早年,在中氮雜志上發(fā)表一篇文章,主要觀點是氣流床,流化床,固定床三床并舉,各自將各自的原料條件和技術特點朝各自的方向發(fā)展,固定床不可能去取代前兩者,固定床也不會被前兩者所淘汰。
因為固定床用的是塊煤,凡采煤總有塊,沒有人會把好好的塊弄碎去上流化床,也沒有人會把碎塊磨成粉去上氣流床。
現(xiàn)在甚至認為固定床的間歇氣化也不會很快被完全淘汰。原因是固定床間歇起床的上下吹制氣熱量利用率之高。即煤焦用于制氣的熱效率高;氣體品質(zhì)容易調(diào)節(jié)。這兩點是其他氣化技術無法比擬的。
因為現(xiàn)在的新型富氮連續(xù)氣化技術這主題。它是在固定床間歇氣化技術基礎上開發(fā)的。因此就從間歇固定床技術開始:
一、間歇固定床的缺點
1、為建立氣化火層,吹風必須通入大量空氣,因為空氣中O2只21%,它是過去很多溫炭反應讓炭放出熱管的,但同時帶進79%的氮,它是起反應作用把氣化火層熱量帶出爐外的。由于吹風煙氣流量大,流速快,塵粒帶出也多,帶出塵粒的顆粒度也大。
2、約1/3時間用于吹風點火層和調(diào)換閥門,讓氣化劑和新產(chǎn)生的煙氣煤氣進出氣化火層,故制氣時間利用率只60-70%,而且閥門易損件多,操作管理復雜。
二、連續(xù)固定床的優(yōu)點和缺點
優(yōu)點:
1、進出氣化火層的平均氣流建度比間歇吹風時的流速低,故塵粒帶出物相對要少些,帶出的塵粒的顆粒度也小一些。
2、生產(chǎn)能力比間歇固定床多大約30%,使流程簡單,操作簡便,閥門易損件少,管理相對簡單好管些。
缺點:
1、煤氣成分中CO2含量高,但工序脫碳工段得增大能力。
2、煤氣成份無法在造氣通過操作調(diào)節(jié)控制,最終產(chǎn)品通常在凈化后另設配氮。
上述比較的是宏觀上的,理論分析的,這并不是大家想知道的,或者說這是大家都已經(jīng)知道的,大家最關心的是富氧連續(xù)固定床跟空氣間歇固定床同等條件下相比能節(jié)省下多少煤,節(jié)省多少蒸汽?
三、連續(xù)固定床能節(jié)煤一定的量。
據(jù)分析,節(jié)煤與否主要在于煤氣帶出熱少些,即上氣道溫度低些,煤氣成份中CO+H2高些及灰渣帶出熱少些,殘?zhí)康托驗榛以鼩執(zhí)空急群苌,所以主要是前兩者,但理論推算不可靠,因為影響因素太多,很難讓人信服,最好憑實踐測定,遺撼的是自從前到今天,仍無一家搞過令人確信無疑的。
現(xiàn)有三家車間級或廠級領導層提供給的推斷數(shù)據(jù)。
燒粉煤的平頂山飛行化肥廠富氧連續(xù)氣化4臺φ3.2米造氣爐跟富氧間歇氣化相比節(jié)煤約0.1t/tNH3。
燒塊煤的晉開化肥廠富氧連續(xù)氣化4臺2.8米昌昱生產(chǎn)的爐跟間歇氣化相比節(jié)煤約0.05t/tNH3。
燒煤球的三明化肥廠富氧連續(xù)氣化7臺φ3.0米昌昱改造爐跟間歇氣化相比節(jié)煤約0.2~0.3 t/tNH3。
節(jié)省蒸汽的用量,沒有一家能提供出實踐數(shù)據(jù)。
按理論蒸汽節(jié)省不了,因為富氧連續(xù)氣化的氣體成份中H2是少了些,似乎入爐蒸汽量少了些,但現(xiàn)行操作的上氣道溫度普遍比間歇氣化為大約50-100℃,這熱管的帶出有未分解蒸汽的量較多的因素,富氧連續(xù)制氣時間利用率的提高單位產(chǎn)氣量增加仰仗的是入爐蒸汽量的同步增加。
四、關于國家的政策導向
國家的煤化工政策導向是嚴格遵守國家發(fā)改委1350號文件:
①固定床間歇氣化被國家發(fā)改委定為限制類技術。要求煤氣的清潔高效開發(fā)利用。液化及多聯(lián)產(chǎn)優(yōu)先技術突破。
②化肥、甲醇成為國家淘汰落后產(chǎn)能的重點。
③在國家煤化工示范工程搞好以前(神華包頭60萬T煤制烯烴;中天合創(chuàng)300萬T煤制二甲醚;新疆廣匯100萬T煤制二甲醚;中煤黑龍江60萬個煤制烯烴;大唐先旗40億方煤制天然氣;鄂爾多斯匯能16億方煤制天然氣)暫不再大規(guī)模發(fā)展煤化工。
所以,國家要求的是煤的清潔高效開發(fā)利用,并且要限制固定床間歇氣化生產(chǎn)化肥、甲醇。
總之,落后是要被淘汰的,這個落后是固定床間歇氣化技術應用中表現(xiàn)出來的,用得不太好。應用得好的話是可以不落后的。不落后就不會被限制甚至是淘汰了。
五、固定床氣化要想辦法先進起來
昌昱公司造氣技改設計研究所的任務是協(xié)助工廠搞好老造氣的節(jié)能技術改造,協(xié)助工廠搞造氣的新型富氧連續(xù)氣化。
中氮老造氣的愿望—降低煤耗
(一)煤耗高的原因分析
①上下氣道出口氣體及爐渣排出、夾套產(chǎn)汽溫度高,氣化火層熱管被帶出多。
②制氣時間利用率低,氣化劑到達氣化火層產(chǎn)品氣離開氣化火層過程時間長。
(二)降低煤耗的技術措施
①穩(wěn)定入爐煤塊、煤棒、煤球的質(zhì)量、主要是固定炭、灰熔點、入爐出粉率(較妥);
②入爐蒸汽控制外來總管壓力最為是過熱≥10℃,但應該≤20℃。
③縮短氣流進出火層時間,由工藝施工圖設計來保證管路和空程的最短)。
④選用啟閉迅速的液壓閥(由設備制造商來保證使用)。
⑤爐頂蓋板上送出上行氣,送進下吹蒸汽;中央風筒T字管送出下行煤氣,這些切斷閥最大限度接近氣化火層。(由施工圖設計來人保證)。
⑥優(yōu)化氣化火層的建立和使用(由設備采購和工藝施工圖設計來保證采用不停車加炭、不停車下灰、不停車清灰、自動測炭器探測炭層高低,DCS自動控制炭層位置,提高造氣爐穩(wěn)定有效的制氣時間利用率。
⑦采用新型均風爐篦,擴大氣化火層、氣化碳層、提高蒸汽分解率。
⑧DCS編入控制上氣道300-350℃溫度的自動控制操作軟件,確保上氣道溫度曲線平直,以求穩(wěn)定長效制氣(由設計保證)。
⑨循環(huán)時間合理設定(低炭份煤短循環(huán),高灰聳煤長循環(huán))。
⑩充份高效余熱利用除塵降濕采用一定旋風器換熱的,用40℃的冷脫鹽水直接將煤氣由300℃~350℃降到100℃-75℃入洗氣塔(由設計保證)。
特別希望大家理解以下幾點以便少走彎路:
①造氣爐產(chǎn)煤氣只在氣化火層,盡不能別讓氣化火層閑著,小氮比中氮好并不是因為爐型小。
②上氣道溫度的升降主要由O2進去的多少決定,不是由炭層的高低決定,因為炭的熱容量偏低,產(chǎn)氣量要服從煤耗少些這相要求,而不能只要高產(chǎn)不管煤耗。
③夾套只起保護內(nèi)筒鋼板不燒壞,保證爐內(nèi)責任不結疤塊的作用,不要靠它多產(chǎn)蒸汽,產(chǎn)高品位蒸汽,因為那只會提高噸氮煤耗。
④入爐蒸汽千萬不要用太過熱的蒸汽,只要進爐篦前不產(chǎn)生冷水就行,愈過熱愈不能保護爐篦,反而使灰渣帶出爐的溫度升高,容易易使爐蒸汽量不足,(指物質(zhì)量)
⑤單爐蒸汽總閥啟閉一定會產(chǎn)生蒸汽壓力被動,因為從無到一定量不可能很平穩(wěn),但蒸汽的補充靠容積是補不過來的,只能靠蒸汽壓力補充,即密度的補充。
2、新建造氣采用新型富氧連續(xù)氣化技術
昌昱公司造氣技改設計研究新推行的新型富氧連續(xù)氣化技術是融入昌昱公司造氣技改設計研究所開發(fā)的兩用爐及兩用爐工藝流程中的。是國家煤化工正之余異。
一,為什么固定層爐可以兩用?
兩用爐流程的開發(fā)是基于氧很高溫度(527℃以上)反主速度是依據(jù)化學反應不能達到的速度進行的,是極限值。固定床的溫度很特別,屬于梯級?氣化層炭最高溫度是原料的灰熔點,熔點點火層較薄,氣化層的過度層也不厚,其高溫源于熱輻射,溫度曲線較平,是四次方函數(shù)方程,過渡層以上的墊熱炭層溫度來源于熱氣流的對流含熱,溫度曲線較陡,是對數(shù)函數(shù)方程,氣化有效利用的高溫炭層厚度不由氣化劑輸入速度控制,氧化反應和還原反應,進行的速度差距有10的幾次方數(shù)差級。這就是兩用爐開發(fā)的原理,這使得氣化火層既可以讓O2先進去建立起來,后送進氣化劑還原,也可以讓O2和氣化劑同時進去,即使這樣,O2同樣可以先于氣化劑使用氣化火層而建起氣化火層。
2 昌昱兩用爐工藝的設備本身及配置特點是什么?
兩用爐是對間歇爐在安全、高產(chǎn)、低耗、環(huán)保、工業(yè)衛(wèi)生五個方面技術上的更進一層次。
造氣爐本體:
⑴夾套低和加焦器均通滅火氣稀釋煤煤性混合氣,保證爐上下安全;
⑵爐篦是面布風,勻松渣,高擋板,寬存腔型專業(yè)固定床兩用爐爐篦,它沒有在爐篦表面爬著象灰渣大塊一樣的灰筋,但它有能讓灰渣層松到的結構裝置。
⑶自動測炭層,控制炭層高度,不停車自動加炭。
⑷爐體的所有進出氣口閥門都近爐安裝;
⑸爐頂及加炭口管,上氣道出氣口都是特殊設計的隔熱耐強鑄鋼管;
⑹氣化火層及其上限位,下限位都進行溫度監(jiān)測;
⑺整體式灰盤,內(nèi)外灰道全速密封,滾珠盤雙層密封;
⑻內(nèi)帶導向板以中壓夾套,在氣化火層熱量盡量少,受損失前提下,提高蒸汽的生產(chǎn)量以滿足一些廠造氣自給的要求;
⑼加些入爐前的篩分裝置,爐前篩下粉回送型煤工段;
⑽可不間斷生產(chǎn)情況下進行自動排灰,可以按工廠主人意愿合理設計水力排灰,埋刮板排灰,皮帶送灰;上下位座板閥鎖氣排灰,上下位盤形閥鎖氣排灰,上下位閘板閥或各種組合閥鎖氣排灰。
除塵設備:
⑴設計流管下的較低中主管氣速,確保間歇氣化吹風煙氣有效的除塵效率,同時讓連續(xù)氣化也有較為除塵效率。
⑵裝有不間斷個生產(chǎn)的自動排灰裝置(間歇制氣的上下位鎖氣閥,連續(xù)制氣的水封式水力沖灰)
換熱設備:
⑴單爐配一臺換熱器,設計的換熱器已無在確保煤氣送洗氣塔時的溫度≤100℃前提下,也能保證單爐自產(chǎn)蒸汽過熱達到230℃,1.4at,進行熱功轉(zhuǎn)換乏氣170℃回造氣爐氣化(滿足工人自己的意愿)。
⑵一臺造氣爐系統(tǒng)只設置一個汽包。
洗氣塔:
進小有專業(yè)循環(huán)水進濾器
布水用專業(yè)不堵噴頭
塔內(nèi)氣速≤8m/s(30℃進水)
煤氣在塔內(nèi)停留時間≥20秒
造氣專用油壓大閥
設計計算好合適的缸徑和桿徑的匹配,使驅(qū)動油壓盡不能最低,兩桿對中,填函隔熱,閥體特殊隔熱,閥桿潤滑均有獨到措施。
⑶昌昱兩用爐工藝特點—新型富氧連續(xù)氣化技術開發(fā)應用已經(jīng)說過了,這里講昌昱兩用爐新型富氧連續(xù)氣化技術的開發(fā)應用情況。
講昌昱兩用爐新型富氧連續(xù)氣化技術的開發(fā)應用情況:
1、關于富氧的概念:
所有雜志上報紙上會議上人出講的富氧指富氧空氣,即其成份為50-60%氧40-50%的N2的混合氣。
昌昱研究的富氧氣化指的是純氧+氣化劑(蒸汽、CO2氣)
人們把混合氣叫純氧氣化,其實只有最終產(chǎn)品是氧才用氮,而且補氮對空分凝的單位來講是件容易的事,根本沒有必要先配成富氧再加氣化劑,氮化造氣爐內(nèi)只移熱在整個流程一多耗動,配富氧空氣完全沒有必要。因為沒有固定標準,講清楚能聽懂意思也就是了。
2、富氧空氣+蒸汽(常壓)
爐上溫度 CO2 CO+H2
燒粉煤的平頂山化肥廠 450-500℃ 17.3% 71%
燒塊煤的晉開化肥廠 400-500℃ 16-17.8% 67-68%
燒煤球的三明化肥廠 500℃ 18-20% 67-68%
燒焦炭的66鹽廠 13.5% 72.5%
燒淮南塊煤淮化 13.5% 72.2%
3、純氧+煤氣連續(xù)氣化的在運行廠(加壓)
煤無煙煤同西大化魯奇爐 26.5% 63.6%
云南解放軍化肥廠魯奇爐
4、純氧+CO25(1:2配比)連續(xù)氣化的在運行廠(常壓)
CO2 CO+H2
山東國泰 30% 65%
河南順達 29% 68%
河北建滔 29% 67%
目前尚無純氧+H2O連續(xù)氣化的在運行廠
昌昱造氣技改設計研究所正設計純氧+H2O常壓連續(xù)氣化的工藝裝置。
昌昱造氣技改設計研究所已創(chuàng)造好條件設計開發(fā),只有(蒸汽+純氧)上吹和蒸汽下吹兩個階段的送順流連續(xù)(純氧氣化劑)制氣工藝。
當然上述工藝都是在昌昱兩用爐技術基礎上開發(fā)的,已申請多項專利的。
杜始南(設計所總工)15979006423
解 偉(銷售副總) 13657088181
二零零九年九月福建三明會議