无烟煤在GE水煤浆气化装置的成功应用

第6期中氪肥2014年l1月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNov.2014}γ}∷}3∷333生产技术经验总鳍实无烟煤在GE水煤浆气化装置的成功应用胡云凯(贵州金赤化工有限责任公司,贵州桐梓563200)[摘要]对世界上首套以无烟煤为原料的金赤化工GE水煤浆气化装置所使用的原料煤煤质以及运行参数、性能指标进行分析,结果表明,气化炉产能、有效合成气成分、比煤耗、比氧耗等主要性能指标均优于设计值,无烟煤在本装置上的应用非常成功。关键词]无烟媒:CE水煤浆气化装置;煤质;煤浆;运行参数[中图分类号]TD8494[文献标志码]B[文章编号]1004-9932(2014)06-0001-03Successful Application of Anthracite inGE Coal-water Slurry Gasification PlantHU YunkaiGuizhou Jinchi Chemical Co. Ltd, Tongzi 563200, China)Abstract: The analysis of coal quality, operating parameters and performance index has been done on the feedcoal used by GE coal-water slurry gasification plant, which is the first plant to use anthracite as raw material inthe world, of Jinchi Chemical Co, Ltd. Analysis results show that the main performance index suchxygen consumption rate are betterery successfulKey Words: anthracite; GE coal-water slurry gasification plant; coal quality; coal slurry; operating parameters贵州金赤化工有限责任公司桐梓煤化工一期工程(简称金赤化工)于2007年8月开工建1工艺流程简述设,2011年12月26日气化炉化工投料,2011来自煤浆槽浓度为64%~70%的煤浆经高年12月28日产出合格的精甲醇,2012年1月8压煤浆泵加压后(9.7MPa,l24th,50℃)日产出合格的液氨,2012年1月10日产出合格进入德士古烧嘴的内环隙。空分装置来的纯度为的尿素。装置采用GE水煤浆气化技术,是世界99.6%的氧气(8.8MPa,72570m3/h,40℃)上首套以无烟煤为原料的CE水煤浆气化装置。分2路进入德士古烧嘴:一路直接进入烧嘴外侧装置配套3台3.2m、25.4m3的等径气化炉,环隙,另一路进入烧嘴中心管。水煤浆和氧气经两开一备,分别配置3台棒磨机和3套渣水处理德士古烧嘴充分混合雾化后进入气化炉的燃烧系统,为300kt/a合成氨装置和300kt/a甲醇装室,在压力6.5MPa、温度1200~1400℃条件置提供粗煤气。下进行气化反应,生成粗合成气。粗合成气沿下降管和上升管的环隙上升,经激冷室上部挡板折[收稿日期]201405-22流后由合成气出口管线进入文丘里洗涤器。在文[作者简介]胡云凯(196-),男,贵州遵义人,工程师贵州丘里洗涤器内,合成气经收缩管增速后在喉管内金赤化工有限责任公司总经理助理兼生产部部长与激冷水充分混合增湿,分离出细小熔渣后进入中氦肥第6期碳洗塔洗涤,出碳洗塔的水煤气流量9847.40度快,气化效率高,料浆制备过程中可适当增大m3/h,压力6.20MPa,温度242℃,水气比煤粉粒度,降低磨煤电耗。从表l可以看出:31.461:1,组成(干基)为H234.79%、N2个煤样的灰熔点都高,其中1°煤的灰熔点稍低,0.60%、CO49.03%、(H2S+COS)0.81%、CO2可用于湿法料浆加压气化制合成气,其他2个煤14.20%、CH0.20%、Aro.15%,经气液分离样的灰熔点较高,需添加助熔剂降低灰熔点,以器分离夹带的水分,煤气过滤器除去微量灰分及满足湿法料浆加压气化操作对灰熔点的要求;3其他有毒物质后,送变换工序。个煤样在1100℃条件下的反应活性(CO2还原2原料煤煤质特征率)分别为54.9%、56.1%、45.8%,反应活性中等。2.1原料煤煤质分析数据金赤化工以贵州省桐梓县境内的无烟煤为原2助熔剂添加试验湿法料浆加压气化采用液态排渣,煤的灰熔料,由于桐梓县境内无大型煤矿,原料煤来源比较分散,为公司供煤的煤矿达10多家,煤质很点是确定湿法料浆加压气化炉操作温度的主要因不稳定。原料煤煤质分析数据见表1。素,较低的操作温度有利于延长气化炉耐火材料表1原料煤煤质分析数据的寿命,维持气化炉长周期、安全、稳定运行。1·煤样2煤样3·煤样湿法料浆加压气化炉的操作温度通常<1450工业分析/%℃,气化炉的操作温度是根据煤的灰熔点(FT)水分1.100.911.28来确定的。为金赤化工供煤的煤矿中,远源煤矿灰分14.73和白沙嘴煤矿的煤样灰熔点较高,为此,在实验挥发分固定碳77,21室进行了2个煤矿煤样的助熔剂添加试验,以降元素分析/%低煤的灰熔点,助熔剂选用石灰石(所选石灰75.2874.2077.69石中CaO含量为55.51%),试验结果见表2。氢3.313.313.31表2助熔剂添加试验结果072.530.86助熔剂灰熔点/℃氧添加比例/%STFT发热量/k·kg1298700129013901440可磨指数远源矿2601320熔点/℃变形温度DT1150l1401200270软化温度ST1390l49012701490>1500流动温度FT1310白沙嘴矿124012901370灰组成分析/%l17012501310AlO从表2的数据可以看出,远源矿煤和白沙嘴21.3310.54矿煤选用石灰石为助熔剂,当添加量分别为CaoMgO0.530.850.9115%和25%时,其FT分别为1270℃和13106.540.91℃。结果表明,通过添加助熔剂可有效降低煤样的灰熔点,达到液态排渣操作对灰熔点的要求,化学反应活性/%800℃以保证湿法料浆加压气化炉的正常操作。2.3成浆性能试验18.08.在不加添加剂的情况下,在实验室对115.6000℃40.727.32、3·煤样进行了成浆性能试验,结果见表3。从表3可以看出,在不加添加剂的情况下,1100℃54956145.81、2·、3·煤样成浆性能较差,制备的料浆浓度煤的反应活性是影响料浆制备和气化的重要较低、表观黏度较高、流动性较差,要制备出成指标之一,反应活性好的煤,气化过程中反应速浆性能较好的料浆,必须加入合适的添加剂。第6期胡云凯:无烟煤在CE水煤浆气化装置的成功应用表3成浆性能试验结果表6气化炉的主要性能指标煤样料浆浓度表观黏度密度流动性稳定性p设计值%/mPa·s/kg原料煤灰分/%58899.912208.12.46.9煤浆浓度/%64-65591035.61225122.06.9比煤耗554.9601357.0123019.41.46.8比氧耗362.42078.31233>1800.46.8碳转化率/%12277.62.26.9有效气(CO+H2)含量/%123111.31.86.9日(CO+H2)产量/×104m32“煤样611235.6123418.01.26.9注:比煤耗指每生产1000m3有效气(CO+H2)所耗煤1957.01237>1800.26.8量,kg;比氧耗指每生产1000m3有效气(CO+H2)所耗纯氧量928.512199.62.87.01164.1122314.21.66.93·煤样4存在的问题591535.5122725.80.66.9602228.31232>1806.8目前,O/C的控制成为一大难题,提高OC,3气化炉运行情况转化率提高,细渣量减少,对设备的冲刷降低但炉砖寿命会缩短;反之,降低O/C,炉砖寿命金赤化工通过对原料煤特性进行研究,确定延长,但由于反应不完全,细渣增加,灰水设备了合理的助熔剂配比方案(虽然助熔剂的添加冲刷腐蚀严重。使灰分有所增加,但无烟煤的高含碳量和良好的自气化炉化工投料以来,细渣量远远超出设计成浆性足以弥补这一缺点),并通添加合适的添值[据统计,干基m(粗渣):m(细渣)=1.5:1,加剂制备出了成浆性能较好的料浆,确保了气化而同行业该比值为4:1],原设计2炉共用1台炉顺畅排渣和连续运行。气化炉的主要运行参数真空袋式过滤机,现运行1台气化炉就需开2台见表4,气化炉不同负荷下的粗煤气组分见表5,真空袋式过滤机,且稍不注意就容易将沉降槽耙气化炉的主要性能指标见表6。从表6的数据可料机损坏。造成粗、细渣比例失调的原因:一是以看出,气化炉产能、有效气含量、比煤耗(原中心氧比例不合适,GE或同行业数据都是以烟料煤实际灰分大于设计值,如折算后比煤耗还要煤为原料计算的,而无烟煤活性差、反应时间低)、比氧耗等主要性能指标均优于设计值。长,有部分煤未充分反应;二是渣池沉降不好表4气化炉的主要运行参数锁斗冲洗压力高、水量大,搅动很剧烈,使得原煤媒浆气化炉气化炉托板砖盗口气化炉出本应该从捞渣机带出的渣随水溢流至渣池清水/m2.b1流量压力温度温度压差口压力侧,再进入灰水系统,最终变为细渣;三是气化/m3h-1/MPa/℃//Ma/MPa炉排水口位置比原设计位置低了1m,导致灰渣189343.8426131522500054.12量增加;四是石灰石加量不严格(Ca0含量的4.2613772250.0124.20最佳值在21%,而实际生产中有时Ca含量在p23674413023054416%左右),且湿度大导致下料不畅,造成部分2605652.35.9613672460.0435.69灰未熔化成粗渣而带人细渣中;五是气化炉是32565616139201060732m等径气化炉,激冷室气流流动十分剧烈,表5不同负荷下粗煤气中各组分摩尔分数%因而沉降分离效果较差,使黑水带渣量大。80%负荷95%负荷5结语34.818.6l18.86金赤化工水煤浆气化装置化工投料以来,已0,+ Ar0.运行2a多时间,开创了以无烟煤为原料的水煤0.52浆气化工艺之先河,实际生产运行情况表明,气0.040.0445.95化炉产能、有效气含量、比煤耗、比氧耗等主要H2S0.300.27性能指标均优于设计值,吨氨综合能耗达到国内co+H80.24同类型装置中上水平,取得了良好的运行业绩。