吉林長山化肥集團長達****
馬清泉姜天夫
1 發展歷史
恩德粉煤氣化技術是在溫克勒氣化技術基礎上，經過多次技術改造而逐步發展起來的。溫克勒氣化技術早在20世紀三四十年代先後在德國、日本、前蘇聯、印度、捷克、西班牙等國家用來大規模生產半水煤氣以製取氫氣、生產甲醇和合成氨原料氣或城市燃氣。我國吉林化肥廠和蘭州化肥廠也於20世紀50年代從前蘇聯引進了溫克勒氣化爐用於生產合成氨和甲醇。
但溫克勒爐在生產中存在兩個突出問題：①爐箅使用效果不好，在生產過程中經常會出現爐底區域性超溫、結渣、偏爐現象，縮短了生產週期，運轉率僅為68％；②爐頂帶出物較多，碳利用率低。針對這兩個問題，朝鮮「七七」化工廠在溫克勒爐基礎上進行了改造：
取消了爐箅，改用噴嘴向爐內送風；爐底出灰由圓盤出灰機改為兩台螺旋排灰機；氣化爐出口增加了旋風除塵器，分離出的固體顆粒通過回流管依靠重力白行返回氣化爐，解決了帶出物較多和碳利用率低等問題，延長了廢熱鍋爐的使用壽命。經過30多年的生產實踐和不斷改造，形成了具有自己特點的實用新型粉煤氣化技術。
2 特點和優勢
(1)煤種適應性較寬
恩德粉煤氣化爐適用於褐煤、長焰煤、不粘或弱粘結煤，僅對煤的活性和灰熔點有一定的要求，對灰分、煤的粒度等要求不高，因此氣化煤種較易尋找。與國內、外其它技術相比，只有shell粉煤氣化工藝的煤種適應性強於恩德粉煤氣化技術。與固定層煤氣化技術相比，原料煤種大大拓寬，加上脫硫措施後，還可適用於高硫煤氣化。
(2)氣化效率高，氣體質量符合要求
恩德粉煤氣化爐的氣化效率達76％，雖達不到德士古煤氣化和shell粉煤氣化技術水平，但高於固定層氣化爐，與魯奇煤氣化爐相當。氣體成分中有效氣(co+h2)體積分數達69％～70％，最高可達76％以上，甲烷體積分數2％～3％，對生產城市煤氣有利，但對生產合成氣不利。國內現有相應技術已可以減少甲烷對後系統的影響，如合成系統加大弛放氣量、採用膜分離或變壓吸附**氫、採用變壓吸附脫碳等。
(3)技術成熟可靠，開工率高，操作彈性大
該技術在朝鮮有30多年的大規模工業化執行經驗，在我國已有多套裝置投入執行，且在製取合成氣領域有執行經驗，成熟程度上與德士古、shell粉煤氣化處於同一水平，高於國內正在開發的粉煤氣化技術。從實際執行效果看，該氣化爐操作彈性大(40％～110％)，開停車容易(30 min內可達正常)，操作簡單；裝置結構簡單，容易製造；氣化爐直立、常壓，外筒由普通鋼板現場焊製，內部襯有普通耐火材料；煤和氣化劑入爐部件為單一白鋼直管；加料與排渣使用普通螺旋供煤機；故障率低，年開工率可達98％～99％。
(4)三廢處理簡單，對環境影響小
恩德爐在三廢處理上與德士古和shell粉煤氣化類似，無焦油、酚類等產生，無需複雜的三廢處理設施。該技術採用連續氣化的方式，與間歇氣化爐相比，消除了吹風氣的汙染。該氣化爐的爐渣含碳低，長化集團的恩德爐灰渣中殘碳質量分數在4％～5％。
(5)投資省，執行費用低
恩德爐技術裝置已完全實現了國產化，投資較少。以製取40 000m3／h(標態)合成氣的氣化爐為例，恩德粉煤氣化爐投資僅為2 344萬元，德士古水煤漿氣化爐投資約為7 800萬元，魯奇煤氣化爐投資約4 500萬元，恩德粉煤氣化爐投資僅為引進氣化爐的30％～50％(以上**均為2023年**)。
從操作費用來看，德士古煤氣化有水煤漿製備工序、灰水分離工序、氣化爐噴嘴及耐火磚需定期更換；shell粉煤氣化有磨煤及乾燥工序、陶瓷過濾器需定期更換；魯奇加壓氣化有廢水處理工序，增加了操作費用。恩德粉煤氣化是常壓氣化，氣化爐為空筒裝置，內部沒有氣體分布裝置，運轉裝置只有給煤機和排渣機，並可多台互備，裝置操作彈性大，操作溫度低且波動小，粉煤可直接入爐，氣化爐無轉動及磨損部件，降低了操作費用。其不足之處是合成氣需加壓，增加了部分操作費用，煤的利用率也低於德士古氣化和shell粉煤氣化。
但我國部分地區的煤價較低，犧牲部分氣化效率和壓縮功耗，取得較好的綜合效益是合理的。
3 恩德煤氣化工藝流程簡述
長化集團恩德煤氣化工藝流程包括以下幾個系統。
(1)上煤系統
粉煤通過皮帶輸送機進入粉煤漏斗，借助於螺旋輸送機經過氣動斗笠閥進入貯煤槽。入爐煤水分質量分數≤8％，粒度≤10 mm，粒度＞10～15 mm的煤的質量分數≤3％。貯煤槽中的粉煤通過3臺螺旋供煤機進入煤氣發生爐，供煤量由變頻器調節供煤機旋轉數控制。
貯煤槽上、下部分別施加0.03 mpa的安全氮氣，以防止發生爐內煤氣倒流。
(2)煤氣發生爐系統
利用螺旋供煤機送入煤氣發生爐內的粉煤通過氣化劑(富氧空氣、蒸汽)使其處於流化狀態。
純氧氣與空氣在富氧空氣鼓風機入口混合後，公升壓至35～40 kpa。富氧空氣與蒸汽在混合器進行混合後，通過設在發生爐下部的6個下噴嘴和設在上部的24個上噴嘴進入發生爐。
發生爐中部的爐溫為950～1 050℃，下部壓力為14～17kpa；上部的爐溫約為950℃，壓力為12～14 kpa。在上述條件下，發生爐內的粉煤和氣化劑、蒸汽經過複雜的分解、氧化、還原等化學反應而生成煤氣。
生成的煤氣與未反應的碳及灰分從發生爐上部進入乾式旋風分離器，**的未反應的煤粉經過回流管返回發生爐進行二次氣化。出旋風分離器的煤氣進入廢熱鍋爐。
積存於發生爐底部的灰渣通過2臺螺旋排灰機進入貯灰槽。在螺旋排灰機與排灰管之間設有連線短管，管內充入安全氮氣，以防發生爐煤氣外洩。發生爐排出的灰渣溫度很高，為了保護螺旋排灰機並降低灰渣溫度，螺旋排灰機的螺桿與外殼均加入冷卻水。
貯灰槽內灰渣的溫度為600～700℃，加水冷卻至200℃以下後排入下灰車。
(3)利用廢熱的蒸汽生產系統
進廢熱鍋爐的煤氣溫度為880～930℃，利用顯熱生產蒸汽，換熱後煤氣溫度降至350℃。廢熱鍋爐產生壓力為3.82 mpa(表壓)飽和蒸汽，產量為18～27 t／h。
供給廢熱鍋爐的軟化水[溫度≥100℃，壓力≥5.0mpa(表壓)，脫氧]在廢熱鍋爐內的預熱器預熱後進入上部汽包，然後通過垂直式降水管向下流動並與煤氣進行熱交換而產生蒸汽。
廢熱鍋爐裝置通過3只水封器去除煤氣中的粉塵，然後隨迴圈水送入水平沉澱池中去除固形物和懸浮物，水迴圈使用。
(4)煤氣洗滌系統
出廢熱鍋爐的煤氣進入冷卻塔和洗滌塔，再經過二級串聯的文丘里洗滌器進一步除塵。廢熱鍋爐出口的煤氣含塵量60～65 g／m3(標態)，淨化系統總出口煤氣含塵量150～400 mg／m3(標態)，出口壓力≥7 kpa。
(5)生產控制
生產過程採用集中與就地相結合的控制方式。主要的工藝引數進入中心控制室，在dcs上顯示和控制，與裝置執行狀態有關的引數均在現場就地實施顯示控制，而發生爐的工藝引數，如富氧空氣、蒸汽、出爐煤氣溫度等，在dcs上指示或調節。實施上述控制方案，有利於生產管理中各工序的協調和生產控制。
4 消耗定額及裝置
消耗定額見表1，主要裝置見表2，購入件及標準裝置見表3。
5 裝置投資及建設情況
長化集團2套40 000 m3／h(標態)恩德粉煤氣化裝置投資6 000萬元(不包括乾燥及汙水處理設施)，其中裝置投資3 000萬元，工藝和土建安裝費1 500萬元，材料費1 500萬元。建設工期(土建及裝置安裝施工)8個月，裝置吹除試壓、單體試車至負載聯動試車為35d，其中烘爐7d。每套氣化裝置占地面積1000 m2(不包括汙水處理及上煤棧橋的占地面積)。
6 消耗情況及經濟技術指標
(1)灰渣中平均含碳質量分數4％～5％，全硫質量分數0.05％。
(2)幹煤氣組分中有效氣(co+h2)體積分數平均為71.0％左右，ch4體積分數2.6％。
(3)煤氣中粉塵平均含量150 mg／m3(標態)。
(4)幹煤氣產率1.48m3／kg(標態)。
(5)氣化強度1 036kg／(m2h)。
(6)碳轉化率87％。
(7)蒸汽分解率38％～42％。
(8)氣化效率72％。
(9)1 000m3(標態)煤氣消耗：煤0.875t，氧氣280m3(標態)，蒸汽140 kg。
(10)1 000 m3(標態)有效氣(co+h2)消耗：煤1.25 t，氧氣400m3/(標態)，蒸汽200kg。
7 恩德粉煤氣化原料煤採購指標說明
(1)煤種
褐煤、不粘結煤、弱粘結煤、長焰煤都可用作氣化煤。
(2)原料指標
全水分質量分數＜30％；
灰分質量分數10％～30％；
低位發熱量＞14.5 mj／kg；
粘結指數≤4；
灰熔點≥1 250℃；
反應活性(950℃)≥65％；
原煤粒度≤50mm。
(3)注意事項
①水分質量分數大於30％的煤應建乾燥裝置，但影響經濟性，水分越低越好。
②低位發熱量影響經濟性，若其它指標滿足要求，此指標越高越好。
③灰分影響經濟性，此指標低一些好。
④粘結指數、灰熔點、反應活性是關鍵指標，只有同時滿足這3個指標，才可確定該煤可用。
8 恩德粉煤氣化技術的缺點
(1)與其它先進氣流床技術相比，碳的利用率較低。根據使用情況，約有佔入爐煤質量分數10％～15％的固體物隨煤氣帶出，造成煤耗偏高及煤氣中粉塵含量較高。
(2)煤氣中ch4含量偏高，幹煤氣分析樣中ch4體積分數為2.5％～3.0％。
煤氣中含有微量芳香族有機物質，這些物質易在冷卻器內積累，造成系統阻力增加。主要原因是受氣化形式限制，反應溫度較低，原料煤中揮發性物質沒有充**解與燃燒。
(3)煤氣成分受煤質影響較大。
(4)煤氣粉塵易在激冷塔內結垢，需定期清理(包括煤氣洗滌部分各水封)。
第12講恩德粉煤氣化技術初步知識
一 恩德粉煤氣化技術簡介 1 恩德粉煤氣化技術的開發和引進 朝鮮恩德郡迴圈流化床技術是朝鮮恩德郡 七 七 化工廠，在原溫克勒粉煤流化床氣化爐的基礎上，歷經近40年逐步改進和完善的一種較為先進實用的煤氣化工藝技術，一直從事技術完善和改進的設計研發單位，便是與我們合作的朝鮮七 七化工廠設計研發團隊。原溫...
殼牌粉煤氣化工藝裝置執行情況總結
柳州化工股份 柳州化工股份 的殼牌煤氣化裝置是於2007年1月8日實現投煤正式生產的，截止到2008年11月為止，投入產生執行已有22個月，最長連續執行天數為102天，氣化單元最高負荷已達100 基本實現了高負荷穩定生產。2007年上半年期間，為讓操作人員能更好地熟悉裝置的操作方法及其執行特性，煤氣...
煤氣化技術簡介
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