新型水煤浆气化技术的开发及其应用 新型水煤浆气化技术的开发及其应用

新型水煤浆气化技术的开发及其应用

  • 期刊名字:煤炭转化
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  • 论文作者:谭可荣,韩文,赵东志,于广锁,刘海峰
  • 作者单位:水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心,,华东理工大学,
  • 更新时间:2020-03-23
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论文简介

第第1期煤炭转化Vol 24 No. 1年1月COAL CONVERSIONJan.2001新型水煤浆气化技术的开发及其应用谭可荣)韩文2)赵东志2)于广锁3)刘海峰4摘要通过大型冷模和小型热模研究新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉,介绍了中试结果及其与 Texaco水煤浆气化技术的比较,并简述了推广应用前景关键词气化炉,水煤浆,多喷嘴对置中图分类号TQ517.41.1.2测试方法0引言(1) Dual PDa测试Dual Pda (dual particle dynamics analyzer我国能源以煤为主,但利用技术较为落后.自即激光多普勒三维粒子动态分析仪,属非接触式测世纪50年代以来,国家就极为关注,不间断地支量技术,具有对流场无干扰,动态响应快,空间分持国内进行气化技术的研究开发,并取得一定成绩.辨率高,测量精度高等特点.可实现三维速度、颗20世纪80年代末至今,国内相继引进鲁南、上海吴泾、渭河、淮南4套以水煤浆为原料的德士古气化装置,专利费约2000万美元.拟引进的还有本溪浩良河、长山等多套装置,专利费极为可观.为了节省外汇,开发有自主知识产权的气化技术,国家将新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发列为“九五”重点科技攻关项目,以期形成具有中国特色、性能更为优越的水煤浆气化技术.经过4年攻关,已d四经达到上述目的,并获得发明专利.本文介绍新型煤气化技术部分开发工作、中试概况及其在煤化工和IGCC发电装置上的应用图1大型冷模实验流程图1基础研究Fig 1 Experimental flowchart of large-scale coldmodel equipmsifier: 2- Nozzle; 3- Flowmeter: 41.I大型冷模装置测试1·26—ValMagnetic valve: 9- Chromatogram: 10-1.1.1实验流程与装置Recorder: 11ater tank: 1实验流程如图1所示.大型冷模对置气化炉直15- Computer and data pro-cessing system国家自然科学基金资助项目(29576233)、国家重点基础研究发展规划项目(G1999022103)第1期谭可荣等新型水煤浆气化技术的开发及其应用粒直径及浓度的同时在线测量,是测量瞬时运动速度及粒径分布的有效手段(2)停留时间分布及压力分布测量用氬气作示踪介质(脉冲法),用改装后的气相色谱进行快速检测.采用毕托管接U形压差计测定装置内压力分布测试结果实验室测定了冷态条件下的速度分布、湍流强度分布、压力分布、停留时间分布和浓度分布等.流场结构可划分为:射流区(Ⅰ)、撞击区(Ⅱ)、撞击流股(Ⅲ,上下两股)、回流区(Ⅳ,共六个)、折返流区(V)、管流区(Ⅵ),见图2图3热模试验流程图ig. 3 Experimental flowchart for miniature gasifier1- Reductor: 2-Glycerin tank: 3- Diesel oil tank;4— CWS tank;5— Computer;6— Sampling card;Controlled volume pump: 9Gasifier: 10 Viewport: 11- Nozzle: 12- Flowmeter;13— Quench chamber■I图4雾化性能试验流程图Fig 4 Experimental flowchart for the study of图2对置炉流场结构示意图atomization characteristicsFig 2 Sketch map of flow pattern in opposed1— Flowmeter;2— Air compressor;3 Flowmeter;mp;5— Suctor;6nozzle-gasifierAir-liquid seperator: 8- Liquid tank; 9- Re1.2小型热模试验分别以甘油、柴油及水煤浆为原料,纯氧为气化剂,在图3所示的流程中进行了气化热模试验2中试试验(120kg/d).测试表明:炉内的温度分布均匀,气化效果良好,为中试提供了参数新型气化炉中试装置建于兖矿鲁南化肥厂,由水煤浆气化及煤化工国家工程中心负责建设和运1.3雾化性能研究行基于大型冷态模型(D1500mm×4500mm),2.1工艺简介借助激光衍射颗粒测试仪( Malvern),以水、甘油及水煤浆为实验介质,对数十种不同几何结构与尺由工业气化装置界区来的煤浆,经两级煤浆振寸的喷嘴进行了雾化性能研究.试验流动筛筛分后,贮存在煤浆槽内.由空分装置来的液煤炭转化2001年内的煤浆分别经四台高压煤浆泵加压后计量送至四72h考核结果见表1,与 Texaco水煤浆气化技个工艺烧嘴.水煤浆与氧气一同通过工艺烧嘴进入术的比较见表2气化炉,在气化炉内进行部分氧化反应,生成的粗表1现场考核结果合成气、熔渣并流进入气化炉激冷室,熔渣在底部Table 1 Results of on-site inspection水浴中激冷固化,由锁斗收集,定期排放.粗合成Inspection contentOperation 1 Operation 2气经脱氧水喷淋降温送洗涤塔洗涤除尘.在洗涤塔Capacity, t/d22.622.6中部有一黑水引出管,含固量较低的黑水由此引出Component of available gas经洗涤塔循环泵加压后送入激冷室作为粗合成气的Conversion ratio of carbon, y98.8激冷水使用oxygen consumption气化炉炉体材料为 ASTM A387Gr11C12,耐O2/1000Nm3(CO+H2)火砖由耐火材料国家工程研究中心高耐厂负责生m545Gas productivity2.2252.2262.2中试阶段结果与 Texaco水煤浆气化技术比较Nm dry gas/kg coal表2与 Texaco气化技术的比较Table 2 Comparison with Texaco gasification technologySpecific oxygen Specific coalGasification technology Capacity/ of available/ Nm O,/1 000 kg coal/1 000 ratio of coal/% concentration/%onsumption/t coal/dgas(CO+H,)/%Nm(CO+H,) Nm(CO+H,Imported pilot-plant 1:410600Lunan Industrial plantIndustrial plantWujing(Shanghai)~60800410°quoted from Texaco Gasification Services Co. ( Kunshan)3新型气化炉技术优势4新型煤气化技术在煤化工及IGCC发电装置上的应用(1)操作方便,易于控制.原操作过 Texaco的兖矿鲁南化肥厂着手进行前期评估,拟建设每人员,经过一个月左右的熟悉了解,就可驾驭新型天1000t煤商业示范裝置(国内最大),用于生产气化炉,事实证眀他们操作自如,调控得心应手.控CHOH和合成氨或IGCC发电;德州化肥厂拟用该制系统(DCS)先进,除巡检外均在控制室内操作,技术配套生产20万 t ChOh/a;湖北应城化肥厂拟计算机显示“操作历史”有利于判断发展趋势用于渣油气化技术改造;内蒙达拉特旗化肥厂、陕(2)喷嘴安装与拆卸方便.中试装置运行证明,西燃料燃具公司有采用该技术的意向;天辰、华陆、拆出喷嘴可在半小时内拆除,与安裝时间大体相同.山东省化工设计院拟获得设计权,用于老厂改造或(3)炉内耐火砖保护良好,下渣口光滑.新型气扩产化炉最大优势之一是整个炉膛温度分布均匀,最高旦鲁南商业示范装置成功,在煤化工领域将与最低温度差一般在50C~150C之间.最高温度有广阔的应用前景:油头30万tNH3/a大厂原料路也不超过1300C,整个炉膣宛若一个等温反应器,线改造.国内石脑油原料路线大型氨厂5家,渣油这就为延长耐火砖使用寿命创造了外界条件大厂7家,在油价飙升之际,这些厂正着手考虑改(4)裝置安全平稳,自开车至今没有发生一次变原料路线:油头中型化肥厂原料路线改造;无烟安全事故,没有一次爆炸事故,装置安全平稳.在煤(中小合成氨厂UGI炉型)原料路线的技术改造第1期谭可荣等新型水煤浆气化技术的开发及其应用Methanol, olin, oil, DME一1mGasificationCO+HMembrane reactorPower plantFuel batteryH2)→ Motor fuel图5多联产技术示意图Fig 5 Sketch map of poly-generation technology将岀现新一轮技术竞争,带烟气处理裝置的超临界估计为42.4%,两者投资均为1130$/kW;颗粒粉煤燃烧技术,增压流化床燃烧(PFBC)以及IGCC排放物減少98%,SO2减少9%,NO,减少70%以等将成为竞争对手.普遍认同IGCC有如下技术优上,CO2减少25%以上;冷却水用量比亚临界燃粉势,可能占上风煤机组少一半在今后5年内热效率达到45%以上,而超临界参考文献1刘海峰,刘辉,龚欣等.大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布.华东理工大掌学报,2000,26(2):168-1712]刘海峰,王辅臣,吴韬等.撞击流反应器內微观混合过程旳研究.华东理工大学学报,1999,25(3):228-232THE DEVELOPMENT AND APPLICATION OF OPPOSED-NOZZLEGASIFIER FOR COAL-WATER-SLURRYTan Kerong(National Ministry of Science and Technology, 100862, BeijingHan Wen and Zhao dongzhi(National Engineering Research Center for Coal-Water-Slurry gasificationand Coal Chemical Engineering, 277527 Tengzhou)Yu Guangsuo and Liu haifeng(East China University of Science and Technology, 200237 Shanghai)ABSTRACT The characteristics of opposed-nozzle-gasifier for coal-water-slurry are studiedin the large-scale coal-model equipment and the miniature gasifier. The results of pilot-plant andthe comparison with Texaco gasification technology are given. The applied foreground is also de-Is paperKEY WORDS gasifier, coal-water-slurry, opposed-nozzle

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