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【摘要】国内同类型化工企业碎煤加压气化炉操作压力一般都是3.0MPa，开车操作与调节较为成熟，而内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司气化装置中气化炉操作压力为4.0MPa，开车操作与调节技术在世界上还没有应用过。然而在公司的正确领导下，在气化分厂全体干部职工的共同努力下，经过不断的专研与实践，操作压力为4.0MPa气化炉在内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司圆满开车成功。
【关键词】褐煤 调节 气化炉 预热 空气点火 切氧 提压 并网 空气 氧气 中压蒸汽
1 前言
鉴于我国富煤贫油，而褐煤又具有高水分、高挥发分、低热值变质程度较低的劣质煤种，为了充分利用煤炭资源，内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司建立了国家首个煤制天然气项目，该项目采用劣质褐碎煤加压气化技术，生产粗煤气进而合成煤制天然气输送至北京。工程于2009年8月30日破土动工，于2011年8月26日迎来了世界首台操作压力4.0MPa碎煤加压气化炉褐煤空气点火投料试车成功，并于2012年5月18日取得了世界首台操作压力4.0MPa碎煤加压气化炉褐煤切氧点火投料试车成功，这标志着内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司完全掌握了操作压力4.0MPa碎煤加压气化技术，操作压力4.0MPa碎煤加压气化炉开车成功关键是在开车期间的操作与调节。
2 碎煤加压气化反应系统2.1 碎煤加压气化反应原理
碎煤加压气化是移动床逆流工艺过程，在炉的纵剖面上可分为五个区：灰床、燃烧层、气化层、干馏层、干燥和预热层。
2.1.1？灰床
4.53 MPa、435 ℃的过热蒸汽和夹套自产蒸汽与4.65 MPa、110 ℃的氧气混合后，约350 ℃进入气化炉炉篦，经灰床分布、与灰渣换热，灰渣由约1000～1100 ℃被冷却450℃左右，排入灰锁。
2.1.2？燃烧层
在燃烧层进行下列主要反应：
（1）C + O2= CO2 + 4.18 × 97KJ/mol（2）C + 1/2 O2 = CO + 4.18 × 29.4 KJ/ mol
在燃烧层、煤与O2的反应，a是控制反应。
上述两反应放出大量的热，上升的气化剂被加热到约800～1000 ℃，下降的灰的温度接近1000 ℃。2.1.3？气化层
来自燃烧区的上升气体主要含有CO2和水蒸汽，在气化区约850℃的平均温度下进行以下反应生成粗煤气：
（1）C + H2O = CO + H2 - 4.18 ×28.3KJ/mol
（2）C + 2 H2O = CO2 + 2H2 - 4.18 × 18.5KJ/mol
（3）CO + H2O = CO2 + H2 + 4.18 ×9.80KJ/mol
（4）C + CO2 = 2CO - 4.18 × 38.3KJ/mol（5）C +2 H2 = CH4 + 4.18 × 20.9KJ/mol（6）CO + 3 H2 = CH4 + H2O + 4.18 ×49.3KJ/mol
……
气化区的控制反应是c，甲烷化反应g和反应f对离开气化区的煤气组成影响较小。反应d、e、h对煤气组成的影响更小，对于活性差的煤，其影响可忽略不计。
2.1.4？干馏层
在干馏层，煤被上升煤气加热在300～600 ℃时，煤开始软化，焦油和少量的H2、CO2 、CO、H2S、NH3从煤气中分解出来。350～550 ℃时 CH4和C2+以上的烃类从煤中逸出，在干馏层，酚、吡啶、萘等有机物也形成并分解出来。干馏过程是吸热过程，热量来自燃烧层。
2.1.5？干燥和预热层
由煤锁加入到气化炉的煤在干燥和预热层被干燥并加热至约300℃。此时煤的表面水分和吸附水被蒸发。
2.2 碎煤加压气化工艺流程
在碎煤加压气化炉中，煤与气化剂在4.1MPa压力下，逆流接触进行气化反应。
碎煤加压气化装置包括带内件（波斯曼套筒、炉篦）的加压气化炉（21（2）（1～8）—C001）和供煤的煤锁、排灰的灰锁，它们直接附置在炉体上。
经筛分后13～50mm的合格碎煤由输煤皮带供到气化炉煤仓（B003）中，煤仓的储用量约为正常负荷时的3小时的使用量。
煤通过煤溜槽（B002）经安装在气化炉顶部的煤锁（B001）定期加入气化炉，煤在炉内下降过程中与气化剂接触反应。含碳量约为5%的灰由炉篦转动排入灰锁（B004），定时排入输灰系统。
用作气化剂的水蒸汽不可能完全分解，仍有一定量蒸汽离开干馏层，离开气化炉粗煤气中含有煤中水份和气化剂中未分解的水蒸气。粗煤气在洗涤冷却器（B006）中被蒸汽饱和，在废热锅炉（W001）中冷却后，送往粗煤气变换冷却工号。
3 试车部分3.1 试车装置
试车在内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司气化装置碎煤加压气化炉中进行。
3.2 碎煤加压气化炉装填煤
碎煤加压气化炉装填用褐煤由气化炉上的煤仓经过煤锁向气化炉加煤，大约需要加6至7锁煤将气化炉加满。
3.3 碎煤加压气化炉预热点火、空气运行
气化炉用4，53MPa中压蒸汽通过气化炉内三层气化剂分布孔的炉篦均匀进入气化炉给气化炉内煤进行预热，预热时间大约为3-4个小时，气化炉出口温度大约为140℃左右，然后入气化炉内预热中压蒸汽退出通入空气进行点火，大于5-10分钟，入炉中压蒸汽开始通入，通入的蒸汽量以控制气化剂温度为120-160℃为宜，气化炉出口粗煤气中CO2含量逐渐升高，O2含量组建降低，当气化炉出口粗煤气中CO2含量小于35%，02含量小于0.6%时，可以判定气化炉点火成功。气化炉点火成功后，气化炉进入空气运行阶段，此阶段主要是培养灰床和火床，CO2控制在14-18%，02控制在0.2%以下。
3.4 碎煤加压气化炉切氧运行、提压、并网
当气化炉空运4-6个小时后，气化炉灰床、火床基本建立起来，气化炉蒸汽、空气退出，按照汽氧比7.3左右通入中压蒸汽和氧气，气化炉开车进入切氧运行、提压阶段。此阶段是气化炉完全建立各床层，主要是建立气化层。在切氧运行阶段，气化炉逐渐提高氧负荷及气化炉压力，气化炉大约15分钟左右提高100Nm3O2/h，气化炉压力大约5分钟左右提高0.1MPa，气化炉压力提至4.0 MPa（或稍高于管网压力），氧负荷大于1800Nm302/h，气化炉开始并网，至此气化炉开车完成。