中煤龙化化工公司气化炉技术改造及未来发展趋势

一、煤气化技术的发展前景

煤气化作为煤化工的基础技术和产业链中的龙头装置, 从投资、可靠性和技术难度看, 对整个产业链影响很大[1]。目前中国的煤气化技术市场, 多种技术各领风骚, 竞争激烈。巨大的技术市场需求为自主技术的工业化应用创造了良好的政策、资金、人才、资源环境, 为煤气化技术的多元化、快速发展创造了较好的条件。国外引进技术凭借其技术、资金等方面的优势, 大力扩大市场份额;国产技术大多是产、学、研合作的产物, 有良好的研究、试验条件和产业化基础, 又具有投资低、技术转让费低的特点[2,3,4,5]。煤气化炉的发展则是目前煤气化基础技术和产业链的的核心, 很多地区的生产能力与技术水平受制于其使用的老式气化炉, 因为企业加强自主创新能力, 促进煤化工产业稳定发展, 其中核心就是促进气化炉改进。

二、中煤龙化化工公司简介

中煤龙化化工公司是国家大一型企业, 采用先进的PKM气化炉加压气化技术和设备, 利用依兰煤矿长焰煤生产城市煤气, 供哈尔滨市工业, 商业, 居民等用户, 同时采用前苏联ICI甲醇合成技术, 联产甲醇.目前甲醇是目前发展较快的大宗化工产品, 纪烯烃和芳烃之后排名第三的基本有机化工原料, 世界年产量约3000万吨, 国内年产量约300万吨。

三、煤气化技术的发展历程

国外煤气化技术从1780年就开始发展, 其主要目的为生产燃料气, 移动床气化是最早发展的煤气化技术, 将空气, 水蒸气作为气化剂, 原料为块状煤, 渣体固态排放, 生产发生炉煤气。1880年德国设计了世界上第一台常压移动床空气间歇气化炉, 1913年被美国气体公司改革成UGI炉。UGI炉是以焦炭为原料, 用间歇气化制水煤气或半水煤气。第一次世界大战后, 为了满足合成原料气的需要, 1926年, 第一代流化床Winkler气化炉实现工业化应用。1939年移动床加压气化鲁奇炉实现工业化应用。1952年第一代气流床气化K-T炉实现工业化应用[6]。

鲁奇气化法是中国最早引进和实现工业化应用的技术。1974年, 中国云南解放军化肥厂以当地贫煤为原料采用鲁奇炉制合成氨原料气, 气化炉直径2。72 m、压力约2.2MP。1987年, 山西化肥厂以褐煤为原料1000t/a合成氨装置引进4台直径为3.8 m的MARK-IV型鲁奇炉, 操作压力为3.1MPa, 气化能力约1650吨/日。

四、针对鲁奇炉的技术改造

中煤龙化化工公司结合自身生产特点, 对传统的鲁奇工艺进行了大胆的改进, 取消了早期鲁奇炉的内衬砖.燃料直接与水夹套内壁相接触, 避免了在较高温度下衬砖壁挂渣现象, 造成煤层下移困难等异常现象, 另一方面, 取消衬砖后, 炉膛截面可以增大5%~10%左右, 生产能力相应提高。2005年为扩大气化炉生产负荷, 经过论证调研, 气化炉布煤方式由钟罩式外布煤改成直筒式内布煤后, 扒掉炉内保温砖层, 减少炉内煤焦挂壁, 增加炉内横截面积, 提高生产负荷。扒掉耐火砖后, 夹套高压冷却水消耗增加, 冷却能力不足。我厂通过技术改革加粗给水管路, 高压供水以增加流速, 同时保证循环供水, 确保生产能力大幅提高, 增加水压后, 各气化炉夹套水充足供应, 保证有足够的冷却能力通过汽化带走汽化炉因取消保温层后多余的能量。

二是合理降低气化炉生产汽氧比, 提升反应温度以便减少粗煤气中水分夹带量, 同时由于反应温度上升, 气化能力气化反应速度加快, 增加水蒸气的分解率此处改进不但节约了蒸汽消耗, 而且减少了煤气水的产量, 减少了含酚废水焦油排放量, 实现技术优化, 积极相应国家的节能减排战略。

各种煤种的汽氧比变动范围一般为:褐煤约为6-8烟煤为5-7无烟煤为4.5-6。最初按照设计, 试烧我公司原料煤4000吨, 试烧后得出最佳气氧比为5:1, 通过技术更新在将气化炉内保温砖层扒掉后, 我厂通过查找资料和多次试验确定在氧负荷3000Nm3/h时, 自产蒸汽量已达到5.3t/h随着气化炉负荷的增加自产蒸汽量还有增加, 做出了技术改造和调整, 在保证气化炉燃烧层最高温度低于灰熔点不结渣的情况下, 尽可能维持较低的汽氧比。汽氧比由原来设计的5.0~5.2降到现在的4.5~4.7左右, 改变FF006报警点为H14.3、H24.0 (原设计为:H14.8、H24.5) , 减少蒸汽消耗和煤气水的产量, 降低了酚水焦油排放量, 减轻了回收工段处理酚水焦油的压力, 做到了节能减排。目前国内使用类似我公司气化炉为鲁奇加压固态排渣气化炉, 。汽氧比均在5:1以上。灰样呈灰色, 残碳量在8%以上。我公司降气氧比后, 灰样曾黄色, 灰中残碳明显减少。残碳量大约在5%左右, 能耗显著下降。

总结

由此看以看出, 煤气化工艺技术革新任重道远, 积极发展煤气化技术, 实现我们科技技术转型, 大力实现节能减排, 保护我们赖以生存的家园, 是我们每一个化工人毕生需要完成的事情。

摘要：我国煤化工处于高速发展通道中, 煤炭的综合利用与深加工对于我国至关重要, 这不仅提高了煤炭利用率, 提高了煤炭的经济效益, 而且也有利于控制PM2.5, 综合治理污染。煤气化炉是目前国内煤气化主要途径, 本文讨论目前中煤龙化化工公司煤气化工艺使用情况以及未来发展趋势, 呼吁广大煤化工企业积极改善自身工艺, 加强自主创新能力, 促进煤化工产业稳定发展.

关键词：鲁奇,水夹套,汽氧比