中能化工60万吨合成氨一期航天炉配煤掺烧分析

中能化工 60 万吨合成氨一期 航天炉配煤掺烧分析

刘东伟 闫冬冬

（安徽晋煤中能化工股份有限公司 安徽临泉 236400）

摘要：中能化工60万吨合成氨一期项目的航天炉是北京航天长征化学工程股份有限公司设计制造的，型号HTL-4/S-32/38-II/Y。装置设计日消耗原料煤约1500吨，日消耗氧气约79万立方米。在4.0MPa条件下通过气化反应，生产CO+H2为2.52×10⁶Nm3/d，经洗涤后送变换。将原料煤按照一定比例配煤，输送至磨煤机内磨成煤粉，并由高温惰性气流烘干送至粉煤储罐，经粉煤锁斗来完成粉煤的加压及输送，将粉煤输送至粉煤给料罐，粉煤给料罐和气化之间保持恒定的压差，通过粉煤管线连续稳定的将粉煤输送至粉煤烧嘴，在气化炉内和纯氧进行气化合成反应。

关键词：原料煤、配煤掺烧、煤质分析、炉况。

1、配煤掺烧概述：

现阶段原料煤价格波动较大，购煤渠道多、煤源杂、煤种多、煤质稳定性差，特别是挥发分低、硫分高的各煤质，不仅加剧航天炉工况恶化，而且极易导致航天炉内部积灰结垢严重，缩短航天炉运行周期。开展配煤掺烧工作，拓展气煤来源保障气煤供应、保障入炉煤煤质满足航天炉运行稳定要求、节约燃料成本、提高原料煤管理水平、增强企业盈利能力，是当前企业的重要课题。中能化工入厂煤质多变，与设计煤种相差甚远，多种煤质的掺烧成为日常管理必然工作。若掺烧不合理，严重影响航天炉运行的安全性及机组带负荷能力。当煤质超出设定适应范围，将会给航天炉的安全、经济性带来很大的影响，体现在合成气量下降；有效气成分降低，燃烧不稳定等；并且航天炉易渣口堵塞、激冷室积灰结垢，炉膛和上锥段温度波动，造成航天炉系统风险隐患增加。

2. 配煤掺烧方案

航天炉对煤质的适应性较强，但也有特定要求，将不同种类和特性的单质煤按一定比例掺混，综合考虑水分、挥发分、灰分、固定碳、硫含量等，调整合理的配比，以发挥混煤中单煤的优势，利于燃烧，稳定炉况，提高航天炉产气效率。以HTL-4/S-32/38-II/Y型号航天炉作为研究对象，选取进煤量大且具备代表性的淮能和华煜隆等原料煤，进行实验室分析工作，并对煤样分类。现场混煤试验采取煤场输煤前混煤方式，进行3种不同的混煤配比试验，为保证试验准确可靠及试验可行性，每种混煤配比都在航天炉满负荷进行，并运行一段时间，通过测定产气效率和工况稳定性，以确定最佳或较佳的混煤方案，使航天炉的经济性得以提高。开展“混煤掺烧研究”，可为粉煤加压气化提供科学依据，同时通过优化粉煤掺烧调整提高航天炉效率，对航天炉安全、经济运行具有重要的指导作用。

2. 配煤掺烧分析

3.1 单质煤煤质分析

根据有关资料及利用分析仪在实验室对多个煤种的进行煤质特性试验的统计数据，单质煤煤质分析见表1。

通过煤质分析可以看出：华煜隆全水较高，但内在水分中等；大有义马内在水偏高；灵通安口南挥发份较高，灰分低，而1#昊源挥发份偏低，灰分高；在固定碳方面华煜隆较高，其他煤种差不多；在灰熔点方面，这些煤种基本处于1200℃-1300℃左右。

3.2 配煤煤质分析

考虑到购煤渠道方面、经济效益，暂执行灵通精、淮能和华煜隆进行调整比例进行混烧，配煤煤质分析见表2。

通过配煤煤质分析的结果对比可以看出:灵通精70%+华煜隆30%和灵通精50%+淮能50%两种配比下,煤质的挥发份高，灰分低，固定碳合适，灰熔点正常，气化炉工况都较为稳定产量较好；淮能70%+华煜隆30%挥发份低，灰分高，固定碳合适，灰熔点正常，在HTL-4/S-32/38-II/Y型气化炉工况正常，产气量一般。考虑到灵通精供货紧张,价格较高，航天炉运行经济性较差，而淮能和华煜隆价格偏低，供货量大，经济效益较好。通过气化炉的稳定性影响和经济成本综合核算,最终确定在中能化工老系统航天炉进行灵通精50%+淮能50%掺烧；而在HTL-4/S-32/38-II/Y型航天炉进行淮能70%+华煜隆30%掺烧。

2. 存在问题

在HTL-4/S-32/38-II/Y型航天炉配煤掺烧过程中,淮能的煤质比较稳定，而华煜隆的灰熔点范围较宽,煤质波动较大,导致混煤的灰分、灰熔点波动较大，且在原料煤场配煤不均匀，配煤比例忽大忽小，造成航天炉上锥段和炉膛温度波动较大，航天炉工况控制难度加大。

经过长时间进行淮能70%+华煜隆30%掺烧，虽然经济效益较好，但由于配煤中煤质挥发份低，灰分高，造成渣口压差高，激冷室积灰结垢严重，需将航天炉合成气甲烷指标控制500ppm以下，对航天炉长周期的稳定运行也是一个挑战。

2. 结语

开展配煤掺烧工作，拓展气煤来源保障航天炉原煤供应、保障入炉煤煤质满足航天炉运行稳定要求、节约燃料成本、提高原料煤管理水平、增强企业盈利能力，是当前企业的重要课题。中能化工HTL-4/S-32/38-II/Y型号航天炉虽然对煤质适应性广，但是配煤煤质还是会对航天炉运行效率产生较大的影响。在无法保证入厂煤质煤种的情况下，加大配煤掺烧管理，并依据炉况变化进行相应调整，通过不断优化配煤掺烧方案，提高航天炉综合效率，从而提升企业盈利能力。

参考文献：

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