水煤浆水冷壁气化工艺及生产运行

第2期(总第159期)化No.2(Total No 159)2012年4月Coal Chemical IndustApr.2012水煤浆水冷壁气化工艺及生产运行吴存仓(山西阳煤丰喜集团临猗分公司,山西临猗044100)摘要以水煤浆水冷壁气化技术在山西阳煤丰喜集团临猗分公司应用为例,主要介绍了水煤浆水冷壁气化的工艺及设计特点,总结了水煤浆水冷壁气化炉的优势,运用该技术可解决现有耐火砖炉存在的炉体易损耗、工作效率低等问题,具有良好的应用前景。关键词煤气化,水煤浆水冷壁,气化炉文章编号:1005-9598(2012)02-001003类号:TQ534.4文献标识码:B1项目概况产合成氨。至2012年1月9日,连续运行了140d刨新了煤气化试车历史山西阳煤丰喜集团与清华大学合作研发的水煤浆水冷壁气化技术的成功运行,为开发利用丰富的2工艺流程及设计特点“三高”煤资源走出了一条创新之路。该技术拥有煤种适应性广、投资省维修费用低、自动化程度高、运转2.1水冷壁炉工艺流程周期长、产出气体成分稳定等优势,是具有先进水平水煤浆水冷壁气化工艺以煤浆加压气化方式供的煤气化技术之料,利用氧气对煤浆进行部分氧化来生产水煤气,煤阳煤丰喜集团临猗分公司(简称丰喜临猗公司)浆通过隔膜式煤浆泵和烧嘴进入气化炉,采用纯氧作氨醇系统气化工段原有3台耐火砖炉存在着耐火砖为气化剂气化温度在水冷壁炉膛内达到灰熔融性温寿命有限、需定期换砖、检修周期长、煤种适应范围窄度以上采用液态排渣气体及熔渣经过激冷后,完成等弊端,为此氨醇优化项目中采用了水煤浆水冷壁气全部的气化过程化技术。在新增的第4台气化炉内使用水冷壁技术在气化炉的燃烧室内,以水冷壁代替耐火砖,可设计单台炉投煤量600t/d,单台炉发气量10000以提高燃烧室的燃烧温度,不再担心提温后对耐火砖m/h,设计压力40M的高温侵蚀损毁极大地扩展了煤种适应范围。气化丰喜临猗公司水煤浆水冷璧炉工程总投资9000万炉内的水冷壁采用强制循环,使水一直处于过冷状元,涵盖水冷壁气化炉、破渣机、锁斗、锁斗冲洗水罐、态,有效地增加了水冷壁向火面熔渣层的凝固厚度,激冷水过滤器、汽包、工艺烧嘴、碳洗塔等设备以及气以减少蒸汽的产生量保护水冷壁管在安全稳定的状化框架的土建、安装的费用(由于系统原有磨煤和渣态下运行。汽包中的水通过锅炉水循环泵,送入水冷水处理等装置,不在本次改造范围)。其中主要设备包壁主系统(筒体、膜式壁),上盘管系统(炉口)、下盘括:气化炉主体、水冷壁及汽包、工艺烧嘴和锅炉水循管系统(渣口)和烧嘴冷却水系统,通过水冷壁系统和环泵。首台水冷壁炉于2009年10月在丰喜临猗公司烧嘴冷却水系统的锅炉水进入汽包,在汽包中产生部开始土建,2010年6月开始设备安装,2011年6月系分蒸汽,产生的蒸汽进入全厂蒸汽管网,汽包液位补统安装完成,经过了2个月的系统调试,于2011年8充水经本厂的中压锅炉工段供水管进行补充。水煤浆月22日一次投料成功并且同时送气供给后系统,生水冷壁气化炉流程示意图见下页图1收稿日期:2012-02-28作者简介:吴存仓(1969—),男,山西临猗,工程师,大专,1990年毕业于北京煤炭工业学校采煤专业,现从事煤化工生产技术管理工作,E-mail:baiwei163.com。2012年4月仓:水煤浆水冷壁气化工艺及生产运行1.3MPa蒸汽外送2.2.2煤浆投料过程汽包补充水水煤浆水冷壁气化炉使用“火点火"的方式进行(汽包D煤浆投料,通过汽包加蒸汽的办法,在锅炉水提前循锅炉水循环泵环运行到200℃后,开始点火烘炉,烘炉温度升到800℃即可,主要靠烘炉的燃料气与纯氧燃烧的火焰点燃入炉煤浆,利用反应生成热来完成自身的热反应煤气去碳洗塔平衡,在投料成功后,观火孔的摄像探头及光敏探头黑水去高压闪蒸均有显示,通过程控阀切换,退出烘炉的燃料气及烘炉氧气,使中心氧气管线由烘炉燃料气切换成氧气炉头的燃料气与氧气切换流程示意图见图2。隔式煤娱浆烘炉燃料调节阀2妖炉料8多a口电子打火装置图1水煤浆水冷壁气化炉流程示意图高温煤气经过激冷水激冷后,进入气化炉下半部切换阀换阀分激冷室,产生的黑水经过渣水处理系统处理后,循主氧气调节阀煤浆环利用。粗渣经过破渣机与锁斗,间歇式排出系统主氧气22点火及投料烧嘴2.2.1烘炉点火过程调节阀烘炉的燃料气管线与烧嘴的中心氧气管线公用烘炉氧气点火氧气送入正式氧气管线。待投料正常后程控实气化炉现切换。最终的点火烘炉与投料在1个烧嘴上一体烘炉氧气调节阀2化完成,不需要更换烧嘴,也不需要提前标定氧气和燃料气的流量,可以根据计算值,在进烧嘴前通过放图2燃料气与氧气切换流程示意图空和调节阀把燃料气与点火氧气的流量调整至合理的数值然后启动点火程序根据程序遥控相关阀门,3水煤浆水冷壁气化炉的优势使气体进入烧嘴,最后电子点火枪打火点燃火焰,完在运行中除保证汽包液位及锅炉水系统的循环成烧嘴的烘炉启动步骤,电子打火装置在点火后,由正常外,其余操作与水煤浆耐火砖气化炉几乎无异。气缸推动将电子打火枪退出中心氧管线。水煤浆水冷壁运行参数列于表1。衰1水煤浆水冷壁炉运行参数入炉煤浆人炉氧气汽包压力气化炉压有效气比氧耗流量/mh+流量/m3h2力/MPa体积分数/%/m3·(1000m3)136303.7-3.83.5~3.677.69-79.29水冷壁主盘管水冷壁产水冷壁主盘管水冷壁顶盘管水冷壁下盘管水冷壁环腔水流量/m2h1蒸汽量/th出口温度/℃出口温度/℃出口温度/℃温度/℃2751.0-1.5245~248193-198225-22931保持水煤浆进料的均匀稳定性3.2挂渣均匀,渣层厚实利用隔膜式煤浆泵为系统供煤煤浆流量靠煤浆供煤稳定的最大好处是挂渣均匀,均匀的挂渣可泵的变频进行调节,数据准确方便,使气化的供料系以使渣层随着反应的进行而逐步加厚,副产蒸汽量统稳定、安全。通过变频调节可以在系统的50%-100%低,璧温甚至比耐火砖炉还低,除拱顶部分在110℃负荷内,实现流量的任意调节。120℃外,筒体部分均在100℃以下。12-媒化工2012年第2期另外烧嘴使用的是三通道式,煤浆进入烧嘴后,升高30,但副产了蒸汽15t/h,同时水冷壁的费用极喷出的是一个倒火炬的形态,对渣层的冲刷分布是稳低,使用年限也长。定的。水煤浆水冷壁炉与干煤粉水冷壁炉相比,煤浆制33气体成分稳定备系统安全节能。制备1t粉煤(干基)耗电34.3kW气体的成分受到氧气和煤浆供料的影响,由于水制备1t煤浆(干基)耗电16.7kW,并且不考虑类似煤浆的供料平稳,氧煤比一定的情况下,炉温几乎不干煤粉的管道磨损问题,水煤浆气化产生的粗渣与细变,出口的在线气体分析趋势显示气化炉运行平稳,灰比例大,易于分离处理主气体体积分数(干基)为C042%、H238%、C0221%,稳水煤浆水冷壁炉的进炉氧气不需要额外再补充定了后系统的运行蒸汽,而干煤粉水冷壁炉需要对氧气进行蒸汽加热34可摻用煤质差的“三高”煤并补入蒸汽;煤浆输送不需要像干粉输送那样,需蒸1年11月曾试烧了一种高灰分的煤,相应地汽伴管保温来防止结块;送出气化系统水汽比达到提高炉温后气体产出CO2略高一些,产出蒸汽量有1.2以上,不需要在变换系统再补入蒸汽,不需要增所升高,其余指标未发生变化,能够满足后工段的需加变换触媒的装填量及负荷,而且配置水煤浆使用求。对比同期运行的耐火砖炉却出现了渣口缩小提水来源于后系统的工业废水。升炉温后炉砖损耗加剧的现象。经过对上述各部分的分析和详细的测算,以变换4生产运行中存在的问题后所得到气体为基点,国产的干煤粉水冷壁炉1000m(CO+H2)气体的综合能耗约17.18GJ,而水煤浆水冷41水冷壁循环水总管直径过小,影响了过冷水流壁炉1000m(c0+H2)气体的综合能耗为15.860J,相量,如果能够在水冷壁的总管上加大尺寸,可以提高比之下,水煤浆水冷壁气化技术不逊于国产的干煤粉水冷壁的过水流速,从0.4m/s提高到1.0m/s,对于水冷壁气化水冷壁的安全性会有更大的提高。42目前与原系统的3台耐火砖炉共同使用磨煤机6小结系统,煤浆的差异性不易显现出来,计划单独设置1套磨煤机,专供水煤浆水冷壁气化炉,可以有效地调水煤浆水冷壁气化炉把水冷壁气化与水煤浆气整水冷壁炉的适用煤种,并能进行多方面的配煤实验。化两者的优点结合起来,在丰喜临猗公司得到了成功的应用,尤其是产出的气体成分十分稳定,符合合成5水煤浆水冷壁炉与耐火砖炉、干煤粉水冷氨尿素系统的气体成分需求,鉴于水煤浆加压简便壁炉的对比易行,可以设计到更高的压力。初步的生产运行表明水煤浆水冷壁气化工艺是适应中国国情的优良煤气水煤浆水冷壁炉与水煤浆耐火砖炉相比,氧煤比化工艺之Technology of Coal Water Slurry Gasifier with a Cooling Screen and Its ApplicationWu cuncangLinyi Branch of Shanxi Fengxi Fertilizer Group Co, Ltd, Linyi Shanxi 044100, China)Abstract Most current coal water slurry gasifiers use refractory bricks at their walls, and the technology of coal water slurry gasification with a cooling screen was tested in Fengxi, and it turned out to be a success. The CwS gasificationprocess and its characteristics were introduced in this paper. The refractory bricks are likely to be damaged, besides, suchgasifiers have a low productivity. Overcoming such disadvantages, the new gasifier has a good application prospectKey words coal gasification, coal water slurry gasifier with a cooling screen, gasification furnace“你《煤化工》歟迎广大读者踊跃投稿,投稿信mhgk@126com十““