非熔渣-熔渣分级气化技术在煤气化装置的应用

第47卷第1期化肥设计Feb. 20092009年2月Chemical Fertilizer Design●47.非熔渣-熔渣分级气化技术在煤气化装置的应用韩喜民(丰喜集团股份有限公司临猗分公司,山西临猗044100)摘要: 阐述了非熔渣-熔渣分级气化技术的 主要特点,介绍了其在煤气化装置工程项目中的设计创新及装置运行的操作思路。关键词:非熔渣一熔渣分级气化装置;煤气化装置;应用中图分类号: TQ223. 121文献标识码:A文章编号:1004 - 8901(2009)01 -0047 -03Application of Non -slag / Slag Classification Gasification Technology in Coal Gasification PlantHAN Xi-min(Linyi Sub -company, Fengxi Croup Sock Compony lad. , Linyi Shanxi 044100 China)Abstract: Author has described the main features of non slag/ slag easification gailication tehnoloy , has introduced the deign invation and operating idea for the plant in its engineering projecl of coal gasifcation plant.Key words; non-slag slag lasfication gasification plant; coal gasification plant; pplication山西丰喜肥业(集团)临猗分公司10万Va甲减缓喷嘴使用的恶劣条件。醇项目的煤气化装置采用非熔渣一熔渣分级气化分级向气化炉内注人氧气,大部分氧气从炉顶部技术，该技术为山西丰喜集团、北京达立科科技有烧嘴与水煤浆-起进入气化炉,少部分氧气从炉上部限公司和清华大学共同所有。经过多年的努力,该侧壁氧气喷嘴进入气化炉。分级气化示意见图2。技术已完成了专利研究、实验室研究.工艺包、工程燃料、氧气、雾化剂设计和工程建设,于2006年元月23日一次化工投料成功。截至2007 年10月,已累计运行600多天，生产的粗甲醇已超过20万t,仅停车34天,平均负二次Oz十二次O,荷率为88.68% ,开工运转率为94. 66% ,达到了国以F发疗内外以水煤浆为原料的同类装置运行的先进水平。1气化技术特点非熔渣一熔渣分级气化技术是一种全新的气图2分级气化示意化技术,其工艺流程见图1,主要特点如下。采用炉顶喷人二氧化碳作为预混气体,非熔瓜缩市华平分渣一熔渣气化工艺增加了调整烧嘴区域温度的手CO压缩机.次氧气CO，段,保护了主烧嘴。操作中可切换主烧嘴预混气世体,例如可以从氧气切换为二氧化碳，装置运行工水你浆+Q况无明显波动。二次氧气(2)气化炉激冷室采用的是栅板破泡条装置，水煤浆泉气化炉粗合成"生而不是升气管形式。措液(3)采用丰喜公司独有的高压、真空闪蒸技术和特殊防磨装置。图1非熔渣一 熔渣分级气化工艺流程(1)以CO2为水煤浆气化的雾化剂,利用分步作者简介:韩喜民(1968年-) ,男,山西运城人,1992年毕业于华东给氧技术,建立2个气化区,喷嘴位于气化段内,可理工大学无机化[专业,从事化工生产技术的研究和开发。●48.化肥设计2009年第47卷(4)碳洗塔采用十字形分布器,无升气管。(5)将黑水减压角阀与后系统的闪蒸设备直(5)去掉捞渣机,渣池移至界区外,实现了清接相连,并在闪蒸角阀后采用特殊办法,以减轻对洁生产。角阀的磨损。(6)目前其他厂家使用的捞渣机普遍存在损2装置设计创新坏频繁,维修费用高的问题，且链条一般都使用进2003年,丰喜公司筹建煤气化装置将具有自口产品。改进的方法是去掉捞渣机,改为将粗渣直主知识产权的非溶渣一-溶 渣分级气化技术应用于接排放到沉淀池，然后用抓斗捞出,这样既简化了工程实践,并在设计和施工过程中进行以下方面的流程,又节约了费用。创新。(7)将高压闪蒸罐液位计由罐体直简段迁移(1)气化室容积和高径比都大于Texaco水煤至高压闪蒸罐下液管道上。浆气化炉,既增大了反应空间，又改变了炉内的温(8)灰水处理系统堵塞是制约气化装置长周度与流场分布，延长了烧嘴的使用寿命,加大了气期安全运行的主要因素之一。改善的措施是将高体在炉内的停留时间,提高了碳转化率。闪定位在30 m平面,将真闪定位在20 m平面,真闪(2)激冷室内件采用新技术,去掉气化炉激冷下液靠重力自流到沉降槽。室上升管,增加了破泡条装置。(3)碳洗塔内部采用下降管与十字形分布器3生产运行数据相结合的结构。非熔渣一熔渣分级氧化气化工业装置投运以(4)采用耐磨高效闪蒸内件取代传统的闪蒸来,系统运行平稳，各项指标均达到设计要求。其进料结构,极大地延长了进料部件的使用寿命。典型运行数据见表1和表2。.表1非熔渣- -熔渣分级氧化气化运行数据FI1301 -2 111302 -2 FI1323-2 F11370-2 FI1370A FI1370B FI1321 PI1322 T11306 FI1315-2 F11313-2 T11316-2A煤浆B煤浆C煤浆氧气总气化炉气化炉粗合成气粗合成粗合成时间流量流量流量(北)流量(南)流量压力温度 流量(湿)气压力气温度/m2.h-1 /m' .h-! /m’.h-! /m3.h-1 /m3.h-! /m’.h-! /m3 .h-1 /MPa__ /C /m' .h-1 /MPa ./C0:0026.928.11 0201 0053.327 1 291.17 116.83.277203.1:0027.628.828.1 13 283.21 0401 022997 3.361 1 292.63119.83.313204.92:0029.028.9 13 280.61 0671 0161013.360 1293.51 116.13.309203.43:0027.828.526.4 13281.6 1080 1 0109793.344 1 292.98116.33.296203.34:0025.028.428.7 13 280.4 1074 1 001957 3.346 1 293.03116.43. 2965:026.228.627.2 13 284.21 05:1 018I 0063.342 1 297.15 116.7 3. 292203.86:0026.727.7 13 297.11074 1 021987 3.312 1297.72 116.7 3. 262203.4，7:0028.328.228.3 13 288.81 063.278 1 301.42 116.83.2278:0025.723.2 13284.0 1058 1015 1008 3.256 1300.30 116.5 3. 208203.59:0029.526.1 13284.5 1060 1 0200103.300 1292.00117.13.252203.610:0025.8 13 269.71072 1 019991 3.342 1 295.70117.23. 292204.51 :0026.829.9 13250.0 1051 0251003.3301 285.00 117.83. 28412:0027.529.829.9 13265.0 1060 1 019980 3.350 1290.00 116.03.200204.013 :0025. 927.5 13 255.0 1 0741012 3. 3301 280.00 118.03.250204.114:0028.028.5 13258.0 I 0681020;985 3.320 1 290.00 118.5 3. 13915:0028.929.0 13 258.0 1 0591 019993.320 1 285.00117.03.164203.016:0024.529.7 13 256.6 1 2201 1391000 3.263 1295.00 116.53.212203.217 :0026.027.428.4 13269.0 1182 1 127948 3.271 1299.00 118.23.218203.918:0026.5 13238.0 1 180976 3.248 1293.00 117.93.19719:0026.326.7 13 239.01 091110 1001 3.247 1292.00 117.8 3. 19220:0026.130.9 13 262.01 2611 1609783.232 1 295.00 115.03.173202.521 :0030.2 13243.0 123911621096 3.235 1296.00 118.1 3.18222 :0030.830.7 13 265.0 1 2391 1461120 3.229 1296.00 116.63.17123 :0027.929.6 13274.0 1 2361 1561583 3.247 1300.00 116.2 3. 191202.5_第1期韩喜民非熔渣一 熔渣分级气化技 术在煤气化装置的应用表2非熔渣- -熔渣分级氧化气化运行结果(4)激冷室采用华东理I大学的复合床技术，项目运行结果去掉了上升管,气体从下降管下口鼓泡上升后被破S11301-253.0泡条分割,避免形成大的气泡,也增加了气液接触面媒浆流量/m' .h-!29.2积，强化了洗涤传热效果,合成气中的灰含量大大降煤浆浓度/%59.3低。由于气体从下降管下口出来后流通面积迅速增煤浆密度/1.m~31.15大,流速迅速降低,不仅不会产生带水现象,而且对激干煤量/kg.h-19.91冷室的液位冲击较小,激冷室的液位易于控制。氧气总流量/m' .h-'13 197.0(5)碳洗塔去掉上升管,采用十字形分布器,中心CO2流量/m'●.h-'1 00.0亦可降低气体流速,增大气液接触面积,提高碳洗二次氧烧嘴A流量/m' h-!1 200.0塔的洗涤效果。采用十字形分布器的另一优点是二次氧烧嘴B流量/m' h11 150.0在开停车过程中(特别是联投)可以有效地避免由氧煤比.450.0于应力变化而脱落的大块垢片进入碳洗塔,堵塞碳粗合成气流量(湿气)/m' .h-190 500.0洗塔底部黑水出口和闪蒸角阀,解决了碳洗塔在开粗合成气流量(干气)/m'●h-148 100.0车过程中易堵塞的问题。气化炉压差/kPa45.4(6)闪蒸系统采用二级闪蒸。在运行中采用主烧嘴压差/kPa454.0闪蒸罐内不控制液位或控制很低的液位，这样黑水CO,0/%45.3在罐内的停留时间很短,所以也就不存在沉积与结CO2,4/%21.2垢,没有结垢或结垢极少就不会出现堵塞问题。在H2,φ/%36.7系统停车后多次进人闪蒸罐内检查,从未发现结垢CH.o/ x10-62 00.0及灰渣沉积的现象。由于闪蒸罐内液位控制得极(CO +H),q/%82.0低,闪蒸空间增大，避免了闪蒸罐超压和闪蒸汽带水的现象。另外由于对闪蒸系统采取了特殊的办比煤耗,干煤/(CO + H2) ,/kg●ham -0.585比氧耗,02/(C0+H2)./m’ ●ham-3427.6法,闪蒸系统在运行中从未出现过管道、阀门磨漏的情况。自气化装置开车以来,闪蒸系统的运行一4独特操作思路直很稳定。(1)将中心二氧化碳流量控制在1 000 m/h5结语左右,二次氧流量控制在2400 m/h(2个二次氧烧(1)非熔渣-熔渣分级气化技术属气流床气化，嘴各1200m'/h),以使高温火焰在炉内的分布更与早期的固定床气化、灰熔聚流化床气化相比,具有趋合理，避免气化炉拱顶超温,延长炉内耐火材料良好的环保性能,该技术将环境保护中传统的“末端的使用寿命。治理”转化为清洁生产,属于环保的煤气化技术。(2)由于中心二氧化碳的加入,降低了主烧嘴2)非熔渣一熔渣分级气化技术属完全自主头部的温度,有效地保护了烧嘴头部,延长了烧嘴创新的技术,具有自主知识产权。作为洁净高效的产业化技术,适合于大型化的煤化工装置,可广泛(3)二次氧的加入,使气化炉内流场结构、物料混应用于煤基合成气制备过程、煤制油、煤基多联产合和浓度分布比较理想,为气化反应创造了有利条件，发电系统等,应用前景非常广阔。提高了碳转化率,粗渣中残碳含量降至15%以下。修改稿日期: 2008-12-25《化肥设计》全体同亿恭祝您新春愉快!万事如意!