富氧连续气化试验总结

42化肥工业第40卷第2期富氧连续气化试验总结杨晓勤,古永红(湖北宜化集团有限责任公司湖北宜昌 443000)摘要简要介绍了富氧连续气化技术的特点、 工艺流程、主要设备以及富氧气化炉的操作要点，并提出了设计中需要注意的事项。富氧连续气化试验结果表明:富氧气化炉的吨氨煤耗在1.41左右,产气量比间歇气化炉提高50%以上,废热锅炉和夹套所产蒸汽基本能自给。关键词富氧气化 炭层控制上行煤气温度 试验Sum-Up of Experiments on Continuous Gasification with Oxygen-Enriched AirYang Xiaoqin, Gu Yonghong(Hubei Yihua Group Co., Ltd.Hubei Yichang 44000)Abstract A brief introduction is given to the continuous gasification technology with oxygen-enriched air, its special features，technological process，main pieces of equipment and main points inthe operation of the gasification with oxygen- enriched air, and points for attention are mentioned in itsdesign. The experimental results indicate that the gasifier consurmes about 1.4 t of coal per ton ofammonia, its gas production is over 50% higher than that of the batch coal gasifier, and the steamfrom the waste heat boiler and the jacket is basically self-suffcient.Keywords gasification with oxygen-enriched air carbon layer control upgoing gas temperatureexperiment越高,对纯氧的消耗量也越高。由于需要消耗氧1富氧连续气化技术特点气,因此,富氧连续气化技术实施的关键在于能否富氧连续气化和间歇气化技术均属于常压固获得稳定、经济的富氧源。湖北宜化集团有限责任定层气化,前者是以纯氧、富氧空气和水蒸气为气公司通过对国内采用富氧连续气化技术的河南平化剂同时从炉底进人,所产煤气由炉顶引出;后者顶山、安徽准化,福建三明3家化肥企业的考察:富是以空气和水蒸气为气化剂，由空气吹风和水蒸氧连续气化所需的氧浓度一般在 55% ~60% (体气上、下吹交替制取半水煤气。积分数);对于φ2 740,φ 3000和φ 3300 mm煤与间歇气化技术相比,富氧连续气化技术具气炉,富氧空气流量在2 000 ~4 000 m'/h;这有如下特点:工艺流程及生产操作大为简化,安全3家企业全部采用深冷法制氧,河南平顶山的制性也得以提高;由于没有吹风阶段的大流量空气氧能力是6500 m'/h,安徽淮化利用与德士古水通过床层,炭层中的气体流速大幅降低,因而可以煤浆气化装置配套的28 000 m'/h空分装置所产使用粒度较小的原料煤,灰渣含碳量也较间歇气的部分氧气,福建三明是利用附近钢铁企业的氧化技术的低,气化反应区温度稳定,气化强度可比气(5 300 m'/h)。由于富氧连续气化对氧气的浓间歇气化提高50%以上;不存在间歇气化工艺中度要求不高,因此可考虑采用变压吸附制氧。阀门频繁切换的问题,从而大大延长有效制气时2富 氧连续气化工艺流程及主要设备间,使气化强度及单炉气化能力大幅提高;可充分利用原有的常压固定层气化炉,投资增加不大。2.1富氧连续气化工艺流程一般氧气纯度越高,气化强度越大,气化效率湖北宜化双环公司富氧连续气化试验装置是2013年4月杨晓勤等:富氧连续气化试验总结43在原间歇气化炉的基础上改造而成。气温度将迅速升高。汽氧比失调时,也易引起上来自空分装置的4.0MPa纯氧减压至25kPa行温度波动,此时应根据煤气成分分析结果进行后进人纯氧缓冲罐,然后进人富氧缓冲罐,与来自调节。上行煤气温度超标时,若煤气中有效气含罗茨风机的25kPa空气混合,富氧空气中含氧体量高、二氧化碳含量低,说明氧过量,需要增加蒸积分数控制在55% ~60%。富氧空气经管道进汽用量;若有效气含量低、二氧化碳含量高,说明人气化剂混合罐,与来自蒸汽缓冲罐的蒸汽混合蒸汽过量,需减少蒸汽用量或增加氧用量。在实后由炉底进人气化炉,所产半水煤气由炉顶引出，际操作过程中,也可以通过调节加煤量来控制上然后依次经过旋风除尘器废热锅炉后进人煤气行煤气温度,但必须优先保证炭层高度。总管。此后在进行以新疆块煤为原料的富氧连续(3)经多次试验，富氧连续气化所产煤气中气化试验时,在废热锅炉后增设了喷淋式单炉洗的有效气体积分数最佳范围为62% ~68%。当气塔。有效气体积分数低于62%时，说明炉内气化层温2.2富氧连续气化试验装置主要设备度较低,蒸汽用量也会偏高,经济性较差;当有效(1)富氧气化炉是由常压间歇气化炉改造而气体积分数超过68%时,炉内温度过高,极易引成,富氧空气与蒸汽混合后并人炉底三叉管,经鼓起结疤,炭层高时也容易引起挂壁。风箱进入炉内。因上行煤气温度高,- -旦有红炭落入灰仓,接触富氧空气后极易剧烈燃烧,能快速4富氧连续气化试验结果将灰仓烧红,因此气化炉炉顶、上行管道、炉底灰湖北宜化双环公司分别对贵州煤煤棒、山西仓、鼓风箱均要求涂抹耐高温浇注料。煤煤棒、宁夏煤煤棒、内蒙古机焦块、内蒙古焦粉(2)湖北宜化双环公司富氧连续气化试验装煤球等进行了富氧连续气化试验,并与间歇式煤气置利用与Shell粉煤气化装置配套的空分装置多发生炉进行了对比。其中,贵州煤煤棒分析结果、余的纯氧,新建富氧气化炉时需配套相应的制氧试验控制参数试验结果对比分别见表1和表2。装置。表1贵州煤煤棒分析结果/% (质分数)(3)富氧连续气化需设置废热锅炉，以回收水分灰分挥发分固定碳硫灰熔点Tz/心高温煤气的显热。湖北宜化双环公司富氧连续气6.25.060.4 1.21 300化试验装置新增废热锅炉的蒸发面积和过热面积表2贵州煤煤棒试验控制参 数、试验结果对比分别为400 m2和20 m2 ,出废热锅炉半水煤气温度180~220 C。项目富氧连间歇气化续气化3富氧气化炉操作要点富氧空气流量/(m'●.h-' .标态)2 500~3 000富氧空气含氧体积分数/%50-60富氧气化炉操作的要点是稳定炭层高度和控单炉蒸汽用量/(1.h-1)5.564.13制上行煤气温度。灰渣残碳质量分数/%10.019.2(1)由于富氧连续气化入炉气化剂中的氧浓煤气中含( Co + H2 )体积分数/%65.264.0度高,极易出现结疤或挂壁现象,因此必须严格控出口煤气中含N2体积分数/%15.823.5制氧流量及炭层高度。炭层高度主要通过加煤量出口煤气中含CO2体积分数/%和下灰量来调节,调整合适的加煤时间和炉条机废热锅炉蒸汽产量/(.h-)日耗煤量/t82.768.82.24转速,既要注意炉底灰仓温度及下灰灰渣状况,防单炉产气量/(m'●h-' ,标态)8544止气化层下降过快或上移,还应根据所用原料煤单炉产气量可供产氨/(1.h1)2.44的灰熔点,合理制定指标，以控制适宜的炭层高吨氨煤耗/t1.41度,提高发气量。吨氨蒸汽耗/t2.282.04(2)引起上行煤气温度超标的因素主要有氧吨氨总氧耗/(m' ,标态)6693. 202负荷变化、汽氧比、气化层上移等。当富氧气化炉吨氨耗空分装置来氧/(m3 ,标态)538氧负荷增大时,若蒸汽用量没有相应增加，上行煤吨氨废热锅炉产汽量/:0.9244化肥工业第40卷第2期试验结果表明:富氧气化炉的吨氨煤耗在考虑上行煤气管道及旋风除尘器的设备材质,最1.4t左右;采用同种原料煤时,富氧气化炉的产好能耐700 C高温;炉顶应采用耐火砖+隔热气量比间歇气化炉提高50%以上;稳定运行时,层+保温层的处理。废热锅炉和夹套所产蒸汽基本能自给。(2)设计富氧气化炉时,最好能在现有间歇气化炉的基础上增大高径比，同时增加夹套高度,从设计注意事项而增高气化层厚度、加大发气量,并有效降低半水(1)富氧连续气化时，上行煤气温度高,试验煤气中CO2含量。气化新疆块煤时，因其活性好、过程中曾多次出现旋风除尘器和造气炉大盖焊缝炭层高度控制得较低,无法降低煤气中CO2含量。漏气着火。因此,在设计富氧气化炉时，需要特别(收稿日期2011-12-05 )000000w DD《0oo. s >000 D D D力1000000 1< 0000000004000(上接第25页)符合。工艺技术成熟，肥效较为显著;产品养分释放速率控失氮肥的肥效检验方法采用水中溶出率比树脂、硫磺等包膜型尿素相对要快,适合于大田法。由于水是- -均相体系,而土壤是由固、液、气.作物;在土壤中能均衡营养,做到大田作物前期、三相组成的非均一-体系，土体内强烈的物理、化中期、后期不缺肥;遇水自组装成絮状海绵体,可学、物理化学和生物学过程必然影响肥料中养分疏松土壤,增强土壤保水性能，改善土壤结构;肥的释放和释放的养分在土体内的各种转化过程，料利用率提高11%~22%,作物产量平均提高在种植作物的情况下,还受植物根系吸收养分的10% ,同时可提高作物品质。影响。因此,以水中溶出率法来评价控失氮肥释鉴于目前尚无控失氮肥国家标准、行业标准，放特性和肥效期通常与实际情况相差甚远。为了保证产品质量及其指标，维护生产者、经营者努力方向.和消费者的合法权益,结合生产实际情况，参照安徽省地方标准《控失性肥料》,制订了《控失氮肥》为了降低控失氮肥生产成本和解决各类大田企业标准,其主要质量指标见表1。作物所需氮素的纵向平衡问题，今后从以下几个表1控失氨肥主要质指标方面进行研究与应用:①促进控失技术的开发和项目1型I型应用，研发新的控失材料,以制造成本更低、效果总氮(N,以干基计)/%(质量分数)≥20.0 ≥30.0 ≥40.0更好、无毒无害、易降解的环保型缓释材料;②优缩二尿/%(质量分数)≤1.5 ≤1.5 ≤1.5化养分释放或控流失模式，解决各类作物所需氮酰胺态氮/% (质量分数)16.0 22.0 36.0素的纵向平衡问题;③完善控失氮肥释放行为特铵态氮/% (质量分数)4.0征的快速检测方法并规范质量标准,以促进和保CI”/%(质量分数)≤7.0≤20.0 ≤7.0证工业化产品的质量控制,便于各相关方对产品水分/% (质量分数)≤1.5≤1.5 ≤1.5质量的监督控制。粒度( 2.00 ~4.75 mm)/%(质90量分数)参考文献养分控失率/%≥50≥50_ ≥50[1] 陈同斌，曾希柏,胡清秀.中国化肥利用率的区域分异[J].注:1)I型、I1型和m型产品是由熔融尿素加一-定量化肥养分控地理学报,2002(5):531-538.失剂及氯化铵或硫酸铵制成;2] 吴跃进. 杨惠成，余增亮.“控失化肥”示范应用效果及机理2)a-含量为型式检验项目,皿型产品应在包装袋上标明“含氯”;研究综述[J].安徽农学通报,2007(24) :22-24.3)水分含量为出厂检验项目;[3] 余立祥,卞坡,吴跃进， 等.化肥"控失"对作物氮素农学利4)养分控失率为型式检验项目。用率的影响[J].安徽农学通报,2007(24):25-26.水溶解试验:取10 g试样于250 mL烧杯中，[4] 王桂芩 ,马友华,江云,等.凹凸棒土在土壤改良和新型肥料加100 mL水,在15~20 C下静置2 h,若仍保持开发上的应用[J].磷肥与复肥20(83)77-78-絮状颗粒,搅拌后呈黏稠状的絮状海绵体，即为(收到修改稿日期2013-01-10)