劉華偉

(陜西陜化化工集團(tuán)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(tuán)有限公司，陜西渭南 714100)

對(duì)陜化化工集團(tuán)公司近期燒焦炭的工藝操作情況進(jìn)行總結(jié)，以及從對(duì)焦炭氣化的特性進(jìn)行分析，對(duì)焦炭氣化操作時(shí)的兩個(gè)基本原則，四點(diǎn)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(qiáng)風(fēng)短吹;短上長(zhǎng)下

0 引言

陜西陜化化工集團(tuán)公司是以無(wú)煙塊煤為原料，采取固定床氣化的化肥企業(yè)，長(zhǎng)期以來(lái)以燒塊狀無(wú)煙煤為主，由于我國(guó)煤炭市場(chǎng)供應(yīng)偏緊，價(jià)格偏高，造氣原料的選擇往往是比較被動(dòng)的。我公司為了降低合成氨生產(chǎn)成本，拓寬原料來(lái)源，大膽選用了許多劣質(zhì)煤為原料，多年來(lái)，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(gòu)了大量相對(duì)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(duì)煤氣化工藝來(lái)說(shuō)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(shí)水分容易吸附，使得原料外水含量增大。

②灰熔點(diǎn)好:焦炭的灰熔點(diǎn)與無(wú)煙塊煤基本相當(dāng)，氣化強(qiáng)度可適當(dāng)高一些。

③固定碳不穩(wěn):焦炭的固定碳含量好一些可達(dá)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(duì)密度輕:焦炭的相對(duì)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(shí)炭層不宜過低，吹風(fēng)強(qiáng)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(dòng)性差，對(duì)設(shè)備磨損較大，在運(yùn)行中對(duì)給料裝置和排灰裝置，以及對(duì)夾套內(nèi)壁都有不同程度磨損。

⑥焦炭一般還有機(jī)械強(qiáng)度高和熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。

2 基本工藝操作思路

2.1 兩個(gè)操作原則

2.1.1 采取“強(qiáng)風(fēng)短吹”的原則

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

2.1.2 采取“短上長(zhǎng)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(duì)較長(zhǎng)的下吹時(shí)間和較大的下吹蒸汽來(lái)將向上移出的熱量帶入爐內(nèi)，上吹時(shí)間及用量可以適當(dāng)減小，來(lái)維持爐內(nèi)的熱量穩(wěn)定與平衡。

2.2 四點(diǎn)操作依據(jù)

2.2.1 依據(jù)阻力調(diào)整吹風(fēng)負(fù)荷

阻力就是爐內(nèi)料層阻力，可參照上下氣道的壓差來(lái)判斷。焦炭爐子在操作中的料層阻力相對(duì)無(wú)煙塊煤爐子要低許多，吹風(fēng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)稍高一些，這是因?yàn)槠渫笟庑暂^好和灰熔點(diǎn)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(gè)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(shí)期的觀察調(diào)整和總結(jié)，當(dāng)下灰、分析、產(chǎn)氣量等都比較理想時(shí)，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(dá)到灰熔點(diǎn)而使氣化層熔融，則需及時(shí)減負(fù)荷操作，否則爐內(nèi)會(huì)結(jié)塊甚至墩爐。加減負(fù)荷首先采取加減吹風(fēng)時(shí)間來(lái)調(diào)整，必要時(shí)可采取加減風(fēng)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(gè)處在動(dòng)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(dāng)爐內(nèi)的蓄熱量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)爐子的工況才能達(dá)到最佳，這就需要將爐子的上下行溫度都控制到一個(gè)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(dāng)增加下吹;下行溫度偏高表明熱量向下移出較多，應(yīng)適當(dāng)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(dāng)減少吹風(fēng)或同時(shí)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(dāng)增加吹風(fēng)或同時(shí)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(lái)調(diào)整爐條轉(zhuǎn)速，而絕不可根據(jù)炭層高度來(lái)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(lái)綜合判斷。若爐內(nèi)有結(jié)塊現(xiàn)象時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，來(lái)進(jìn)行加減料，這點(diǎn)雖很簡(jiǎn)單，但有些人還是錯(cuò)誤的根據(jù)上行溫度來(lái)調(diào)整給料量，炭層低時(shí)可加大料量，壓低上行溫度操作。焦炭固定碳較高時(shí)，炭層往往偏低，焦炭固定碳較高時(shí)，炭層往往偏高。炭層若長(zhǎng)時(shí)間偏高或偏低則說(shuō)明工藝參數(shù)需要進(jìn)行較大幅度調(diào)整，一般來(lái)說(shuō)炭層偏低則說(shuō)明熱負(fù)荷不足，炭層偏高則說(shuō)明熱負(fù)荷偏大，當(dāng)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(yùn)行參數(shù)及生產(chǎn)情況

實(shí)際運(yùn)行中的工藝參數(shù)是進(jìn)過一段時(shí)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(shí)間，168s;吹風(fēng)，36s±2s;上吹，39s±2s;下吹，73s±2s;二上，10s;吹凈，10s;風(fēng)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(shí)際操作中注意事項(xiàng)

在實(shí)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(dòng)和激發(fā)出每一名操作人員的主觀能動(dòng)性，在實(shí)際操作中應(yīng)養(yǎng)成“勤檢查、細(xì)觀察、穩(wěn)調(diào)整、活應(yīng)用”的工作習(xí)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(shí)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(shí)測(cè)量炭層高度，勤檢查下灰情況，渣量或灰斗溫度不均時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因，必要時(shí)要輔助扒塊。養(yǎng)成善于仔細(xì)觀察爐子溫度、壓力、流量、液位等控制點(diǎn)狀況變化等的習(xí)慣，出現(xiàn)問題要多思考，分析其原因，及時(shí)穩(wěn)步調(diào)整工藝。對(duì)已有的操作經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)應(yīng)相互借鑒結(jié)合靈活應(yīng)用，切記不可死學(xué)死用。

總之，操作人員要對(duì)造氣爐的整體狀況有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，仔細(xì)分析其原因，在充分理解操作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)操作參數(shù)和工藝參數(shù)依據(jù)變化作適當(dāng)?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(dá)到穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、低耗的目的。

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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。