固定床造氣爐技術(shù)改造及新型煤氣化技術(shù)在我公司的應(yīng)用

1、1固定床造氣爐技術(shù)改造及新型煤氣化技術(shù)在我公司的應(yīng)用固定床造氣爐技術(shù)改造及新型煤氣化技術(shù)在我公司的應(yīng)用王中剛秦喜科山西豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司臨猗分公司摘要：摘要：在目前我國天然氣、油、無煙煤價格較高的情況下，合成氨原料路線改造勢在必行。豐喜集團(tuán)臨猗公司在優(yōu)化固定床造氣工藝的同時，積極探索、實(shí)踐新型煤氣化技術(shù)，特別是加壓循環(huán)流化床氣化技術(shù)的建設(shè)實(shí)施將有力提升我國煤氣化技術(shù)水平，對實(shí)現(xiàn)合成氨原料煤本地化具有重大意義。1.1.氮肥企業(yè)原

2、料煤本地化勢在必行氮肥企業(yè)原料煤本地化勢在必行我國有豐富的煤炭資源，煤炭是我國的主要能源之一。在煤炭利用技術(shù)中，煤氣化是煤炭能源轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)技術(shù)，也是煤化工發(fā)展中最重要、最關(guān)鍵的工藝過程之一。國內(nèi)中小氮肥企業(yè)提供了氮肥供應(yīng)總量的75％以上，對于氮肥行業(yè)，尤其中、小氮肥廠來說，煤氣化技術(shù)對其生存和發(fā)展關(guān)系尤為密切。目前全國80%的中小化肥企業(yè)采用固定床氣化爐制氣，原料是山西晉城、陽城的無煙塊煤和焦炭，不僅效率低、污染大，而且煤炭運(yùn)輸困難，價

3、格很高。采用Shell、Texaco等先進(jìn)的氣化技術(shù)是擴(kuò)大原料煤種、降低環(huán)境污染的重要方法，但是這些煤氣化的專利技術(shù)基本都掌握在國外大公司的手中，引進(jìn)這些技術(shù)必須支付昂貴的專利費(fèi)。這不但需要大量的外匯，而且給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。如何根據(jù)我國國情解決中小氮肥企業(yè)煤氣化技術(shù)的規(guī)模升級，實(shí)現(xiàn)原料煤本地化已迫在眉睫。2.2.固定床造氣爐現(xiàn)狀及改造情況固定床造氣爐現(xiàn)狀及改造情況山西豐喜集團(tuán)創(chuàng)立于1998年6月，是一個集化肥、化工、化工機(jī)械制

4、造于一體的國家大型一類企業(yè)，是山西省最大的氮肥生產(chǎn)企業(yè)之一。臨猗分公司是豐喜集團(tuán)的核心企業(yè)，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已形成年產(chǎn)合成氨40萬噸、尿素60萬噸、甲醇15萬噸、復(fù)混肥5萬噸、液體CO20.5萬噸、編織袋1000萬套的裝置規(guī)模。臨猗分公司現(xiàn)有三個合成氨廠，總共25臺固定床間歇式氣化爐，其中φ2600系列18臺，φ2400系列7臺。造氣原料以陽城、陽泉無煙塊煤和粒度煤為主，年消耗無煙煤50余萬噸，其中含沫量（8mm）約20%，每年約1

5、0萬噸，因粒度太小而無法在固定床氣化爐上使用，目前外售。近幾年來，我廠投入大量資金進(jìn)行技術(shù)改造，先后完成了皮帶機(jī)輸煤、自動加焦、尋優(yōu)微機(jī)、DCS尋優(yōu)系統(tǒng)、造氣爐擴(kuò)徑等改造，對降低消耗、改善操作環(huán)境起到了重要作用。2003年來，我公司規(guī)范煤炭采購渠道，對入爐煤精挑細(xì)選，嚴(yán)格貫徹“精料、連運(yùn)、降耗”六字方針，白煤消耗呈不斷下降趨勢。2005年臨猗公司生產(chǎn)合成氨41萬余噸，白煤單耗為1238kgtNH3。2.12.1尋優(yōu)微機(jī)改造尋優(yōu)微機(jī)改造固

6、定床造氣爐的穩(wěn)定性是決定煤耗高低的根本，但決定爐況穩(wěn)定性的外界因素多而不穩(wěn)，爐內(nèi)的燃燒及氣化狀況極其復(fù)雜，單純依靠傳統(tǒng)的程序控制達(dá)不到滿意的效果，往往是操作工靠經(jīng)驗(yàn)來維持或處理非正常爐況。如何通過現(xiàn)代化的儀控手段和模糊控制理論實(shí)現(xiàn)爐況的自調(diào)節(jié)、自適應(yīng)是造氣人多年的夢想。從1999年始，我公司經(jīng)考察決定使用湖南儀峰優(yōu)化控制技術(shù)有限公司開發(fā)的造氣尋優(yōu)微機(jī)。2001年在12萬ta合成氨造氣系統(tǒng)上首先使用了LYJ型DCS控制系統(tǒng)，隨后二三分廠也

7、利用大修改造機(jī)會實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品升級換代。該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了普通DCS具有的數(shù)據(jù)顯示、存儲、查詢等功能，3洗氣塔出口煤氣溫度由改造前的55℃降至降至40℃左右。各爐夾套自產(chǎn)蒸汽與聯(lián)合過熱器軟水加熱段所產(chǎn)蒸汽經(jīng)蒸汽過熱器過熱后，溫度由改造前的130℃增加至190℃左右，帶水現(xiàn)象基本杜絕。此次改造后，單爐發(fā)氣量提高了8001000Nm3h，平均產(chǎn)氣量達(dá)到8000Nm3h，供氣狀況明顯改善，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。以下是2004年投運(yùn)后部分月份的白煤單

8、耗：年月份7月8月9月10月11月白煤單耗(KgtNH3)127712631240123812252005年三分廠生產(chǎn)合成氨15.7萬噸平均煤耗1243KgtNH3。3.3.新型煤氣化技術(shù)的應(yīng)用新型煤氣化技術(shù)的應(yīng)用多年來，我公司一直跟蹤最新煤氣化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況。結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源狀況和本廠實(shí)際，制定了“多種氣化技術(shù)并舉，實(shí)現(xiàn)原料煤本地化”的發(fā)展規(guī)劃。2003年4月，我公司引進(jìn)江蘇理工大學(xué)王同章教授的專利技術(shù)—間歇式流化床粉煤氣化爐技術(shù)，

9、邁出了使用新型煤氣化技術(shù)的第一步。該氣化爐以28mm的粉煤為原料，以空氣和水蒸汽為氣化劑，通過吹風(fēng)、制氣兩個階段交替運(yùn)行進(jìn)行制氣，年可消化無煙沫煤3萬噸，增產(chǎn)合成氨1.5萬噸。后因塊末煤的差價縮小等原因暫緩建設(shè)。2004年7月，我公司向國家發(fā)改委申報(bào)了“合成氨原料路線改造項(xiàng)目”，使用國內(nèi)自主開發(fā)的加壓流化床粉煤氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氨，在國內(nèi)首批獲得了國債專項(xiàng)資金支持。3.13.1氣化壓力的確定氣化壓力的確定我國自行開發(fā)的灰熔聚流化床氣化工業(yè)

10、示范裝置2002年成功示范后，多家企業(yè)相繼使用該技術(shù)進(jìn)行了改造。實(shí)踐證明該技術(shù)具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)、氣體成分較好、碳轉(zhuǎn)化率較高、裝置經(jīng)濟(jì)性較好等特點(diǎn)，但常壓裝置存在生產(chǎn)強(qiáng)度低、能力規(guī)模小、相對投資高、壓縮功耗大等不利因素，對現(xiàn)階段我國氮肥企業(yè)眾多的0.8MPa變換而言，對1.0MPa氣化爐進(jìn)行工業(yè)化示范更具推廣意義。1.0Mpa粉煤氣化不僅原料煤的來源范圍寬，單爐生產(chǎn)能力大，而且可去掉羅茨機(jī)，降低氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)負(fù)荷，電能消耗降低40％，節(jié)能降

11、耗顯著。僅節(jié)電一項(xiàng)，就比常壓裝置節(jié)電2／3。在當(dāng)前我國“煤電油運(yùn)”日趨緊張的形勢下在高能耗的氮肥企業(yè)實(shí)施該項(xiàng)目具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。3.23.2加壓循環(huán)流化床粉煤氣化技術(shù)水平及開發(fā)現(xiàn)狀加壓循環(huán)流化床粉煤氣化技術(shù)水平及開發(fā)現(xiàn)狀陜西秦能天脊科技有限公司通過自主開發(fā)，借鑒國內(nèi)外加壓氣化裝置的成功經(jīng)驗(yàn)，目前已就加壓（1.0Mpa）氣化工藝中的加煤、排渣、高溫除塵、深度除塵等關(guān)鍵工業(yè)化技術(shù)取得較為理想的解決方案。1.0Mpa氣化工藝設(shè)計(jì)包已于200

12、4年5月28日在西安通過了專家論證。該成果的最大特點(diǎn)是技術(shù)水平高、投資成本低，投資僅為引進(jìn)購買國外同類煤氣化技術(shù)的50％，且設(shè)備完全國產(chǎn)化。論證會專家組對1.0MPa加壓氣化爐的鑒定意見認(rèn)為：該工藝設(shè)計(jì)包是根據(jù)國內(nèi)外煤氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合中國國情而開發(fā)的具有國際先進(jìn)水平、可與國外先進(jìn)煤氣化技術(shù)相競爭的新一代煤氣化技術(shù)。3.33.3加壓工業(yè)示范裝置的關(guān)鍵技術(shù)加壓工業(yè)示范裝置的關(guān)鍵技術(shù)為適應(yīng)06mm不均勻煤粒的連續(xù)加料要求，本裝置采用鎖斗