GSP气化技术的发展与优化

Vol 31 No.7石油化工应用第31卷第7期Jul.2012PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION2012年7月GSP气化技术的发展与优化范为鹏神华宁煤集团煤制油项目建设指挥部,宁夏银川750000摘要:GSP气化技术是一种先进粉煤加压气化技术,其500MW气化炉已经在国内得到工业化应用。文章主要介绍其技术的起源、国内外的应用发展情况、技术优势,并探讨分析500MW工业装置试车及试生产过程中暴露的重大问题及技改优化措施。对GSP气化工艺技术的进一步完善和发展有一定的借鉴意义。关键词:GSP;气化技术;烯烃;优化中图分类号:F426.72文献标识码:A文章编号:1673-5285(2012)07-0077-041GSP气化技术在国外工业应用气化炉工作压力42MPa,有效气产量为130000m沿h,气化炉反应室内径246m。(1)GSP气化技术是20世纪70年代末,由前民主宁煤烯烃气化装置的试车成功,标志着CSP气化德国的德意志燃料研究所(DBI)开发并投入商业化运炉由日投煤750t到日投煤2000的工业化放大获得行的大型粉煤气化技术。1984年,在德国黑水泵建成了成功。了200MW气化装置(投褐煤量720-750d,产气量22山西兰花3052项目为50000m/h)。该装置在1984年至1990年间,成功2007年9月,山西兰花煤化工有限责任公司的对普通褐煤及含盐褐煤进行了气化,生产民用煤气。东“晋城3052项目”西门子GSP气化技术许可与专有设西德合并后,德国政府引进天然气取代了城市煤气,且备采购和设计合同正式生效。其产品为30万吨合成对垃圾处理有补贴政策,所以190年后,该装置分别氨、52万吨尿素和10万吨甲醇,此项目使用2台目投气化过天然气、焦油废油浆料和固体污泥等原料,生煤量约20吨(500MW)西门子CSP气化炉。这是先产出的合成气用于甲醇生产及联合循环发电(IGCC)进的大型粉煤气流床气化技术第一次应用于山西省大2)2001年,巴斯夫(BASF)在英国的塑料厂建成型煤化工项目,为充分利用高灰熔点、髙硫的无烟粉煤30MW工业装置,用于气化塑料生产过程中所产生的提供了一种清洁环保高效的解决方案。废料,产品为燃料气23中电投新疆伊犁60亿m/a煤制天然气项目(3)2003年捷克Ⅴ resove工厂采用CSP气化技术建设的140MW工业装置开车运转,其气化原料为煤2011年7月,中国电力投资集团新疆伊南60亿焦油,用于联合循环发电项目(ICCC),2010年对此工a煤制天然气项目一期20亿ma工程总体院及气厂考察时,气化装置运行平稳。化专利商合同正式生效。该项目一期工程采用8台套日投煤量约2000t(500MW)西门子CSP气化炉。这2GSP气化技术在国内的发展应用是继已经投产的神华宁煤煤制烯烃项目采用5台套西门子GSP50MW气化炉之后,再次成为世界上规模2.1神华宁煤50万ta煤制烯烃项目最大的干煤粉气流床气化装置。目前该项目已进入工该项目是世界上规模最大的煤基烯烃项目,每年艺包设计阶段。可生产50万吨聚丙烯。项目气化装置釆用5台(4开124神华宁煤400万ta煤间接液化项目备)日投煤量约2000(500MW)西门子GSP气化炉,由于西门子中国煤化工煤媒烯烃项CNMHG收稿日期:2012-03-16作者简介:范为鹏,男(1984-),2006年毕业于西安科技大学化学工程与工艺专业,助理工程师,目前工作于神华宁煤集团煤制油项目建设指挥部,主要从事煤气化生产及管理工作。78石油化工应用2012年第31卷目试车成功,系统长周期运行的可靠性得到了初步验料,不受煤成浆性能影响,由于气化温度高,可气化高证,神华宁煤400万始a煤间接液化项目是国家示范性灰熔点煤,故对煤种的适应性更为广泛,从较差的褐项目,为了确保项目可靠性和技术先进性,在气化工艺煤、次烟煤、烟煤、无烟煤到石焦油均可使用,也可两种的选择上,项目同西门子展开了广泛的接触和交流,为煤掺混使用,即使是高水分、高灰分、高硫含量和高灰后续GsP气化技术在煤间接液化项目的应用奠定了熔点的煤种都能进行气化。定的基础(2)技术指标优越,从表1数据可以看出,GSP气3GSP气化技术的优点化炉在氧耗、单炉有效气量、有效气含量及炉渣残炭含量方面有明显优势,特别是较低的耗氧量在降低空分(1)煤种适应性强,该技术采用干煤粉作为气化原装置建设投资和运行成本方面与水煤浆气化工艺比较表1三种气化工艺技术指标对比GSP德士古四喷嘴温度300-160300~14001200~1400压力MP3.50-3.9比煤耗488~560610原料消耗比氧耗380~430比蒸汽耗单炉有效气产量m/h130560934429375碳转化率≥9895~98有效气含量%%%≥9075-80炉渣残炭<1(平均值)≤3.5上表数据来源于神华宁煤烯烃公司、甲醇厂、二甲醚项目对应气化炉的运行数据有着很大优势,同时原煤消耗方面优势明显。无法在工业装置上很好应用(3)开、停车操作方便,且时间短,CSP气化炉从冷通过对 SHELL、航天炉等相似煤粉密相输送系统备到投煤仅需2h,主烧嘴停车后30min内可实现连的考察,同时结合GSP工艺路线的特点,对GSP装置投煤粉输送系统做岀以下改进:1)在煤粉输送线上增加4)操作弹性大,单炉操作负荷在π0%-l10%。煤粉流量控制阀,煤粉流量通过调节煤粉流量控制阀(5)自动化水平高,主烧嘴开停车过程全部在中控的开度实现。同时提高给料容器和气化炉压差,减小因室操作完成,整个系统操作简单,安全可靠。系统压力小幅波动对煤粉流量的巨大影响;2)增加煤粉循环管线,主烧嘴投煤之前,通过增设的煤粉回流管4GSP气化技术存在的问题及优仳措施线建立煤粉循环,确保投料前煤粉输送系统的可靠和煤粉流量的稳定。4.1煤粉流量波动大GSP原设计煤粉流量是通过煤粉给料容器与气化稳定性得到明显改善,正常运行时煤粉总量波动值≤4炉压差来控制,压差控制范围为01403MPa,对应煤th,完全满足正常生产要求粉流量30-80h。但在主烧嘴实际投料过程中,由于42投煤程序不合理压差控制范围太小,气化炉或给料谷器压力的微小波GSP气化技术煤粉进料方式为三根煤粉管线依次动都会引起两者压差的变化,直接造成煤粉流量的大投煤,每根管线的投煤量为12h,第一根煤粉线投煤波动,P装置试车过程中煤粉总量波动一般达到后且流量基中国煤化工投煤,然后是第10-20t,主烧嘴频繁因煤粉流量偏差跳车,在通过对三根正常情CNMHG个多小时,投煤过气化炉压力控制系统、气化炉与给料容器压差控制系程中煤粉流量极易较大波动,造成主烧嘴停车。在装置统多次调整后都未取得明显改善,气化炉压力始终无试车初期的频繁开、停车后对炉内检查发现水冷壁内法维持恒定不变,导致压差控制煤粉流量的控制方式壁局部出现捣打料被冲刷、抓钉烧损的现象。然而同样中国煤化工CNMHG石油化工应用2012年第31卷4总结对油田地面集输系统而言,加热炉好比是整个系加药后压差统的心脏,如何确保加热炉高效、安全地运行也是地面-加药前压差集输工作的重中之重,随着真空加热炉的普及,其结垢问题也一直困扰着我们,药剂防垢跟以往靠人工清垢相比除了其简便、高效、节能的优势外还使我们的工作日期由原来的“被动出击”变成“主动防御”可最大程度保障图1加药前后循环水进出口压差变化曲线生产的安全运行。下步将与采油队及相关职能部门对由于所加除垢剂未列入采油队成本计划,基层采药剂选择、方案制定做进一步研究,为提高真空炉运行油队考虑队上成本,对加药积极性不高,后期减少了加效率和安全系数开展工作。药量;以及加药泵损坏等原因使得加药没能做到连续实施,致使除垢效果不够理想。中的非作你你着你非出非你非们时母非《(上接第79页)165mg/m3,远远高于设计值1.5mg/m3。中暴露出的投煤不稳定、水冷壁烧损、点火烧嘴寿命针对此问题做出如下优化:(1)文丘里分离罐增加短、粗煤气含灰量高等诸多问题严重制约了工厂的长折流挡板,让气液固三相在分离罐中进行旋风分离;周期稳定运行,在针对性的改进和优化措施实施后,看(2)在出气化界区前的分离罐中临时增加塔板,实现塔到GSP气化炉运行状况得到了很大的改进,已经初步盘洗涤效果;(3)气化炉合成气出口增加折流挡板,通实现了CSP气化系统的稳定运行。但是粗煤气带灰严过折流板的阻挡尽量减少出气化炉粗煤气携带的固体重的问题还是没有得到彻底的解决,大量的细灰对后颗粒。优化后的粗煤气洗涤效果得到一定的改善,出气续系统会造成严重影响,如果CSP气化专利商能吸取化界区的粗煤气含灰量维持在3~6mg/m3左右。虽然粗煤气洗涤的成功经验,尽快解决洗涤效果差问题,灰含量有所下降,但是这样的结果仍不能解决洗涤系GSP气化炉才能实现真正意义上的长周期稳定运行。统管道磨损和变换设备堵塞的问题,系统仍不具备长周期运行的条件参考文献由此,不免对GSP气化技术的粗煤气洗涤工艺的[1]北京索斯泰克煤气化技术有限公司GSP煤气化技术的应洗涤效果提出质疑,从国内其他煤气化装置洗涤系统用[G].2006的运行效果来看,传统的水浴+文丘里+洗涤塔的工艺2】贺永德现代媒化工技术手册M北京:化学工业出版社,流程更值得采纳。20033]许世森,张东亮,任永强.大规模煤气化技术[M].北京:化5结论学工业出版社,2006中国煤化工首套GSP500MW工业装置在试车、试生产阶段HCNMHG