多喷嘴对置式粉煤气化技术研发及应用

第4期中氮肥No.42013年7月M-Sized Nitrogenous Ferilizer ProgressJul.2013试验与研究多喷嘴对置式粉煤气化技术研发及应用闫凤芹(水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心，山东滕州277527)摘要]多喷嘴对置式粉煤气化炉是我国自主研发的一种煤气化装置，具有碳转化率高，氧耗、煤耗低,操作灵活，环保性能好等优点。对多喷嘴对置式粉煤气化中试装置和水冷壁粉煤气化中试装置进行了介绍,着重介绍了水冷壁粉煤气化中试装置烧高灰熔点煤试验及水冷壁挂渣情况，并就其应用前景做了阐述。[关键词]多喷嘴对置;粉煤气化;水冷壁[中图分类号] TQ546 [文献标识码] B [文章编号] 1004 - 9932(2013)04 -0048 -03Development and Application of Pulverized-Coal Gasifierwith Opposite Configurated Multi-burnerYAN Fengqin(National Engineering Research Center for Coal- water Slurry Gasificationand Coal Chemical Industry, Tengzhou 277527, China)Abstract: Pulverized-coal gasifer with opposed multi-burner was independently developed by home group.The gasifier has advantages of high carbon conversion rate，lower oxygen and coal consumption, ease opera-tion, low emission and so on. This paper introduces the pilot test of two types of pulverized-coal gasifier, onewith hot wall, another with cold wall, with focus on introduction of gasification of high ash fusion point coaland deposition condition of fused ash on cooling screen, describes the prospect of its application.Key Words: opposite configurated multi-burmer; pulverized-coal gasification; cooling screen煤气化是煤洁净高效利用技术，在新型煤化工项目中，为大型煤化工企业的技术选型提供了工和能源转化技术中起着重要作用。但由于新的选择。种种原因，长期以来我国没有自主知识产权的大1多喷嘴对置式粉煤气气化中试装置(热壁炉)规模煤气化技术。为摆脱国外大型煤气化技术的垄断，兖矿集团有限公司与华东理工大学合作，“十五”期间，在兖矿鲁南化肥厂建设了日先后成功开发出多喷嘴对置式水煤浆气化技术和处理30 t煤的粉煤加压气化中试装置。2004年9多喷嘴对置式粉煤气化技术，在气化领域获得月进入化工投料开车运行阶段，12 月6日进入30余项专利。该技术在装置投资、建设运行、72 h考核运行，率先在国内展示了气流床粉煤经济效益等方面有显著优势，可广泛应用于传统加压气化技术的优越性[2。煤化工原料结构调整、技术升级改造及新型煤化1.1 中试装置流程原煤除杂后送人磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气制白出个煤粉存于料[收稿日期] 2012-12-11[修稿日期] 2013-01-07中国煤化工{作者简介]闫凤芹(1973-),女,工程师,主要从事煤气化仓中。粉煤经YHCNMH置在同一平技术开发工作。面的工艺烧嘴寸氧气、杰几一起对喷进入气化.第4期闫凤芹:多喷嘴对置式粉煤气化技术研发及应用●49.炉。出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并人的停车，可保证气化炉长周期、高效、稳定运造气车间合成气管线。熔融灰渣在激冷室中被激行，对大型化、连续化生产的意义非常重大。冷固化，经锁斗收集，定期排放。黑水经过2级水冷壁气化炉既适应干煤粉进料，又适合于闪蒸，水蒸气及部分溶解在黑水中的酸性气被闪水煤浆进料，其水冷壁式内衬与热壁气化炉蒸出来，冷凝、分离后与气化分厂生产系统的酸(炉衬为耐火砖)相比不但使用周期长，而且可性气一并处理，闪蒸后的黑水经换热器冷却后送以气化灰熔点高达1 600~1 700 C的煤种(2]气化分厂污水处理系统。(耐火砖结构要求煤灰熔点低，一般≤1 4001.2 中试装置运行操作条件C)。2007年，在原有的多喷嘴对置式粉煤气化日处理煤15 ~45 t,气化压力2.0 ~ 3.0中试装置上新建了水冷壁气化炉中试系统，开展MPa,气化温度1 300~1 400 C，粉煤流量水冷壁气化炉的研发，形成了具有自主知识产权1 200~1 800 kg/h,氧气流量650~1100 m'/h,的水冷壁粉煤气化技术。蒸汽流量180 ~550 kg/h,氧煤比为0.5 ~0.62.1中试装置流程m'/kg，蒸汽煤比为0~0.3 kg/kgo粉煤制备与输送系统、合成气洗涤及渣水处1.3 中试装置考核结果理系统沿用原多喷嘴对置式粉煤气化中试装置流在72h考核运行过程中采用四喷嘴进料,程，新增水冷壁气化炉、汽包、粉煤及氧气控制气化炉负荷调节方便，具有较大的操作弹性，气系统、粉煤输送系统。氧气、蒸汽、粉煤经工艺化装置及煤粉输送系统运行平稳、安全、可靠,烧嘴从气化炉顶部喷人气化炉，来自管网的锅炉合成气中有效气(CO+H2)含量>90.4%，比水进人汽包，经水冷壁给水泵加压送往水冷壁,氧耗为293 m'(02)/1 000 m'(CO+H2)，比煤耗减压后进人汽包: -部分水汽化为0.5 MPa蒸汽为523 kg( 煤)/1000 m'(CO+H2),碳转化率>并人蒸汽管网;一部分水经水冷壁给水泵加压后98. 2%，冷煤气效率为84. 2%。返回水冷壁。中试原煤来自鲁化Texaco气化生产装置,水冷壁粉煤气化中试装置建成后，首先以本在采用同样煤种的情况下，多喷嘴对置式粉煤气地低灰熔点煤进行开发性化工投料试验，气化炉化中试装置的整体工艺指标优于Texaco气化装运行平稳，各项技术指标优异，证明水冷壁气化置和多喷嘴对置式水煤浆气化中试装置,表现出炉结构合理。随后又使用了本地高灰熔点煤等特有效气成分高、碳转化率高、比氧耗低、比煤耗殊煤种进行试验，相继完成了北宿-鲍店混煤、低等优势。鲍店煤、田坝煤、南屯煤的中试试烧，其中田坝煤为贵州开阳工业示范装置用煤，南屯煤为高灰2水冷壁粉煤气化中试装置 (冷壁炉)熔点煤。针对高灰熔点煤，研究了添加助熔剂以目前使用广泛的气流床热壁型气化炉均采用及不同煤种混配对灰熔点的影响情况。最初试烧耐火砖为炉衬，不同程度地受到耐火砖寿命有限低灰熔点煤，即北宿煤，接着采用混配煤进行操和煤种适应性窄的困扰:耐火砖受到炉渣侵蚀、作温度的过渡，随后气化灰熔点高于1 400 C的气流冲刷等影响，需要定期更换，运行维护费用煤，逐渐提高水冷壁气化炉的操作温度。高，无法实现气化装置的长周期高效运转;受耐2.2高灰 熔点煤试烧试验火材料限制，无法气化高灰熔点煤;耐火砖的制对于不同煤种，需要对煤的灰熔融特性进行造原料对环境危害大，也成为制约热壁炉发展的预先测试和研究，以确保水冷壁上能形成适度的因素。渣层，对水冷壁起到保护作用，同时又能够使气采用水冷管的冷壁型气化炉利用熔融灰渣遇化炉顺利排渣。2008 年，选择灰熔点1 420 C的冷壁发生相变后粘在冷壁表面形成渣层，“以渣鲍店煤(煤质分析数据如表1)为试烧煤种进行抗渣”方式来保护衬里不受侵蚀，对水冷管起高灰熔点煤试烧试验。到保护作用，使得水冷壁气化炉的寿命优于以耐经过优化运行高在惋占世试些比较稳定,中国煤化工火砖为炉衬的气化炉。水冷壁炉衬设计寿命为水冷壁温升:n2/h, 热损CNMH Giz15 a以上，不存在因经常更换炉衬导致生产装置失13%左右,A小儿表2。YH.