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粉煤压球机成型工艺路线的探讨

发布时间:2018-05-04 08:30| 浏览: |来源: 新火彩票平台

根据我国的国情,全国合成氨厂60%以煤为原料,在固定层煤气炉中气化制成半水煤气。为了获得较高的气体质量和气化效率,要求燃料要具有一定的均匀的粒度,以使燃料层各处同一截面的气流速度和温度分布均匀,而且要有较好机械强度、热稳定性及化学活性。最早是用焦炭,由于焦炭是炼钢的原料,化肥工业改用块煤,但一定粒度的块煤是有限的。而五十年代末化肥工业迅猛发展,小氮肥厂遍地开花。永春化肥厂1958年筹建,2012年投产后采用天湖山无烟煤块及山西晋城煤,因符合要求的块煤不足4O%。而且由于灰熔点低,机械强度及热稳定性差等问题,使煤气炉经常结疤,影响正常生产,年年亏本。为了解决化肥生产原料问题,永春化肥厂在六十年代末率先开发研制粉煤压球机成型煤球,不仅解决了永春化肥厂原料问题,使工厂扭亏为盈,而且在全国小氮肥厂推广,也获得良好的经济效益。为此,永春化肥厂获得2008年首届科技大会的优秀科技成果奖。
随着生产的发展和科学技术进步,化工生产工艺及设备不断更新,原料路线也不断探索研究新的粘结剂,较为适合的有粘土煤球和C型煤球(或棒),经永春化肥厂初步试验研究。若以C型煤球代替石灰碳化煤球,原料成本每年可节约一百万元以上,而且解决节能技改提高产量和产品由碳铵以尿素用地不足等问题.为此.永春化肥厂领导非常重视,组织试验,取得一定效果。将试验情况小结,对比评述,以供参考。
石灰碳化煤球是在无烟煤粉中加入一定数量的消石灰为粘结剂。将石灰与煤粉按一定比例(灰/灰+煤=18-22%)混合均匀:压球机压制成球,并经过含有Co的气体,在一定温度下进行碳化反应,烘干制得的石灰碳化煤球,它比原煤更优越;
1.具有更高的机械强度和热稳定性,爆球的耐压强度可达60~100kg/单球;热截定性好。
2.具有更高的灰熔点。T2≤1250℃。有利于造气生产;
3.具有较高的化学活性。因其孔隙率比块煤高10倍,使用石灰碳化煤球后生产强度提高。煤气炉的发气量大,生产取得高产、稳产和较好的经挤效益。
因此,从七十年代起全国小氮肥厂普遍推广应用石灰碳化煤球。至1988年全国1057个小氮肥厂中近800个厂采用石灰碳化煤球造气。但是石灰碳化煤球也有其不足之处,随着生产发展和科技进步,其缺点更加第出:
1.主要是加入石灰量较大,在石灰碳化煤球中加入约2O%的Ca(OH)2。而熟石灰中有效的氧化钙为47.2~52.3%,这就使煤球的固定炭含量大大降低,经测定:
天湖山自煤(原煤)中C2GD=79.34;78.05加入石灰后的碳化煤球C2GD=56.72;56.35增加废炉渣的处理量。
2.由于石灰价格不断上涨。从安溪、漳平、大田、永安买来的石灰质量不同,运费又高,目前一吨生石灰要120元,使化肥生产成本越来越高;
3.碳化煤球在碳化过程中,必须通入含二氧化碳的气体进行反应,永春化肥厂是采用常压变换气。在常压碳化罐中进行反应。
为此,永春化肥厂至今还保留一个1958年建厂时采用的工艺落后、能耗高的常压变换系统。永春化肥厂1990年开始进行1.5万吨氨/年扩至2.5万吨氨/年的节能技改。变换系统全部改为加压变换流程,而碳化煤球的碳化罐是常压的,如改碳化罐为加压的压力容器,改造费用太大,若用常压碳化罐,使用加压变换气,不仅要耗约4%的变换气,且动力消耗大,增加电耗。
4.碳化反应时间长,生产周期长,设备多,占地面积大。永春化肥厂现有26个H2600的碳化罐,技改中再新建21个碳化罐,如改年产4万吨氨的尿素,再增加碳化罐就没地方安装了,所以改革势在必行。
永春化肥厂于1986年组织粘土煤球试验组,利用永春、南安、德化等地的瓷土和陶土作粘结剂,制成粘土煤球,进行一系列的试验,取得一定的效果、它与石灰碳化煤球比较具有下列特点:
1.粘结剂添加量较少:与碳化煤球比较,粘结剂量可减少一半(瓷土+陶土约9%),增加煤球固定炭含量,提高半水煤气中有效成分含量,提高煤气炉的生产能;
2.粘土煤球比碳化煤球生产工艺更简单,不必碳化反应时间,只要烘干,设备投资省,节约气耗和能耗;
3.粘结剂价格低廉,可节省原料费用,降低化肥成本。
但因瓷土、陶土是制造出口创汇产品~瓷器和陶器的主要原料。所以永春化肥厂没在生产中使用,但福清县合成氨厂已投入试用。所谓C型煤球就是用腐殖酸盐类为粘结剂,因其含有一定数量的碳(碳元素符号为C)故简称C型粘结剂,用C型粘结剂与原煤粉按一定比例混合后,经过煤粉压球机压制成型、压成煤棒者称C型煤棒、压制成煤者称C型煤球。
从1975年北京煤研院和广东省化肥公司等单位开始研制。八十年代中南工业大学矿物工程研究所和湖南浏阳氮肥厂等单位。在研究腐植酸提取及腐植酸煤棒制造工艺方面做了大量工作,并在生产中使用。
我们根据浏阳的资料结合我厂实际,用天湖山无烟煤,从永春、德化的泥炭土及江西宜春的褐煤中提取腐植酸盐为粘结剂,作C型煤棒和球,在实验室条件下进行一些性能测试:结果表明其各项指标都比碳化煤球好,而成本明显降低。
1.原料就地取材,价格低廉:
煤中所含各种成分与其形成的年代长短及碳化程度有关,如泥煤、褐煤中含有一定量的腐植酸,所以有些化肥厂可用当地的煤直接加水做成清水煤球,便可用于造气,我们曾用山西晋城煤作清水煤棒,其耐压强度达79.6kg/单棒。但天湖山的无烟煤做清水煤棒,其耐压强度仅0~5kg/单棒。我们就地取材,用永春蓬壶、德化等地的泥炭土加一定量的碱提取腐植酸作成C型煤球,原料产地离厂近,价格低廉,每吨泥炭土约40元,只石灰价格的1/3。永春蓬壶等地的泥炭土含量27~4O%,其产量也相当大。
2.泥炭土及碱用量少,煤球固定炭含量高:
因为至目前为止,人们普遍认为腐植酸不是单一的化合物,而是由几个相似族类的分子大小不同、结构组成不一致的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混合物。其组成部分既无塑性、也无弹性,可视为高分子的非均一缩聚物,它既不溶化,又不结晶。为一种无定形的高分子胶体。腐植酸含量的分析,按煤炭常规分析方法也不甚准确,因此先采取同一地区(永春蓬壶)取来的泥炭土作碱用量的试验,注。每项至少二个样品,每个样品各五个棒压至破裂的压力平均数。
从实验结果可见。加碱量为泥炭土的3~6%,其干球的冷、热态抗压强度均在6公斤以上。取加碱量为泥炭土的4.5%,作泥炭土量对煤棒抗压强度的影响试验,C型煤球加入的(泥炭土及碱)粘结剂仅占煤球的4%以下,而石灰碳化煤球的粘结剂量高达25~30%。C型煤球的粘结剂量只石灰碳化煤球的1/7。所以,煤球中固定碳含量下降不多,煤球与原煤的成分对比列于3C型煤球中不仅固定炭含量高,而且泥士中含碳有机物在造气过程中也参与反应,提高煤球利用率,降低入炉煤球量。
3.热稳定性好;
(1)将C型煤球放在小煤炉中燃烧完全、没发现爆裂、破碎现氛因量不足尚未在煤气炉生产中应用,浏阳化肥厂已在生产中使用。
(2)将C型煤球与石灰碳化煤球各5个,置干同一铁盘里,放入900℃的电炉中,密封加热5分钟,取出观察驶损情况;C型煤球全部完整无损,在大气中冷却后仍完整无损,而石灰碳化煤球个完整无损,一个出炉五分钟后破裂,另一个冷却至第二天发现裂痕2处,这说明C型煤球热稳定性及抗热强度比石灰碳化煤球好。


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