降低原料煤消耗的几点措施

黑龙江倍丰农资集团宁安化工有限公司是以恩德炉为气化炉以褐煤为原料煤生产合成氨及尿素的企业。原料煤消耗占尿素生产成本的35%左右。降低原料煤消耗对于目前竞争愈演愈烈的氮肥行业来说尤为重要。下面是我公司近几年降低原料煤消耗的几点措施。

一、原料煤储存与加工

1. 储存

我公司生产用原料煤全部是来自内蒙东北部的褐煤。全水分在33%左右, 外水分在18%左右。每增加2%水分, 煤热值就会下降100大卡。原料煤中水分入气化炉后会成为蒸汽, 并且要达到980℃左右, 消耗了热量、增加了煤耗。因此, 降低入气化炉原料煤中的水分是降低原料煤消耗的有效手段之一。据考察, 以恩德炉为气化炉的厂家, 多采用原料煤入炉前全烘干或部分烘干工艺。原料煤烘干作用有两个, 一是降低原料煤水分降低消耗, 二是防止因原料煤过湿在储煤仓中蓬煤而影响生产 (多发生在东三省冬季) 。我公司虽有原料煤烘干系统, 但运行过程中存在烘干系统粉尘带出物过多、粉尘爆炸危险、环境污染等弊端, 加之消耗一定量的烟煤, 人力物力投入又比较大, 综合运行费用大大高于原料煤不经过烘干直接入炉的费用。但为了降低入炉原料煤水分, 我公司采取了加大原料煤库存量 (两个半月生产量) , 利用风干及褐煤自身发热特点, 将原料煤中水分大幅度降低, 这样既满足了生产要求, 也在很大程度上减少了因水分带来的原料煤消耗增加的问题。另外, 为防止冬季恩德炉储煤仓蓬煤现象, 采取了料仓保温及原料煤增温措施, 运行效果良好。

2. 加工

加大入炉煤粒度。我公司恩德炉工艺生产半水煤气是在2006年投入运行的。截止2011年5月, 一直采用当地 (牡丹江东宁) 长焰煤作为原料用煤。但煤中外在水分一直过高 (30%左右) , 灰分在40%左右, 吨尿素消耗在2000kg左右, 并且设备磨损严重、污水煤泥处理负荷过大。自当年6月份起, 我公司原料煤改为褐煤。与东宁长焰煤相比, 褐煤具有外在水分低、灰分低 (13%左右) 的优点。在生产中, 因水分、灰分消耗的热量自然比长焰煤少得多, 因此, 消耗也低得多 (转为褐煤生产后, 吨尿素耗原料煤降为1800kg) 。但转为褐煤生产后出现了发生炉料层过低不易维持的现象。具体原因分析:褐煤灰分低、机械强度及热强度低、细小颗粒重量小易随煤气带出, 也造成了消耗较高。为解决这一问题, 在原料煤加工上, 在不影响气化炉流化效果前提下, 将一级震动筛及粉碎机分离筛筛网加大, 由原来10mm改为20mm, 增加了原料煤入气化炉粒度。经过运行实践, 达到了预期效果。

二、提高富氧浓度

2011年10月份之前, 我公司配套气化炉生产半水煤气的空分装置能力为7500m3/h。随着生产负荷的增加, 氧气产量已不能满足生产需要。为了保证煤气产量, 只能采取增加空气量降低富氧浓度的办法, 富氧浓度仅维持在75%左右 (系统未加量前为保证气化炉流化状态也维持在75%左右) 。富氧浓度低, 有两方面弊端, 一是半煤气有效气体含量低, 二是原料煤消耗高。原因带入气化炉的氮气量过多, 稀释了有效期含量;另外, 富氧浓度低原料煤燃烧不充分, 再者, 对气化反应来说, 氮气是无效气体, 但氮气在气化炉内温度由150℃ (富氧空气预热器后) 上升到到980℃会吸收热量, 消耗部分原料煤;同时, 过量氮气的加入, 也会增加气化剂总量, 导致入炉气化剂流速加大, 气化炉带出物增加, 消耗偏高。为满足生产需要, 解决以上问题, 我公司于2011年初新上一套2000m3/h的空分装置, 并与当年11月份并入生产, 富氧浓度由原来75%提到98% (氧气全利用) 。运行实践证明, 富氧浓度的增加, 即提高了煤气中的有效气成分, 又降低了原料煤消耗。

三、恢复高温除尘

我公司恩德炉工艺中, 在废热锅炉前设有两级除尘, 依次为旋风分离器、高温除尘 (分离后的高温煤尘回流到气化炉内, 起到维持气化炉内热量平衡及降低消耗的作用) 。其他厂家只有旋风分离器一级除尘。原因是设计之初考虑到东宁产长焰煤灰分含量高, 带出物多, 因此增加一级除尘, 起到多回收热量的目的。但在运行过程中, 出现回流物过多, 气化炉排灰系统负荷过大, 料层过高影响流化的现象。后将二级除尘 (高温除尘) 隔离, 以上问题得以解决。自改用灰分含量低的褐煤为原料煤后, 则出现了相反的现象, 因此, 为进一步优化工艺、降低消耗, 我们将隔离出去的二级除尘恢复。经过运行, 气化炉炉况进一步稳定, 原料煤耗进一步降低。

四、铜洗再生气回收

我公司铜洗再生气量在800m3/h, CO含量70%, 对于合成氨生产来说, 有很高的回收利用价值。系统加大负荷之前, 因考虑恩德炉负荷较低, 为避免流化状态差的问题, 再生气没有回收。2012年, 我公司新上铜洗再生气氨回收系统, 降低再生气中氨含量, 达到回收要求后直接将这部分气体回收至脱硫罗茨风机进口。经过运行测试, 因再生气回收, 吨尿素原料煤消耗降低40kg左右。

通过以上几点措施的事实, 我公司原料煤消耗由吨尿素1800kg下降到1650kg, 为公司节能降耗起到了积极作用。

摘要：从原料煤的储存加工、回收设备改良应用及工艺废气回收几个方面介绍了以褐煤为原料降低恩德炉流化床制气的消耗措施。

关键词：褐煤,加工,回收,降耗