多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优越性

化学工程与装备2011年第2期Chenical Engineering0l年2月多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优越性蒋甲金,宋羽1,路文学2,李磊2(1.兖矿新疆煤化工有限公司,新疆乌鲁木齐8300112.水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心,山东滕州277527摘要:介绍了我国自主研发、拥有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用,多喷嘴对置式气化炉流场结构及多喷嘴进料的特点,技术特点及工艺指标关健词:多喷嘴对置式水煤浆气化技术:流场结构:工艺指标气流床气化技术因煤种适应范围比较广,气化温连打破运行周期纪录度、压力高,易于大型化,成为煤气化技术的发展方向。2多喷嘴对置式气化炉流场结构及多喷嘴进料的特点目前国际上应用较多的气流床气化技术主要有,以水煤2.1多喷嘴对置式气化炉流场结构浆为原料的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、GE( Texaco)四喷嘴气化通过烧嘴的物料(水煤浆及氧气)在同一水气化技术和 Global E-Gas气化技术,以干煤粉为原料平面上向中间对喷,物料撞击后形成由射流区、撞击区、撞的 Shell气化技术、 Prenflo气化技术和GsP气化技击流殷、回流区、折返流区和管流区组成的气化炉内流术。其中多喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主创新、场.多喷嘴对置式气化炉流场结构示意见图自主知识产权的煤气化技术,该技术的成功开发和产业化为我国大规模开展的煤化工事业提供了关键的气化技术同时标志着我国在水煤浆气流床气化技术方面达到国际领先水平。1多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用1.1技术的开发多喷嘴对置式水煤浆气化技术在兗矿鲁南化肥厂进行了中试研究。该技术于2000年1月通过了专家鉴定,专家对新型水煤浆气化炉技术给予了高度的评价,认为所开发的新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术性能优于德士古气化炉,已经达到国际领先水平,并可望在以下方面发挥作用:1.射流区2.撞击区3.撞击流股区推进化肥领域的技术进步:促进动力燃料及大宗化学品原料4.回流区5.折返流区6.管流区路线由油基向煤基的转换;促进煤清洁利用产业的发展图1多喷嘴对置式气化炉流场结构示意图1.2技术工业化十五”期间,在国家科技部支持下,多喷嘴对置式水水煤浆、氧进入气化室后,相继进行雾化、传热、蒸发、煤浆气化技术进入商业示范阶段在兖矿国泰化工有限公司建设多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业装置及配套工程该脱挥发分燃烧和气化6个物理和化学过程田,前5个过程工程气化部分由2台(A、B炉)日处理煤1150吨,直径度较快,在1,2,3,4和5这5个流型区域中已基本完3400气化压力4Fa气化炉组成,配套生产24万吨甲成,而气化反应除在上述5个区域中进行外,主要在管流区蛇本气化妒内的气心过程经历了颖粒的瀚流醇、联产71.8W燃气发电。该技术的成功运行打破了国外的技术垄断,具备了与国外气化技术竞争的实力,是我国煤弥用中国煤化工以及煤装蒸发与颗粒气化发展史上重委的里程碑自投产以来,千吨级多喷嘴对中CNMHG应、煤焦的多相反应灰渣的形成等步骤①置水煤浆气化炉、醋酸合成装置、燃气发电装置等关键装备22多喷嘴进料的特点经不断优化、创新和完善,已全部达到设计生产能力,并接蒋甲金:多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优越性与单烧嘴相比较,四喷嘴气化技术具有如下特点:四喷取出,装上封堵耐火砖,就可以进行投料,因而从烘炉到投嘴形成撞击的物料混合,使氧气与煤浆混合更加充分,雾化料的过渡时间短、炉温高,避免了耐火砖的热震效果更加好:对置式(侧置)烧嘴气化技术,4股射流经过撞(4)通过带压连投操作技术,可实现气化炉及后系统击才形成撞击流股,其轴向速度衰减明显加快,炉内流体的在不停车的情况解决故障,大大增强了抵御故障的能力,提停留时间分布得到改善,消除短路,不存在短路物流,转化高了有效生产时间率高:撞击区内产生的颗粒振荡现象,使颗粒停留时间相对(5)喷淋和鼓泡复合床型的合成气初步洗涤冷却系统延长;撞击区内速度脉动剧烈,淄流强度最大,说明混合效避免了合成气带水、带灰,有利于洗涤冷却室液位控制.并果最好;平推流长,气化反应进行完全,气化指标优:多喷使合成气充分润湿,有利于后续工段进一步除尘净化嘴处理负荷高,在大规模工业化应用中其优势非常明显(6)采用分级净化思路的合成气初步净化系统,净化3技术特点及工艺指标效果好,系统能耗低,设备不易结垢堵灰3.1技术特点(7)热回收与除渣单元采用含渣水燕汽与返回灰水直1)该技术开车方便、操作灵活、投煤负荷增减自如,接接触工艺,同时完成传质、传热过程.回收热量充分,高自动化程度高,全部采用集散控制系统(DC)控制,特别是温灰水与闪蒸汽温差低于2℃,热效率高,开停车水循环流氧煤比完全可以投自动串级控制程简单、方便(2)多喷嘴对置式气化炉喷嘴之间的协同作用好,气3.2工艺指标化炉负荷可调节范围大目前为50%110%,负荷调节速度快工业运行表明,多喷嘴对置水煤浆气化装置与 Texaco适应能力强,有利于装置大型化单喷嘴水煤浆气化装置相比,有效气成分提高2%~8%,〔3)多喷嘴对置式气化炉可以在烘炉阶段就可以将工碳转化提高2%~3%,而比氧耗、比煤耗均有大幅降低艺烧嘴安装好,当炉温达到投料条件时,将预热喷嘴从顶部详见表1表1多喷嘴对置水煤浆气化装置与 Texaco水煤浆气化装置工艺指标比较装置能力有效气比氧耗比煤耗碳转化率成分装置煤种单炉吨煤Kg煤c+H)%/100(0+)/1000(00+H)多喷嘴对置华鲁恒升水煤浆气化北宿煤装置充矿国事1000充矿鲁南化肥厂。40082835479697北宿焦GE水煤浆气上海焦化有限公司95神府煤化装置洞河化肥厂①与四喷嘴对置式水煤浆气化装置考核同期的兖矿鲁南化肥厂运行数据结论煤长期以来的出路问题可以说多喷嘴对置水煤浆气化技术(1)大型煤气化技术一直被国外所垄断我国引进的煤气是煤炭资源的洁净高效利用技术化技术装备价格昂贵多喷嘴水煤浆气化炉技术打破了国外(3)多喷嘴对置式水煤浆气化技术气化效率高、适合煤的垄斷,且专利费仅相当于国外技术的1/3,设备国产化程大规模气化度在90以上,完全可以在国内加工制造。多喷嘴对量式水煤浆气化炉在兖矿国泰化工有限公司示范装置上经过两年参考文献的长周期运行,技术已经完全成熟。目前有十几家企业开始选用此技术,应当说,多喷嘴对置式水煤浆气化技术具有广1赵东志,等.新型水煤浆气化技术的开阔的市场前景中国煤化工(1):3639(2)多喷嘴对置式水煤浆气化煤种适应性强,可适用于CNMHG[J.节能与环保,包括高硫煤和褐煤在内的所有煤种,特别对低灰熔点高2001;(11):15-17.碱煤具有很好的适用性。其净化装置还可以分离出煤炭中的[3]王辅臣射流携带床气化炉内宏观混合过程研究[j].化硫,做成硫磺销售,不仅经济环保,而且还解决了我国高硫工学报,1997;49(2):35-37