德士古炉和非熔渣-熔渣气化炉的比较

2010年第17期SCIENCE & TECHNOLOGY NFORMATION0科教前沿口科技僧鬼德士古炉和非熔渣-熔渣气化炉的比较孙吉梅杨自伟(惠生工程<中国>有限公司河南郑州450000)[擒要]媒气化技术是煤炭清洁高效转化的核心技术,是谋基化学品、煤基液体燃料.联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还.原炼铁等过程工业的基础,本文主要介绍在工作中涉及的德士古炉和非熔渣-熔渣气化炉的情况。[关键词]水堞浆;狒士古;非熔渣-熔渣;分级气化lAbstract]Coal gaification is the key technoloy of clean and hifh-fficiency coal conversion, it is the basis of coal- base chernical product,col -base liquid fuel, advanced Intergrated GesificationCombined Cycle System, poly -cogeneration, hydrogen production, fuel cell and diret -reduction iron making. Texaco gsifer and non-slag/slag gasifer encountered during work are introduced in this paper.(Key words)Coal-water slumy;Texaco ;on-slag/lagHasficatioin gasify进入21世纪以后国际原油价格大幅攀升,而我國的资源分布情高灰熔点(大于 1 400 q)的原料煤。由于长时间在高温高压且大流量况又属富煤缺油少气型基于此.国内煤化工行业得到前所未有的大的气流的冲刷下 .喷嘴运行不到2个月就要拆下修理。为了使灰渣保发展,煤气化作为煤化工的龙头技术伴随着煤化工的快速发展,近十持 在熔触状态.就必须将炉温控制在灰渣熔融温度以上,而要获得较年来.煤气化技术也取得了突飞猛进的发展。煤气化技术按生产装置高 的炉温,必然会消耗更多的原料煤和氧气与粉媒气流床气化相比化学工程特征可以分为固定床气化技术、流化床气化技术气流床气气化效率 相对较低，比氧耗较高。为隔离气化炉内的高温，在气化炉内化技术。其中气流床气化炉气化温度与压力高单台气化炉处理量大、壁衬有耐火砖 .它会受到高速气流的冲刷和授蚀,热酣火砖的寿命小环境污染小,煤种适应范围广等原因.成为目前国内外应用的主流的于 2年。为实现熔融排渣，又要保证炉体的使用寿命.高灰熔点的煤不煤气化技术。国外已工业化的煤气化气流床煤气化技术主要有以水煤适用于水 煤浆气化工艺如若使用，则必须采取措施以降低灰熔点。浆为原料的CE (Texaco)气化技术.ClobalE -Cas气化技术,以干粉煤排渣系统阀[ ]损耗大:水激冷后的熔渣.具有很高的硬度.因此对为原料的Shell气化技术.Prenflo 气化技术.GSP 气化技术等:国内煤系绕阀门造 成很强的磨损伤害,经常引起收.排渣系统阀门内漏、开关气化气流床煤气化技术主要有:华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆故障。 目前国内的制造水平还难以生产这类阀门,基木依赖进口,价格气化技术、西北化工研究院的多元料浆气化技术、清华大学非熔流-熔昂 贵,且存购买周期长。由于煤气出炉时不可避免地携带- -定最的煤渣分级气化技术西安热工院的两段式粉煤加压气化技术和北京航天渣 灰,随着运行时间的延长，在洗气、渣水系统饥积，引起阻力增加及动力研究所的HT-L气化技术间。现就近年来工作中经历,对Teaco管路堵塞。气化炉和清华大学非熔渣-熔渣分级气化炉水煤浆气化装置工程情况2.2 水煤浆气化优点进行比较。水煤浆气化煤气质量好,甲烷含量低,适宜做合成气,同时有利于环保。首先,水煤浆气化工艺由于气化炉内温度高，所以不生成焦油，1技术简介酚等污染环境的刷产物，废水主要成份是含氯化合物，易于处理;其煤的气化实质上是煤中有机质受热分解,并与气化介质在较高温次,气化系统的水 在本系统内循环使用,外排废水很少;第三,配气化度下进行反应，产生co, H2及CO,等气体的复杂反应过程。总体来炉渣为 固态摔放物,没有飞灰等带出,不污染环境,而且是良好的建筑讲,水煤浆气流床要比干粉煤气流床技术成熟,运行稳定，设备国产化材料。率高投资省,加上所参与工程设计中所用煤气化技术是用来制甲醇，水煤浆气化单台炉处理煤量大,单台炉最大日处理煤量2000吨，因此选用的煤气化技术都为易于实现等压合成的水煤浆气化。其中一生产能力高;气化压力高 ,新鲜气可不需增压、且合成气压缩功耗省，套是选用外国技术Texaco气化技术,一套是选用国产的非熔渣-熔渣尤其是生产 甲醇时.可实现等压合成;有利于降低能耗。气化技术。3 Texaco 炉和非媲潼_熔潼分级气化炉的对比1.1 Texaco 气化技术流程:将原料 煤、添加剂、助熔剂和水经磨机研磨成具有适当粒度分布德上古气化技术经过近30年的应用无疑是最成熟的技术。我国的水媒浆由煤浆泵送入煤浆槽.由高医煤浆泵加压后与空分来的氧气应用也已近 20年.技术已基本全部掌握操作比较熟练。非熔渣熔渣一起通过工艺嘴喷入炉内 ,煤浆和氧气在炉内进行不完全燃烧。从气气化技术 为山西丰喜集团、北京达立科科技有限公司和清华大学共同化炉燃烧室出来的粗合成气激冷后沿下降管进人数冷室,沿导气管出所有。 经过多年的努力,该技术已完成了专利研究、实验室研究.工艺气化炉，通过两级洗课后进入变换工段;洗课黑水通过管道引人渣水包.工程设计 和工程建设,于2006年元月23日一次化工投料成功。处理工段:灰渣经过破渣机后通过锁斗排入渣池。3.1德士古炉和非熔渣-熔渣气化炉的主要不同点1.2非熔渣-熔渣 气化技术流程:由于气化原理和气流形式接近，德士古炉和非熔渣.熔渣气化炉水煤浆通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第-段,采用纯氧在炉体整体构造 上比较接近,但是也有较大的区别:德士古炉中煤浆作为气化剂.采用其它气体,如氧气或与氧气以任意比例相混合的二和氧气通过工艺烧嘴进入 气化炉后燃烧，产生热量足以在瞬间将煤灰氧化碳、氮气、水蒸气等作为预混气体调节控制第-段氧气的加人比变成熔融状态 ,火焰燃烧中心距离工艺烧嘴较近,使得接近工艺烧嘴例,使第一段的温度保持在灰嬉点以下;在第二段通过二次氧气烧嘴和炉 顶的部分温度较高;非熔渣熔渣气化炉则是氧气分级供给,通过再补充部分氧气,使第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完成气化过工艺 烧嘴和侧壁氧气喷嘴分别加氧,使气化炉工艺烧嘴的氧气量可脱程,合成气出下降管后沿气化炉出口进入洗錄塔洗諫,合格合成气进离炉 内部分氧化反应所需的碳与氧的化学当量比约東,由于二次氧气人后缕工段.洗旅黑水通过管道引人后续工段;灰渣经过破渣机后通的加 入改变了气化炉内局部流场和温度分布特性,从工艺烧嘴出来的过锁斗排人渣池。碳顯粒经历了一次燃烧和气化反应后，经过二次氧气喷射时又发生了二次燃烧和气化,使气化炉内的温度分布更加合理,提高了碳转化率,2水煤浆气化特点61日粗濟中残碳含量下降;调整了火焰中心的退度和火焰中心距离工艺烧2.1水煤浆气化不足嘴端面白中国煤化工度,延长了烧嘴使用寿水煤浆气化工艺是自热式气化技术.煤的气化反庇热是由其自身命。燃饶所提供的。理论上可适用于水煤浆气化L艺的煤种范围比较广，3.2CNMHG点但从经济效益、气化炉材质承受能力以及稳定运行角度来看.原料煤用近入激冷窒，气体和灰渣还是有一定要求的:首先是要求煤的成浆性能好;再就是不适合气化在下降营 下降过程中温度较高,特别是灰渣含热量较大,在气化炉鹿- 20.科技侑息O科教前沿OSCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010年第17期部与水接触后释放热量,引起气化炉液位剧烈波动.液位较难控制;非干粉气化氧耗高 .气化炉耐火材料寿命短,工艺烧嘴寿命短,需热备用熔濟-熔清气化炉在气体和灰流在下降过程中除激冷外，还通过有效炉等。 气化炉一般二个月左右就要单炉停车检修.或出现故障,须有计募化喷嘴进-步将气体和灰资降温,使得灰渣在下降过程中的热量得划 的停车,而备用炉必须在1000以上才可投料,若临时把冷备用炉以释放并将灰洛颗粒激碎,细化了灰法减小了后续工作的压力,由于升 温至1000C以上.势必影响全系统生产，所以有备用炉应处于热备气体和灰渣含热最敏降低.因此激冷室液位波动较缓和。德士古炉的用状态的要 求。面维持热备用炉耗能较大,需大量煤气、空气及部分抽.粗合成气除气化炉后经过两级洗涤,先是通过文丘里洗廉.再进人洗引蒸汽 、冷却水。若能通过强化管理.优化操作,确保单炉长周期运转，族塔洗涤，由于粗合成气中含细灰较多,文丘里管工作-段时间后前做到计划停车 ,检修前将备用炉温开上来,就可不需热备用炉。如果能后压差会变大,需要清理维修,影响生产;非熔渣-熔渣气化炉中粗合够提 病煤浆的热值,达到粉煤热值时.气化炉内也可采用水冷膜璧,免成气出气化炉后直接进人洗涤塔洗讖,在洗旅塔中通过特制分配器提去 了耐火砖的困扰,炉温的提高,煤种的适应范围也将扩大。莉离了洗涤效果,节省了维修时间。德士古炉和非熔涟-熔渣气化妒的主要气化技术参数比较:[参考文献][1]贺永德现代煤化工技术手册M.化学工I业出版社203,01..非熔清熔清气化炉德士古炉[2]韩启元,许世森.大规模煤气化技术的开发与进展[1.热力发电2008第37卷比氧耗(Nnr'KNar)350-370410-430第1期.有效气Co+H(%)8378-81 .[3]孙铭绪.多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计[办化工设计2017(517.98>98[4]李玉成.多元料浆气化装置的运行及问题探讨0.大氮肥,2008年2月第31卷第1期、冷煤气效率71-76[5]任永强.韩启元.干法进料气流床煤气化技术的现状与发展[7.煤化工,008煤气化热效奉(%)-86年2月第1期(总第134期),.[6]赵伟.浅谈煤气化技术进展及选择小.化工时刊,2009年7月第23卷第7期. .从表中可以看出非熔清~熔渍气化炉比氧耗比德士古炉低，有效[7]凿真勇,韩甲业 .应堂.美国煤气化工艺现状及对中国气化技术的启示仇煤气含量较高，这主要是因为非熔濟-熔濟气化技术工业应用由于压力炭工程,2007年第10 期.8]韩承结.德士古气化工艺的优劣比较[安徽化工,2007年2月第33卷,第1较低(4.0MPa)流最较小，因此烧嘴使用寿命长,一般连续运行在100 d以上,但是对于更高压力(6.5MPa)和更大原料流量应用时烧嘴的使用[9]日运江,醬荣.目传矗.鹿治,周斕.德士古煤气化工艺运行方式总结J].化肥寿命带生产实践后才能确定;由于气体从下降管下口出来后流通面积工大门12008年2迅逮增大,流速迅速降低,不仅不会产生带水现象,而且对激冷室的液工业,第35卷第1期2008年2月位冲击较小,徽冷室的液位易于控制。但是非熔渣-熔渣气化技术的侧[10]张金阳.煤气化工艺选择之我见几河南化工,2008年第25卷.氧的增加,增加了冷却水系统故障的概率,也增加了停车概率;凹。[11]高恒,刘宏建煤气化技术现状、发展及产业化应用印，煤化工,200年2月第1期(总第140期)但是从经济角度讲 .国产的工艺包经济上较有优势。而且比国外[12]韩青民 非熔渣熔渣分级气化技术在煤气化装置的应用那p，化肥设计,200技术在实际应用方面更加国产化.减小投资.且有一定的实际生产经年2月第47卷第1期.验,因此也比较理想.作为国内新兴的专利技术,值得期待。作者简介:务吉梅,男,项士研究生,现在惠生工程(中国)有限公司工作。4结语对于水煤浆气化技术的缺点,需提高改进，比如水煤浆气化相对[责任编辑:曹明明]●(上接第80页)我们剔除错误数据.以及开停车时造成的压力波不大。 此时应通过调整定速泵,保证变频机组在高效区间运行。动和流址变化，稳定的数据主要集中在11% .8% .5%这三个区间段，3.2 诺波污染:变频调速 在工业生产中具有十分重要的意义,但是由这是因为不同的时段对压力有不同的要求，白天扬程越商(压力在于 变频器在输入回路中产生的高次谐波电流,对供电系统，负貘及其0.37 -0.41MPa之间)，千吨水电耗相应就高，夜晚扬程较低(压力在他邻 近电气设备产生干扰;尤其是在高精度仪表、徽电子控制系统等0.31MPa),千吨水电耗较低。应用中.谐波千扰问题尤为突出。使用变频调速装置时,需采取有效的滤波揩施,保证设备安全运一金定造票行。条+定建4结论888888888888变频调連技术正越来越广泛的深人到行业中。从经济效益来说降时间.低了生产成本.节约电能达10%以上。从社会效益上来说,变额器平滑千吨水电耗对比表调节管网压力减轻了对供水管网的冲击,降低了爆臂几率,掇高了服务水平,有力保障了用户安全优质用水需求和供水系统的安全，同时从以上对比数据分析可知.变频机组的节能原理是菲减少供水管采用能耗低 .效率高的产品也是符合可持续发展，节能喊排这一基本网中的不必要的水的机械能实现的。举例说明:假如某-时段水厂出国策的C厂压力保持在0.40MPa即可满足供水区城的用水需求，如果压力再高,用水量增幅不大.这说明供水区域已经饱和.这时高于0.40MPa的部分压力是多余的,不仅液费了电能,更增加了管网安全隐患,面通过[1]王起才.变频器原理及应 用M.机械工业出版社.00变频电机的调节作用则可以把维持这些多余压力所耗费的电能节省[2]赵相中国煤化工.变频器世界,2003年第七出来。3变频装置存在的问题TYHC N M H G要从事电气设备管理工3.1变频 调速装置额率不宜调到较低区间，这是因为电机在低转速作。运行时会产生大量的热.易烧毁电机,另一方面频率过低,实际意义井[责任编辑:王静]21-