恩德粉煤气化炉的全氧气化工艺探讨

摘要

煤气化是煤炭洁净利用技术的重要组成部分，在我国能源战略中占有举足轻重的作用。本文综述了煤气化技术的现状及发展趋势，对煤气化技术的原理进行了阐述，概括介绍了固定床、流化床和气流床三种不同煤气化技术的特点，并对鲁奇炉、德士古炉、壳牌炉、恩德炉等几种常用气化炉的性能做了比较，重点介绍了恩德粉煤气化炉的发展历史、特点及应用现状，认为恩德粉煤气化技术具有自己独特的优势，是国内实力比较薄弱的合成氨企业进行技术改造的适宜技术。恩德粉煤气化技术因其具有投资省，建设周期短，能使用低价褐煤、运行费用低、可操作弹性大等优点，被国内中型合成氨企业广泛采用。 本文对该技术在国内合成氨企业应用过程中存在的不足进行了分析，对已将该技术应用于合成氨生产的企业遇到的问题及改进情况进行了介绍。但该技术存在的甲烷含量偏高、有效气含量偏低、操作不慎易造成结疤等问题，仍困扰着应用它的企业，给生产造成瓶颈。黑化集团有限公司的恩德粉煤气化炉，是为了解决用原有的固定床富氧气化炉生产煤气时成本高、产量低的问题，于2003年11月建成投产，现已运行4年多。因其生产的半水煤气中有效气组分含量偏低，造成后续合成氨生产系统一直不能够达产。本文通过对黑化恩德粉煤气化炉实际运行中历史数据的分析，找出对有效气含量造成影响的各种因素及影响规律，通过系统考察恩德炉的气化温度、压力、氧/煤比、气/汽比及气化剂组成等因素对有效气含量的影响，提出采用纯氧气化是提高恩德炉半水煤气中有效气（CO+H2）含量的有效方法；通过理论分析找出恩德炉纯氧气化生产半水煤气对恩德炉本体及后续合成氨生产的影响因素，经过衡算，确定对后续合成氨系统进行针对性改造的方案；通过对纯氧气化实际运行数据的分析，找出恩德炉纯氧气化生产半水煤气的最佳操作参数为：操作温度960℃～990℃、操作压力10kPa～15kPa、氧/煤比0.44，气/汽比1.04，为实际操作提供依据和指导。黑化采用恩德粉煤气化炉以纯氧气化生产半水煤气应用于合成氨生产，取得了良好的运行效果和经济效益，可以为相关领域提供借鉴。

目录

文摘

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引 言

1恩德粉煤气化技术发展现状

1.1 煤气化技术的现状及发展

1.1.1煤气化的基本概念和气化原理

1.1.2煤气化技术的分类和衡量气化炉的性能指标

1.1.3几种常用典型气化炉及其在合成氨生产中应用情况介绍

1.1.4流化床煤气化过程及特点

1.2恩德粉煤气化炉的基本情况[23-24]

1.2.1恩德粉煤气化炉的发展历程

1.2.2恩德粉煤气化炉的技术特点

1.2.3恩德粉煤气化技术在我国的应用情况[25-30]

1.2.4恩德炉粉煤气化原理及工艺流程[27、31-33]

1.2.5恩德炉运行的主要影响因素

1.3恩德粉煤气化技术应用于制取合成氨原料气存在的问题及改进情况

1.4本文研究的内容

2影响黑化恩德炉富氧气化有效气含量的因素分析

2.1 恩德炉粉煤富氧气化运行整体状况

2.2恩德粉煤富氧气化运行参数、指标分析

2.2.1操作温度

2.2.2操作压力

2.2.3富氧浓度

2.2.4气/汽比(O2/H2O)

2.2.5氧/煤比(O2/C比)

2.2.6碳转化率

2.3影响恩德炉富氧气化有效气含量的主要因素评价

2.3.1操作温度、操作压力可调节范围有限

2.3.2碳转化率本身不具操作意义

2.3.3气/汽比、氧/煤比的调节作用有限

2.3.4富氧浓度是气化过程中调节有效气浓度的关键因素

2.4本章小结

3恩德炉纯氧制气的探讨

3.1恩德炉纯氧制气需解决的主要问题

3.2纯氧制气的试验及分析

3.2.1纯氧试验过程

3.2.2富氧制气平稳运行结果与纯氧制气实验结果的比较

3.2.3纯氧制气试验结果与富氧操作运行数据比较

3.3纯氧制气的氧气来源问题

3.4纯氧制气对后续合成氨系统的影响

3.4.1黑化集团有限公司合成氨系统主要工艺流程

3.4.2恩德炉全氧制气直接用于合成氨生产的物料衡算

3.4.3纯氧制气直接用于生产合成氨衡算结果分析

3.5纯氧制气用于生产合成氨工艺改造方案及衡算

3.5.1纯氧制气的合成氨工艺改造方案

3.5.2纯氧制气用于合成氨生产的工艺改造衡算

3.6纯氧制气的经济技术评价

3.6.1评价范围

3.6.2半水煤气制造成本的比较

3.6.3纯氧制气增加投资情况

3.6.4纯氧制气实际经济效益分析

3.7本章小结

4纯氧制气的主要操作参数的优化

4.1优化操作参数的选择

4.2氧/煤比(O2/C)对纯氧气化的影响

4.3气/汽比(O2/H2O)对纯氧气化的影响

4.4纯氧气化的优化参数结果

4.5本章小结

结 论

参考文献

致 谢