多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业应用总结

r.2012化肥设计第50卷第2期50Chemical Fertilizer Design2012年4月多咬嘴对置式水媒浆气化技术工业应用总结刘进波(山东兖矿国拓科技工程有限公司,山东滕州277527)中图分类号:TQ545文献标识码:A文章编号:1004-8901(2012)02-0050-03多喷嘴对置式水煤浆气化技术自从投入工业撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。由于化应用以来,以其技术成熟可靠、碳转化率高、消耗有撞击流股的存在,增加了气化炉内物流混合交低、有效气成分高、运行周期长、适于大型化等优错的机会,物料在气化炉内的运动轨迹曲折且迂势,迅速成为煤气化行业的主流技术之一,目前已回量比较大,氧煤混合更加充分,有利于强化传运行的装置达到19套,在建或正在工程设计中的装热和传质过程。物料在气化炉内停留时间比其置有53套。近期,其最大日处理煤量达到2000t他同类技术多2-3s,参与气化反应时间更长,的气化装置,已通过国家权威部门72h连续工业运提高了碳的转化率和单位气化炉燃烧室容积的行考核。生产能力。撞击区、撞击流股、回流区、折返流区1工艺过程及特点的存在,更有利于促进煤焦、CH4等与H2O、CO2发生的气化反应,生成CO和H2,提高有效气成11工艺过程分的含量。多喷嘴对置式水煤浆气化是气流床气化技术,12,2多喷嘴协同进料与撞击雾化液态排渣,燃烧室平均温度为1300~1400℃。多喷嘴的雾化性能是喷嘴最首要的性能指标,喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺流程见图1。由煤影响喷嘴雾化性能的主要因素是喷嘴的结构尺浆制备和输送单元送来的合格煤浆,与空分来的氧寸,因为喷嘴的结构尺寸直接决定了气液两相的气通过对置式布置的工艺喷嘴,进入炉内进行混合接触方式、接触时间、接触面积、出口液膜的厚度和反应,产生的高温煤气和熔渣进入激冷室,进行射流速度。多喷嘴进料克服了单一喷嘴对进料量冷却、除灰,送出气化炉。煤气初步净化单元由混地限制,将物料均匀分配到4个烧嘴。喷嘴尺寸合器、旋风分离器、水洗塔组成,含渣水热回收与除的大幅度减小,特别是中环煤浆通道尺寸的大幅渣单元采用蒸汽与返回灰水直接接触工艺。度减小,有利于喷嘴的雾化操作,氧气和煤浆的混合效果更好。多喷嘴对置式的布局使物料进入燃煤浆煤浆←合成气冷凝液烧室后,通过对喷撞击进一步混合,可促使反应更充分。氧气酸气123喷淋床与鼓泡床结合灰水出气化室的夹带熔融态灰渣的高温合成气,在复合床结构的洗涤冷却室内完成合成气的洗涤冷却和熔渣的初步分离。洗涤冷却室采用了喷淋床与鼓泡床相结合的技术,气液两相分布更加均匀,图1多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺流程固体灰渣沉降效果更好,床层液面比较平稳,液位1-磨煤机;2-煤浆泵;3一气化炉;4一锁斗;5一混合器;6—旋风分容易控制;在床层上方存在较大的气液分离空间,离器;7一水洗塔;8一蒸发热水塔气体夹带的小液滴能得到有效分离,不发生气体的12技术特点12.1独有的气化反应流场作者简介:刘进波(1975年-),男,山东滕州人,1997年毕业于山东理工大学机械设计制造及自动化专业,工程师,从事化工装置生产对置式气化炉的流场结构由射流区、撞击区、设备的技术管理等工作。第2期刘进波多喷嘴对置式水媒浆气化技术工业应用总结带水问题;气液接触更为充分,床层内气泡直径在5对于产业链较长和生产装置规模较大的工业装置8mm,平均气含率为0.3%~0.5%,保证了气体尤为适用的冷却与增湿,出口气体中蒸汽完全能达到相截止目前,单炉连续运行时间最长为152天,平衡。部分装置平均运行时间90天以上,其中江苏灵谷124气体分级净化技术和江苏索普分别采取以60天和75天定期倒炉的采用混合器、旋风分离器和水洗塔相结合的节操作模式,兖矿国泰、兖矿鲁化采取计划停车更换能高效煤气分级净化系统,对煤气除尘效果更好。烧嘴,都没有岀现因气化系统故障影响系统运行同时,由于70%-80%的灰由旋风分离器除去,并的情况。气化炉耐火砖的使用寿命长于其他水煤被直接送往黑水处理系统,水洗塔内的黑水含固量浆气化技术,其中拱顶砖使用寿命已超过14000h,降低,不易堵塞管道和激冷环,保证运行期间的洗渣口耐火砖使用寿命最长18200h,平均使用寿命涤冷却水量不会降低。在7000h以上,其他位置耐火砖使用寿命平均为12.5渣水处理系统的改进25000h以上,最长为30000h。渣水热回收与除灰单元核心设备是蒸发热水32工艺指标塔,采用蒸汽与返回灰水直接接触工艺,具有灰水对已运行的不同规模的装置生产指标进行分温度高、蒸汽利用充分、耐堵渣、节能、运行周期长析,并与引进的技术进行对比,多喷嘴对置式水煤等特点,与采用闪蒸器和换热器结合的工艺流程相浆气化技术在碳转化率、有效气成分、渣中残炭含比,运行周期更长,检修更方便量、比氧耗、比煤耗等方面均有较大优势。运行情况对比见表2。2应用现状表2运行情况对比多喷嘴对置式水煤浆气化技术作为拥有我国完全自主知识产权的第1套大型煤气化技术,自技术类型装置碳转化率比氧耗/m3·比煤耗八kg·有效气粗渣/%km3(0+H)1Lm3(O0+H成分/%含碳/%2005年投入工业化运行以来,很快得到市场认可多喷嘴水华鲁恒升988现在运行的气化装置达到19台(套),预计2012年煤浆气化兖矿鲁化9.637.3568,882.37.3可突破30台(套),在建或设计的装置为53台技术宁波万华9(套)。全部投产后,日处理煤量接近90000t。多新能凤鳳990756882.41.6喷嘴水煤浆气化技术应用情况见表1灵谷化工98.735256883.42引进技术兖矿鲁化96.3652.38】154表1多喷嘴水煤浆气化技术应用情况装置规模d75011501200150020002表2中各装置的运行指标均优于鲁化引进技已运行/台(套)6术的工艺指标,其中兖矿鲁化的多喷嘴对置式气化在建或设计/台(套)和引进技术使用的是同一种原料煤,且煤浆制备为共用的装置,其煤浆浓度和质量相同,故在数据采注:日处理煤3000t的装置已完成理论设计,待工业化推广。集、分析计量仪器、取样方式和工艺指标的计算方已经开始应用的多喷嘴水煤浆气化装置的设计法等方面相同,因而更具有可比性。与引进技术相压力有4.0MPa和6.5MPa2种类别,气化炉直径为比,其碳转化率高2.1%,比氧耗低6.5,比煤耗低32m34m、3.6m3.88m等规格,单装置最大日处12.8%,有效气成分高1.3%,粗渣中含碳低8.1%。理煤可达到2500t。该气化技术主要用于合成氨、甲上述比较结果与近期完成的“十一五”国家高醇、发电及煤制油等装置,原料为煤及石油焦等。技术研究发展计划(863计划)课题“日处理200013运行分析煤新型水煤浆气化技术”的验收结论相近。该课题以江苏灵谷45万ta大型合成氨项目气化装置为3.1运行情况依托,自2009年6月首次化工投料,至2011年11已投产装置运行稳定,年运行时间和连续运行月15日装置累计运行超过19000h,期间气化装置周期基本上都达到或超过设计值。同时,该技术独及整个生产系统运行稳定,最长连续满负荷运行有的带压连投和无波动倒炉技术的应用,大大减少245天,全年生产天数最高达到357天。装置72h了生产系统的停车几率和生产波动,实现了在生产连续工业运行考核数据见表3。系统不停车的情况下进行气化炉的切换,这一优势(下转第56页)56化肥设计2012年第50卷含量约为3%。由此可见,2种专利喷头的造粒效3.2实验结果分析果均不能满足我厂现行工艺条件下尿素产品质量3号实验结果粒度最好,对应的喷头型号为C的要求。号,在转速320~360r/min,中、高生产负荷下尿素我厂根据自身的设备及工艺条件,分析不同转粒度分布较好,粉尘含量少,满足了尿素产品国优速生产负荷温度变化下喷头的工作情况,自行设标准的质量要求。在今后的尿素生产中我们将采计制造了3个不同尺寸、开孔率、内部结构的造粒用C号造粒喷头(目前,此型号喷头已申请专利)。喷头,并利用正交试验进行监测。根据位级制定出3,3其他改进措施的因素位级参数见表3,正交试验检测结果见表4。(1)加强工艺指标的管理,严禁超标运行及违表3因素位级参数反操作规程,对于影响产品质量的关键指标采用单位纟位移动极差控制图,并进行认真分析。级喷头型号转速/r负荷/MPa(2)尿素料仓的改造,在料仓的中下部增设平0.44+0.44台,将其分割成主副料仓,定期清理料仓内边角处C0.48+0.48的粉尘,杜绝尿素成品中粉尘含量超标。表4正交试验检测结果4改造效果项目喷尿素粒度技改前、后尿素粒度及粉尘含量对比见表5。型号转速负荷温度oO &5 mm 1. 4-28mm表5改造前、后尿素粒度及粉尘含量对比2.5%粉尘含量颗粒集中度1.4%1.7%<92%1.9%77%技改后<1.5%1.52%77.67892.6%75.5通过实施,优化尿素粒度的技改措施取得了可2.0%77.7%观的经济效益,按每吨尿素售价提高20元,以年产3311.5%8%26万t尿素计算,增加效益520万元位级128.2%231.8%20.1%231%通过技术改造,尿素产品的质量达到国优标位级2231.6%230.5%21.颗粒总和位级3233.7%231.2%231.6%20.5%63.5%准,平均粒度集中度达到历史最好水平,满足了客极差R5.2%1.3%1.7%1.5%户的要求。粉尘含量的降低,减少了消耗,降低了注:表4中位级1位级2、位级3均为3次颗粒之和。成本,延长了尿素的储存期。收稿日期:2012-0201(上接第51页)表3装置72h连续工业运行考核数据置式水煤浆气化技术在运行稳定性、生产指标的先序号项目考核指标考核结果进性及扩大装置规模的可行性等方面具有较大优1有效气成分/%8182.92比氧耗/m3·[km3(CO+H2)]1势。同时,在历经基础理论研究、实验室研发、中3比煤耗/kg·[km3(CO+H2)]1试、工业示范、工业应用等阶段后,其已形成完整的4冷煤气效率/%74.9理论基础、工程应用和生产管理经验,并培养出庞5碳转化率/%大的工程研究、设计、技术管理、操作人才队伍,为其在今后的工业化推广和技术升级创造了条件,提装置考核结果表明,多喷嘴对置式水煤浆气化高了市场竞争力,发展前景广阔。技术气化效率高,技术指标先进,与同样采用内蒙神参考文献:华煤的引进水煤浆气化技术装置相比有效气成分提[1张彦多喷嘴对置式气化炉与单喷嘴水煤浆气化炉运行分析高3.1个百分点,比氧耗降低11.4%,比煤耗降低[冂].大氮肥,2007,30(5):351-3542.1%,粗渣中残炭降低约10%,细渣中残炭降低12%。[2】冯长志唐煜王强等神华包头煤制烯烃项目CE水煤浆气化装置试车总结[冂].辽宁化工,2011,40(4):421-4234结语[3]李波,吕传磊潘荣.多喷嘴对置式气化炉在兖矿鲁南化肥厂的应用[J].中氮肥,2011(2):14-16.与引进的同类水煤浆气化技术相比,多喷嘴对收稿日期:2011-12-28