低压投煤技术在壳牌煤气化装置中的应用

第49卷第4期化肥设计Aug. 201.2011年8月Chemical Fertilizer Design●33●生产技术低压投煤技术在壳牌煤气化装置中的应用陈二孩,李国胜(1.大唐国际化工技术研究院有限公司,北京100070; 2.大唐国际发电股份有限公司,北京100033)摘要: 壳牌煤气化装置低压投煤开车技术要求开工烧嘴在较低热负荷情况下的运行时间尽可能短,且气化炉压力在0.1 ~0.5 MPa(原设计为0.8~ 1.0 MPa)时就投用煤烧嘴,并通过煤烧嘴的运行来为气化炉升温升压,直至装置满负荷运行。分析了壳牌谋气化装置采用高压投煤开车存在的主要问题及其原因;对比了高压投煤和低压投煤的运行情况;提出了采用低压投煤技术的具体实施步骤以及对高压投煤技术的改进意见。结果表明:采用低压投煤技术1次投煤成功率接近100% ,煤气化装置从点火到粗合成气外送的最短时间为0.5 h。关键词:壳牌煤气化装置;投煤开车;低压投煤技术;点火烧嘴;开工烧嘴;煤烧嘴;投煤成功率中图分类号: TQ542文献标识码:B文章编 号:1004 - 8901 (2011)04 -0033 -03Application of CoalFeeding Technology under Low Pressure in Shell Coal Gasification PlantCHEN Er- hai, LI Guo sheng(1. Datang International Chemical Technology Research Institute Company Led.，Beijing 100070 China;2. Datang International Power Generation Stock Company Lld. , Beijing 100033 China)Abstract:It was required for technology of coal feeding under low pressure in Shell coal gasification plant that running time was shorter as possible forstarting. up burmer under lower heat load，moreover while the pressure of gasifier is within 0.1 ~0. 5MPa ( oniginal design pressure is 0.8~1.0 MPa),the coal burner was put into operation, and both the temperature and pressure in gasifier were increased through operation of the coal bumer, until theplant reached to the full load operation. Author has analyzed the main problems existed in Shell coal gasification plant by use of coal feeding under highpressure and its reason ; has compared the running situations for coal feeding under low and high pressures; has proposed the concrete execution steps forcoal feeding under low pressure and the improvement comments for coal feeding technology under high pressure. Result indicates that the success rate forcoal feeding in one time is approached to 100% by use of coal feeding technology under low pressure; the shortest time of the gasification plant from igni-tion to sending out the coarse synthesis gas is 0.5 h.Key words :Shell coal gaification plant; coal feeding for slarting- up; coal feeding tchnology under low pressure; slaring- up burmer; coal bumer;success rate of coal feeding壳牌煤气化工艺是典型的第2代煤气化工艺1壳牌煤气化技术开车过程之一。煤粉、氧气在加压条件下进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃壳牌煤气化炉采用水冷壁结构,开车前水冷烧及转化等- - 系列物理和化学过程,气化产物是以壁内的水温为230C左右,汽包水在水冷壁中做H2和CO为主要成分的合成气。水循环。壳牌煤气化炉有3种工况的烧嘴:①点壳牌煤气化装置采用干煤粉加压进料方式,气火烧嘴1 个,所用的原料为液化气和仪表空气,化炉膛温度高达1 400~1 600 C,压力4. 0 MPa,具在气化炉微负压的情况下将开工烧嘴点燃后退有碳转化率高、氧耗低、冷煤气效率高有效气体含出;②开工烧嘴1个,原料为柴油和氧气,用点火量高、酸性气体处理费用低、环保效益好等优势,但烧嘴将其点燃,用开工烧嘴为气化炉升压，当炉按原设计,壳牌煤气化炉开车时开工烧嘴运行时间内压力升至0.8~1.0 MPa时投用煤烧嘴,开工较长,须在炉内压力达到0.8~1.0 MPa时才被允许烧嘴则自动退当当产山的历花半1.0 MPa左中国煤化工投用煤烧嘴,一次性投煤成功率较低。因而本文主右;③煤烧啸使用的烧嘴,要针对0. 8~1. 0 MPa的高压投煤技术(相对于0. 1YHCNMHG~0.5 MPa的低压投煤技术)存在的弊端,探讨低压作者简介:陈二孩(1979年-),男,河南辉县人,2005年毕业于河南大学化学化工学院化学工程与工艺专业,从事煤气化技术的研究投煤技术在壳牌煤气化装置中的应用。工作。●34化肥设计2011年第49卷原料为煤粉和纯氧，数量为4个或6个。表1壳牌煤气化工艺开 工烧嘴烧坏的常见原因壳牌煤气化投料的方式是用开工烧嘴的明火将序号开工烧嘴烧坏常见原因喷人的煤粉和纯氧点燃。壳牌原设计的开车投煤压开工烧嘴铜头安装不合适。力为0.8 ~1.0 MPa,这是基于激冷气量而确定的,如2氧气流量大,烧嘴热负荷过高。果在保证激冷量和投煤期间开工烧嘴有火焰的情况3氧油比偏大。下,壳牌煤气化工艺采用低压投煤技术是可行的。;从柴油阀打开到氧阀打开的间隔时间短， 氧气先达到,开工烧壳牌煤气化主工艺流程见图1。嘴头部烧坏。原煤激冷气循环0-5烧嘴头部氧气和柴油的背压低,雾化效果不好,造成烧嘴回火尧坏。+过热蒸汽6开工烧嘴冷 却水流量不足。磨煤千爛*中压蒸汽7开工烧嘴停车期间氮气吹扫阀门没有及时打开, 造成回火烧坏头部。煤的加压节广除灰十湿洗工拿些蠡8 柴油管线堵塞,造成过氧烧坏。与输送水处理9开工烧嘴运行时间过长 ,造成烧坏。氧气中水回用3低压投煤技术应用效果图1壳牌煤气化主工艺流程壳牌低压投煤技术要求开工烧嘴在较低热负2高压投煤开 车出现的主要问题荷下运行的时间尽可能短,气化炉在0.1 ~0.5 MPa国内采用高压投煤的壳牌煤气化厂家大都发时就投用煤烧嘴,通过煤烧嘴的运行来为气化炉升生过开工烧嘴烧坏的事故,至今个别厂家仍未得到温升压,直至装置满负荷运行2]。现将河南开祥化有效解决,大大增加了开车费用和开车时间,给企工有限公司、大连大化集团大连碳化工有限公司、业造成了巨大的损失。解决开工烧嘴烧坏问题,提大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司的壳牌粉煤高一次性投煤成功率,缩短开车时间已成为各壳牌气化炉开工烧嘴运行情况进行对比,分析低压投煤煤气化企业的当务之急。壳牌煤气化工艺开工烧技术的应用效果。壳牌煤气化装置低压投煤与高压投煤运行效果对比见表2。嘴烧坏的常见原因见表1。表2壳牌煤气化装 置低压投煤与高压投煤运行效果对比序壳牌工艺设计氧量设计氧压 设计油量 设计油压 实际氧量 实际氧压 实际油量 实际油压 氧运行投煤时气 烧应用13F1-0002 13P1-0000 13F-0003 13P1-0032 13FI-0002 13P1-0002 1371-0003 13P1-0032 油时间化炉压力 坏.}企业/kg.s-'/MPa/MP/kg.s'/kg.s-I比/min-1 /MPa 率1开祥化工0.684.52 0.21 ~0.263. 670.233.0. 1163.22.0 50.1~0.2无2大连大化(1) 0. 684.52 0.21 ~0.26 3. 670.60.23.0 400.83大连大化(2) 0.68 .4.52 0.21 -0.263.673.210. 1433.5 2.4 6 0.1~0.2 无4大唐试车阶段1.574.69 0.47 -0.593.791.34.60.42.7.1 400.8较高注:表2中(1)为大连大化高压投煤;(2)为大连大化低压投煤。开祥化工于2008年7月2日开车成功,采用低(1)降低氧管线压力,在3.1 MPa 的总管压力压投煤技术，至今开工烧嘴运行上百次,无- -次烧下点火,以防止煤烧嘴负荷过高,导致水冷壁烧穿坏。大连大化于2009年11月开车,开工烧嘴频繁和氧流速过大造成爆管。当煤烧嘴稳定后,再缓慢烧坏,自从2010年5月修改开工烧嘴运行参数并采提升氧压至4.7 MPa。用低压投煤后,至今未发生烧坏事故。大唐多伦煤(2)降低粉煤给料仓V- 1205的压力。投用煤烧制烯烃项目煤气化装置在2010年煤气化装置试车嘴时的压力由原来的4.9MPa降为2.5MPa,以此来配合氧总管压力和保证煤线稳定,当煤烧嘴稳定后，期间采用高压投煤开工烧嘴频繁烧坏。再缓慢将料中国煤化工提升到4.9 MPa。4采用低压投煤需 要修改的参数及程序(3)常YHCNMHG1301。采用壳牌煤气化低压投煤技术需对原高压投(4)开工烧嘴运行参数:氧压13PI-0031为3.1煤技术的程序及参数作如下修改。~3.3 MPa,氧流量13F1-0002为0.4~0.8kg/s,柴第4期陈二孩等低压投煤技术在壳牌煤气化装置中的应用油流量13FI-0003为0. 16 ~0.32 kg/s ,柴油循环压力防止流量低跳车)。13PI-0026为3.6 ~4.0 MPa,开工烧嘴氧油比为2.5。(7)将点火烧嘴和开工烧嘴插人气化炉中,程(5)调整开车步骤。首先启动循环气压缩机K-序13KS-0001、13KS-0002走到“第2个点火步骤”1301 ,并开防喘震阀13FV-0011 ,保持尽量少的循环处于等待位置。气进人气化炉。随后,先点点火烧嘴,再点开工烧(8)点火烧嘴运行前将合成气压力控制器设定嘴,开工烧嘴点燃后,将防喘震阀13FV-0011关闭;为0.1MPa,当开工烧嘴运行后可适当地将系统压在气化炉压力为0.1 ~0. 4 MPa时,确保足够的激冷力设定为0.2 ~0.4 MPa。煤烧嘴运行后通过阀门气量情况下投用煤烧嘴。16PV-0008B控制系统压力,同时粉煤给料仓V-(6)2个煤烧嘴运行后，尽快将气化炉压力提升1205处于压差控制模式。到1.0 MPa。(9)所有煤线打循环,投用点火烧嘴和开工(7)在投入第1个煤烧嘴后,要观察气化炉相烧嘴。应检测点是否快速上升,如13TI-0019、13TT-0016和(10)开工烧嘴运行后系统要稳压至0.2 ~0.413TI-0049、13PI-0040等检测点,否则视为投煤失MPa,通过16PV-0006B阀门控制气化炉压力。败,需手动停止煤烧嘴运行。(11)等点火烧嘴退出后且开工烧嘴运行稳定，(8)投煤后要密切观察高温高压飞灰过滤器投用第1个煤烧嘴。投入第1个煤烧嘴后要观察气S- 1501的压差,如15PDI-0002快速上升,及时将超高化炉温度敏感点是否快速上升,如13TI-0019、13TI-压氮气缓冲罐V-3052的压力提高,以增加反吹气量。0016和汽包水温13TT-0049。(9)开车前修改相应参数的联锁跳车值,以防(12)第1个煤烧嘴着火后,投用第2个煤烧止由于采用低压投煤技术而使部分参数触动联锁嘴。投用后开工烧嘴退出,投用其他煤烧嘴。煤烧跳车,投煤失败。嘴运行期间要密切观察高温高压飞灰过滤器S-5低压投煤具体实施步骤1501的压差,如果发现15PDI-0002快速上升,要及(1)将氧气管线上的限流孔板13R0-0090改时将超高压氧气缓冲罐V-3052的压力提高,以增加反吹气量。小，限流孔板安装时要用四氯化碳脱脂。(2)在13PI-0027压力为3.1 MPa时用氮气代复至设计压力。(13)当全部煤烧嘴投人,将氧气的压力逐步恢替氧气作开工烧嘴通道测试。若13F1-0002显示的6结语流量大,可以适当关小开工烧嘴氧气管线软管后手阀,以保证13FI-0002在0.4 ~0.8 kg/s, 并测试背从采用低压投煤技术的国内2家企业的煤气压13PI-0029≥2.7 MPa;化装置的运行情况来看,采用低压投煤技术一次投(3)在氧气总管压力为3.1 MPa下用氮气代替氧煤成功率近100%,比高压投煤节省时间约1h,而气,进行煤烧嘴氧气阀门13FV-0X03的预开度测试。且开车阶段氮气消耗量少,煤气化装置从点火到粗(4)水代油测试。根据确定的开工烧嘴氧气流量合成气外送最短时间为0.5h,低压投煤技术为壳牌来测试柴油阀门13FV-0003的预开度,测试背压13PI-煤气化装置的开车节省了大量资金和时间。0035≥2. 7 MPa。注意13PIC-0026为3.6 ~4.0 MPao参考文献:(5)粉煤给料仓V- 1205AVB的压力为2.5 MPa,[1]陈二孩,岑涛,马江涛,等.试论Shell煤气化装置煤粉管线的稳煤管线打循环。进行煤阀13FV-0X01的预开度测试。定性[J].化肥设计,2009(5):36 -28.(6)启动激冷气压缩机并提至适当转速(注意[2]陈二孩,岑涛. Shell煤气化装置点火烧嘴与开工烧嘴的实验与K-1301的人口流量低联锁跳车值,可以暂时强制，应用[J].化肥设计，2009(1):44 -46.收稿日期: 2011-06-21行业信息开封龙宇4万t/a聚甲醛装置通过性能者核验收中国煤化工由中国五环工程有限公司承担工程总承包的开封龙宇- -期4万Va聚甲醛生HCNMHG8时至7月26日8时,经历了72h的性能考核测试。结果表明,测试期间的装置负荷为100%,聚甲醛产量401t,优质品率达69%,各项指标均优于设计要求,4万Va聚甲醛装置-一次性通过性能考核验收。(本刊通讯员)