氣化車間三臺(tái)魯奇氣化爐上進(jìn)行完全工業(yè)化試燒，所有數(shù)據(jù)采集階段運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。試燒證明，蘭炭用于魯奇氣化爐原料是可行的。試燒過程中發(fā)現(xiàn)，氣化爐粗煤氣出口溫度低，同時(shí)灰鎖溫度得到了有效控制，且高負(fù)荷試燒中，氣化爐運(yùn)行較為平穩(wěn)。