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粉煤壓球機成型工藝路線的探討

發布時間:2018-05-04 08:30| 瀏覽: |來源: 新聞中心

根據我國的國情,全國合成氨廠60%以煤為原料,在固定層煤氣爐中氣化制成半水煤氣。為了獲得較高的氣體質量和氣化效率,要求燃料要具有一定的均勻的粒度,以使燃料層各處同一截面的氣流速度和溫度分布均勻,而且要有較好機械強度、熱穩定性及化學活性。最早是用焦炭,由于焦炭是煉鋼的原料,化肥工業改用塊煤,但一定粒度的塊煤是有限的。而五十年代末化肥工業迅猛發展,小氮肥廠遍地開花。永春化肥廠1958年籌建,2012年投產后采用天湖山無煙煤塊及山西晉城煤,因符合要求的塊煤不足4O%。而且由于灰熔點低,機械強度及熱穩定性差等問題,使煤氣爐經常結疤,影響正常生產,年年虧本。為了解決化肥生產原料問題,永春化肥廠在六十年代末率先開發研制粉煤壓球機成型煤球,不僅解決了永春化肥廠原料問題,使工廠扭虧為盈,而且在全國小氮肥廠推廣,也獲得良好的經濟效益。為此,永春化肥廠獲得2008年首屆科技大會的優秀科技成果獎。
隨著生產的發展和科學技術進步,化工生產工藝及設備不斷更新,原料路線也不斷探索研究新的粘結劑,較為適合的有粘土煤球和C型煤球(或棒),經永春化肥廠初步試驗研究。若以C型煤球代替石灰碳化煤球,原料成本每年可節約一百萬元以上,而且解決節能技改提高產量和產品由碳銨以尿素用地不足等問題.為此.永春化肥廠領導非常重視,組織試驗,取得一定效果。將試驗情況小結,對比評述,以供參考。
石灰碳化煤球是在無煙煤粉中加入一定數量的消石灰為粘結劑。將石灰與煤粉按一定比例(灰/灰+煤=18-22%)混合均勻:壓球機壓制成球,并經過含有Co的氣體,在一定溫度下進行碳化反應,烘干制得的石灰碳化煤球,它比原煤更優越;
1.具有更高的機械強度和熱穩定性,爆球的耐壓強度可達60~100kg/單球;熱截定性好。
2.具有更高的灰熔點。T2≤1250℃。有利于造氣生產;
3.具有較高的化學活性。因其孔隙率比塊煤高10倍,使用石灰碳化煤球后生產強度提高。煤氣爐的發氣量大,生產取得高產、穩產和較好的經擠效益。
因此,從七十年代起全國小氮肥廠普遍推廣應用石灰碳化煤球。至1988年全國1057個小氮肥廠中近800個廠采用石灰碳化煤球造氣。但是石灰碳化煤球也有其不足之處,隨著生產發展和科技進步,其缺點更加第出:
1.主要是加入石灰量較大,在石灰碳化煤球中加入約2O%的Ca(OH)2。而熟石灰中有效的氧化鈣為47.2~52.3%,這就使煤球的固定炭含量大大降低,經測定:
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增加廢爐渣的處理量。
2.由于石灰價格不斷上漲。從安溪、漳平、大田、永安買來的石灰質量不同,運費又高,目前一噸生石灰要120元,使化肥生產成本越來越高;
3.碳化煤球在碳化過程中,必須通入含二氧化碳的氣體進行反應,永春化肥廠是采用常壓變換氣。在常壓碳化罐中進行反應。
為此,永春化肥廠至今還保留一個1958年建廠時采用的工藝落后、能耗高的常壓變換系統。永春化肥廠1990年開始進行1.5萬噸氨/年擴至2.5萬噸氨/年的節能技改。變換系統全部改為加壓變換流程,而碳化煤球的碳化罐是常壓的,如改碳化罐為加壓的壓力容器,改造費用太大,若用常壓碳化罐,使用加壓變換氣,不僅要耗約4%的變換氣,且動力消耗大,增加電耗。
4.碳化反應時間長,生產周期長,設備多,占地面積大。永春化肥廠現有26個H2600的碳化罐,技改中再新建21個碳化罐,如改年產4萬噸氨的尿素,再增加碳化罐就沒地方安裝了,所以改革勢在必行。
永春化肥廠于1986年組織粘土煤球試驗組,利用永春、南安、德化等地的瓷土和陶土作粘結劑,制成粘土煤球,進行一系列的試驗,取得一定的效果、它與石灰碳化煤球比較具有下列特點:
1.粘結劑添加量較少:與碳化煤球比較,粘結劑量可減少一半(瓷土+陶土約9%),增加煤球固定炭含量,提高半水煤氣中有效成分含量,提高煤氣爐的生產能;
2.粘土煤球比碳化煤球生產工藝更簡單,不必碳化反應時間,只要烘干,設備投資省,節約氣耗和能耗;
3.粘結劑價格低廉,可節省原料費用,降低化肥成本。
但因瓷土、陶土是制造出口創匯產品~瓷器和陶器的主要原料。所以永春化肥廠沒在生產中使用,但福清縣合成氨廠已投入試用。所謂C型煤球就是用腐殖酸鹽類為粘結劑,因其含有一定數量的碳(碳元素符號為C)故簡稱C型粘結劑,用C型粘結劑與原煤粉按一定比例混合后,經過煤粉壓球機壓制成型、壓成煤棒者稱C型煤棒、壓制成煤者稱C型煤球。
從1975年北京煤研院和廣東省化肥公司等單位開始研制。八十年代中南工業大學礦物工程研究所和湖南瀏陽氮肥廠等單位。在研究腐植酸提取及腐植酸煤棒制造工藝方面做了大量工作,并在生產中使用。
我們根據瀏陽的資料結合我廠實際,用天湖山無煙煤,從永春、德化的泥炭土及江西宜春的褐煤中提取腐植酸鹽為粘結劑,作C型煤棒和球,在實驗室條件下進行一些性能測試:結果表明其各項指標都比碳化煤球好,而成本明顯降低。
1.原料就地取材,價格低廉:
煤中所含各種成分與其形成的年代長短及碳化程度有關,如泥煤、褐煤中含有一定量的腐植酸,所以有些化肥廠可用當地的煤直接加水做成清水煤球,便可用于造氣,我們曾用山西晉城煤作清水煤棒,其耐壓強度達79.6kg/單棒。但天湖山的無煙煤做清水煤棒,其耐壓強度僅0~5kg/單棒。我們就地取材,用永春蓬壺、德化等地的泥炭土加一定量的堿提取腐植酸作成C型煤球,原料產地離廠近,價格低廉,每噸泥炭土約40元,只石灰價格的1/3。永春蓬壺等地的泥炭土含量27~4O%,其產量也相當大。
2.泥炭土及堿用量少,煤球固定炭含量高:
因為至目前為止,人們普遍認為腐植酸不是單一的化合物,而是由幾個相似族類的分子大小不同、結構組成不一致的高分子羥基芳香酸所組成的復雜混合物。其組成部分既無塑性、也無彈性,可視為高分子的非均一縮聚物,它既不溶化,又不結晶。為一種無定形的高分子膠體。腐植酸含量的分析,按煤炭常規分析方法也不甚準確,因此先采取同一地區(永春蓬壺)取來的泥炭土作堿用量的試驗,注。每項至少二個樣品,每個樣品各五個棒壓至破裂的壓力平均數。
從實驗結果可見。加堿量為泥炭土的3~6%,其干球的冷、熱態抗壓強度均在6公斤以上。取加堿量為泥炭土的4.5%,作泥炭土量對煤棒抗壓強度的影響試驗,C型煤球加入的(泥炭土及堿)粘結劑僅占煤球的4%以下,而石灰碳化煤球的粘結劑量高達25~30%。C型煤球的粘結劑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,煤球與原煤的成分對比列于3C型煤球中不僅固定炭含量高,而且泥士中含碳有機物在造氣過程中也參與反應,提高煤球利用率,降低入爐煤球量。
3.熱穩定性好;
(1)將C型煤球放在小煤爐中燃燒完全、沒發現爆裂、破碎現氛因量不足尚未在煤氣爐生產中應用,瀏陽化肥廠已在生產中使用。
(2)將C型煤球與石灰碳化煤球各5個,置干同一鐵盤里,放入900℃的電爐中,密封加熱5分鐘,取出觀察駛損情況;C型煤球全部完整無損,在大氣中冷卻后仍完整無損,而石灰碳化煤球個完整無損,一個出爐五分鐘后破裂,另一個冷卻至第二天發現裂痕2處,這說明C型煤球熱穩定性及抗熱強度比石灰碳化煤球好。

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