各种气化炉工艺比较

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三种气化炉比较

三种气化炉比较

1。

Lurgi加压气化炉Lurgi炉是一种固定床加压气化炉。

严格来说,Lurgi加压气化炉属于第一代煤气化技术,但自发明以来不断得到改进,至今在南非仍有大规模使用。

Lurgi气化工艺具有以下特点:(1)使用粒度在5~50mm之间的粒煤;(2)可能气化从褐煤到无烟煤的各种煤,但对原料的热稳定性、机械强度、粘结剂等性能指标有一定要求;(3)操作压力从2~3MPa;(4)气化烟煤时,粗煤气中CO:15%~25%;CO2:24%~34%;H2:34%~40%;CH4:9%~13%;(5)炉顶煤气温度250~350℃;(6)单炉产气量30000~50000Nm3/h;(7)冷煤气效率可达80%。

从以上工艺特点可以看出,Lurgi的煤气温度较低,煤气中CH4及焦油含量较高,粗煤气净化和焦油处理单元不可避免,由此引起的环保问题比较突出。

从煤气成份来看,Lurgi是最适合于直接还原的制气技术,只要对煤气进行脱碳处理后就可以直接供还原竖炉使用。

2 。

Texaco水煤浆气化炉Texaco炉是美国Texaco公司在重油气化基础上开发出的煤气化技术,是目前商业业绩最多的第二代气流床气化工艺,优点是压力高,运行和操作经验丰富,气化温度高,煤气有效成分高,主要技术特点如下:(1)进料采用75%以上-200目煤粉制成的水煤浆,煤浆中煤粉质量分数为65~70%。

理论上Texaco可用于各种煤的气化,但经验表明最适宜的煤种应是灰熔点为1300℃左右、灰分低于20%的煤种;(2)气化压力从2.6~8.4MPa;(3)碳转化率在95%以上,冷煤气效率可达到70%以上;(4)干煤气中的(CO+H2)有效气成份在80%以上,CO约占49%,H2约占31%,CO2约占18%(大同煤);(5)气化温度达到1300~1400℃,水激冷后的粗煤气温度为200~260℃。

如果采用热能回收式气化炉,粗煤气的温度换热后从1370℃降至400℃;(6)采用单喷嘴、热壁炉的设备形式,喷嘴寿命平均在1500h,耐材寿命在1~2年,所以必须设有备用系统;(7)生产1000Nm3(CO+H2)有效气的氧耗在400Nm3左右,煤耗在640kg左右;(8)单炉设计最大日处理煤量可达到2000t。

几种常用煤气化技术的优缺点

几种常用煤气化技术的优缺点

几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛,种类很多,目前在国内应用的主要有:传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等,下别分别加以介绍。

一 Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后,发展迅速,目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行,在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。

Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石(助熔剂)、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中,与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆;煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉,在1300~1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔,冷却除尘后进入CO变换工序,一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理。

其优点如下:(1)适用于加压下(中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。

在较高气化压力下,可以降低合成气压缩能耗。

(2)气化炉进料稳定,由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。

便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。

(3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。

同等生产规模,装置投资少。

该技术的缺点是:(1)由于气化炉采用的是热壁,为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1300℃。

对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。

而且,煤种的选择面也受到了限制,不能实现原料采购本地化。

(2)烧嘴的使用寿命短,停车更换烧嘴频繁(一般45~60天更换一次),为稳定后工序生产必须设置备用炉。

无形中就增加了建设投资。

几种常用煤气化技术的优缺点

几种常用煤气化技术的优缺点

几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛,种类很多,目前在国内应用的主要有:传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等,下别分别加以介绍。

一Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后,发展迅速,目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行,在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。

Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石<助熔剂)、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中,与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆;煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉,在1300~1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔,冷却除尘后进入CO变换工序,一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理。

其优点如下:<1)适用于加压下<中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。

在较高气化压力下,可以降低合成气压缩能耗。

<2)气化炉进料稳定,因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。

便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。

<3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。

同等生产规模,装置投资少。

该技术的缺点是:<1)因为气化炉采用的是热壁,为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1300℃。

对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。

而且,煤种的选择面也受到了限制,不能实现原料采购本地化。

<2)烧嘴的使用寿命短,停车更换烧嘴频繁<一般45~60天更换一次),为稳定后工序生产必须设置备用炉。

各种气化炉型的比较

各种气化炉型的比较

各种气化炉型的比较1.常压固定床间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一,其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气,要求原料为准 25~75mm的块状无烟煤或焦炭,进厂原料利用率低,单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重,属于将逐步淘汰的工艺。

2.常压固定床无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准 8~10mm粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合用于有无烟煤的地方,对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。

3.鲁奇固定床煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤,要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性,适用于生产城市煤气和燃料气。

其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右,甲烷含量约10%左右。

焦油分离、含酚污水处理复杂,不推荐用以生产合成气。

4.灰熔聚煤气化技术中国科学院山西煤炭化学研究所技术。

其特点是煤种适应性宽,属流化床气化炉,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。

可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤、石油焦,投资比较少,生产成本低。

缺点是操作压力偏低,对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。

此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。

5.恩德粉煤气化技术属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉,适用于气化褐煤和长焰煤,要求原料煤不粘结或弱粘结性,灰分<25%~30%,灰熔点高、低温化学活性好。

在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉,已投产的有16台。

属流化床气化炉,床层中部温度1000~1050℃。

目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。

缺点是气化压力为常压,单炉气化能力低,产品气中CH4含量高达1.5%~2.0%,飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。

3组主要气化工艺及8种典型气化炉图文详解

3组主要气化工艺及8种典型气化炉图文详解

组主要气化工艺及种典型气化炉图文详解中国耐火材料网一、气化简介气化是指含碳固体或液体物质向主要成分为和的气体的转换。

所产生的气体可用作燃料或作为生产诸如或甲醇类产品的化学原料。

气化的限定化学特性是使给料部分氧化;在燃烧中,给料完全氧化,而在热解中,给料在缺少的情况下经过热降解。

气化的氧化剂是或空气和,一般为蒸汽。

蒸汽有助于作为一种温度调节剂作用;因为蒸汽与给料中的碳的反应是吸热反应(即吸收热)。

空气或纯的选择依几个因素而定,如给料的反应性、所产生的气体用途和气化炉的类型。

气化最初的主要应用是将煤转化成燃料气,用于民用照明和供暖。

虽然在中国(及东欧)气化仍有上述用途,但在大多数地区,由于可利用天然气,这种应用已逐渐消亡。

最近几十年中,气化主要用于石化工业,将各种碳氢化合物流转换成"合成气",如为制造甲醇,为生产提供或为石油流氢化脱硫或氢化裂解提供。

另外,气化更为专门的用途还包括煤转换为合成汽车燃料(在南非应用)和生产代用天然气()(至今未有商业化应用,但在年代末和年代初已受到重视)。

二、气化工艺的种类有多种不同的气化工艺。

这些工艺在某些方面差别很大,例如,技术设计、规模、参考经验和燃料处理。

最实用的分类方法是按流动方式分,即按燃料和氧化剂经气化炉的流动方式分类。

正像传统固体燃料锅炉可以划分成三种基本类型(称为粉煤燃烧、流化床和层燃),气化炉分为三组:气流床、流化床和移动床(有时被误称为固动床)。

流化床气化炉完全类似于流化床燃烧器;气流床气化炉的原理与粉煤燃烧类似,而移动床气化炉与层燃类似。

每种类型的特性比较见表。

* 如果在气化炉容器内有淬冷段,则温度将较低。

.气流床气化炉在一台气流床气化炉内,粉煤或雾化油流与氧化剂(典型的氧化剂是氧)一起汇流。

气流床气化炉的主要特性是其温度非常高,且均匀(一般高于℃),气化炉内的燃料滞留时间非常短。

由于这一原因,给进气化炉的固体必须被细分并均化,就是说气流床气化炉不适于用生物质或废物等类原料,这类原料不易粉化。

各种气化炉型的比较

各种气化炉型的比较

各种气化炉型的比较1.常压固定床间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一,其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气,要求原料为准 25~75mm的块状无烟煤或焦炭,进厂原料利用率低,单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重,属于将逐步淘汰的工艺。

2.常压固定床无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准 8~10mm粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合用于有无烟煤的地方,对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。

3.鲁奇固定床煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤,要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性,适用于生产城市煤气和燃料气。

其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右,甲烷含量约10%左右。

焦油分离、含酚污水处理复杂,不推荐用以生产合成气。

4.灰熔聚煤气化技术中国科学院山西煤炭化学研究所技术。

其特点是煤种适应性宽,属流化床气化炉,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。

可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤、石油焦,投资比较少,生产成本低。

缺点是操作压力偏低,对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。

此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。

5.恩德粉煤气化技术属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉,适用于气化褐煤和长焰煤,要求原料煤不粘结或弱粘结性,灰分<25%~30%,灰熔点高、低温化学活性好。

在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉,已投产的有16台。

属流化床气化炉,床层中部温度1000~1050℃。

目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。

缺点是气化压力为常压,单炉气化能力低,产品气中CH4含量高达1.5%~2.0%,飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。

三种煤气化炉技术介绍

三种煤气化炉技术介绍

一、概述煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。

煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种,其中熔融床技术还没有实际应用开发,各种煤气化炉的模式见图1。

图1 各种煤气化炉模式图1. 固定床。

固定床气化炉是最早开发出的气化炉,如图1(a)所示,炉子下部为炉排,用以支撑上面的煤层。

通常,煤从气化炉的顶部加入,而气化剂(氧或空气和水蒸气)则从炉子的下部供入,因而气固间是逆向流动的。

特点是单位容积的煤处理量小,大型化困难。

目前,运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC- 鲁奇炉两种。

2.流化床。

流化床气化炉如图1(b)所示,在分散板上供给粉煤,在分散板下送入气化剂(氧、水蒸气),使煤在悬浮状下进行气化。

流化床气化炉不能用灰分融点低的煤,副产焦油少,碳利用率低。

3.气流床。

气流床气化炉如图1(c)所示,粉煤与气化剂(O2、水蒸气)一起从喷嘴高速吹入炉内,快速气化。

特点是不副产焦油,生成气中甲烷含量少。

气流床气化是目前煤气化技术的主流,代表着今后煤气化技术的发展方向。

气流床按照进料方式又可分为湿法进料(水煤浆)气流床和干法进料(煤粉)气流床。

前者以德士古气化炉为代表,还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴(四烧嘴)水煤浆加压气化炉;后者以壳牌气化炉为代表,还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。

二、三种先进的煤气化工艺我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。

1.鲁奇气化炉(结构见图2)属于固定床气化炉的一种。

鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计,经不断的研究改进已推出了第五代炉型,目前在各种气化炉中实绩最好。

德国SVZ Schwarze Pumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。

我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。

1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉,先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验,经过10多年的探索,基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术,现建成的第五台鲁奇炉已投产,形成了年产45万吨合成氨的能力。

多种类水煤浆气化炉的基本概况比较

多种类水煤浆气化炉的基本概况比较

多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置,20世纪70年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术,80年代投入工业化生产。

该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式,壁炉为耐火砖,采用水激冷流程净化除尘,在发电项目中采用废锅流程回收热量。

单炉目前最大日投煤量可达2000t操作压力有4Mpa、6.5Mpa和8.4Mpa,操作温度为1350左右,有效气体成分(CO+H2)含量为82%左右,它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低(但专利转让费用高15.9元/kNm3)。

我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂,于1993年投产,现在为多家企业所使用。

不足之处是该技术对煤质有较严格的限制(灰熔点<1250℃)、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50天左右,不足三个月要维护或更换,黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀,激冷环、激冷室易出问题等。

为了提高经济性,得到较高的气化效率及较好的合成气组分,要求水煤浆浓度(58%—65%)且稳定性和流动性(黏度<1200mpa.s)较好。

1、典型的工艺技术数据:(1)气化压力: 2.7—6.5Mpa(2)气化温度:1300—1500℃(3)煤浆浓度:60%以上,粒度分布70%以上大于200目(4) 原料煤消耗:610(kg/kNm3有效气)(5) 氧耗:400(Nm3/kNm3有效气)(6) 碳转化率:95%—99%(7) 冷煤气效率:72%(8) 煤气组分:有效成分(CO+H2)78%—82%2、煤炭质量要求:(1)发热量:大于25MJ/kg(2)灰分:小于15%,最好小于12%(3)挥发分:大于25%(4)水分:内水≤8%(5)灰熔点:1300℃以下,最好小于1250℃(6)可磨性要好二、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发,是对Texaco气化炉技术的改进,通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内,使颗粒产生湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。

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煤制合成气技术比较作者/来源:陈英1,任照元2(1.兖矿鲁南化肥厂,山东滕州277527;2.水煤浆气化及煤化工国家工程研究中日期:2009-1-13Texaco水煤浆气化、Shell粉煤加压气化和GSP气化技术都是典型的洁净煤气化技术,各有特点,各企业在改造或新建时应根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行合理选择。

下面就上述气化技术及其选择和使用情况进行分析和评价,供大家参考。

1 Shell气流床加压粉煤气化该工艺在国外还没有用于化肥生产的成功范例。

中石化巴陵分公司是第一家引进该技术用于化肥原料生产的厂家。

到目前为止,国内已先后有18家企业引进了此项技术(装置)。

但该工艺选择的是废锅流程,由于合成原料气含有的蒸汽较少,3.0MPa下仅为14%;因此用于生产合成氨后续变换工序要补充大量的水蒸气,用于甲醇生产也要补充一部分水蒸气于变换工序,工艺复杂,也使系统能量利用不合理。

湖北双环科技股份有限公司是第一家正式投运的厂家,于2006年5月开始试车。

据反映,试车期间曾发生烧嘴处水冷壁烧漏,输煤系统不畅引发氧煤比失调、炉温超温,渣口处水冷壁管严重腐蚀,水冷液管内异物堵塞和烧嘴保护罩烧坏等问题。

引进该技术的项目投资大。

2006年5月贵州天福与Shell签约,气化岛规模为每小时17.05万m3CO+H2,投资9.7亿元人民币,为同规模水煤浆气化岛投资的1.8倍。

气化装置设备结构复杂,制造周期长。

气化炉、导管、废锅内件定点西班牙、印度制造,加工周期14~18个月,海运3个月;压力壳可国内制造,但材料仍需进口,周期也较长;设备、仪表、材料的国产化率与水煤浆气化相比差距比较大。

建厂时间长(3~5 a),将使企业还贷周期长,财务负担加重。

2001年与Shell签约的中石化巴陵分公司、湖北双环、柳州化工股份有限公司只有双环于2006年5月试车;2003年与Shell签约的中石化湖北化肥分公司、中石化安庆分公司、云天化集团公司、云维集团沾化分公司只有安庆于2006年10月开始煮炉。

笔者认为:Shell气化装置没有化工生产成熟应用为依托,消化掌握需要经历较长时间。

陕西渭化集团300 kt/a合成氨装置引进前,国内虽已有鲁南化肥厂Texaco气化炉使用经验,但从1996年建成试车至2000年,也历经了5a才达到300kt/a的设计能力。

因此,估计Shell气化技术的消化、吸收和达产历程也是漫长的,不会比当年Texaco气化耗时短。

可见,盲目跟风引进无异于高价为Shell做工业应用的大规模示范,实际风险较大。

2 GSP气流床加压粉煤气化自2005年以来,有宁夏煤业集团公司、安徽淮化集团公司、江苏灵古化工股份有限公司3家与德国未来能源签约引进GSP气化技术。

该技术主要技术指标与Shell气化基本处于同一水平,投资介于Shell与水煤浆气化之间。

其主要区别是:Shell是多喷嘴对置装于侧壁,采用合成气上行废锅流程;而GSP是单嘴顶喷,采用合成气下行激冷流程。

由于GSP采用的是激冷流程,更适合于化工生产,因此被不少专家看好、推荐。

该技术同Shell技术类似,没有成功的粉煤气化应用实例参考,存在较大的风险,谁先引进就等于谁为GSP进行工业示范。

由于多种原因,淮化、灵谷与未来能源签定的引进GSP合同已暂停执行,并转向寻求水煤浆气化技术。

因此,选用此项技术更需谨慎。

3 水煤浆气化技术3.1 Texaco水煤浆气化技术Texaco气化炉以浓度60%的水煤浆为原料,单嘴顶喷,耐火砖热壁,激冷流程为主,在我国20世纪80年代末引进此技术时,国际上已有美国冷水IGCC电厂、伊斯曼CO羰基合成化工厂、日本宇部合成氨厂等4套工业装置运行。

20世纪80年代末,鲁南化肥厂首次引进Texaco水煤浆气化技术用于生产合成氨。

该项目由原化工部一院详细设计,国产化率达到90%以上,1993年建成试车,1995年年产量超过设计水平,而后较快地将负荷提到130%以上并稳定运行,单炉最长连续运行130多天,年运转率90%。

投运后的前6 a年平均运行时间为326.8d(日本宇部前6a平均为327d),曾创双炉无备车、每台炉平均年运行306 d的成绩。

1995年获国家科技进步一等奖,是国家对国内在Texaco气化工程设计、设备国产化、操作管理等方面消化吸收改造所取得的卓越成效的肯定。

在鲁南化肥厂的成功示范,使Texaco水煤浆气化技术在我国进一步推广,揭开了我国洁净煤气化的序幕。

目前我国采用该技术的在运行装置有24台,在建装置10台。

3.2 四喷嘴对置式新型气化炉该类型水煤浆气化炉的开发是国家“九五”重点攻关课题,由兖矿鲁南化肥厂、华东理工大学共同完成中试研究,取得了多项发明专利,经有关部门考核、鉴定和验收,认为是“填补国内空白”和“国际领先”。

“十五”期间进入工业示范阶段。

在华鲁恒升和兖矿国泰建设的3台炉子已进入正常工业运行,目前在建的炉子有7台。

3.2.1 华鲁恒升气化装置运行情况华鲁恒升大氮肥国产化项目气化部分同时建有3台水煤浆气化炉,均为750t/d,压力6.5MPa,2开1备,其中1台为四喷嘴对置式新型气化炉,于2004年12月1日一次投料成功,2005年6月2日正式运行。

至2006年7月,四喷嘴气化装置累计运行5 800多小时,相当于年运转率67.85%,高于另外2台炉子的平均运转率,单炉最长运转时间为1 380h。

2006年3月国家组织对大氮肥国产化项目现场考核,气化装置碳转化率为99.9%,有效气成分含量高于84%,渣中含碳量<5%。

该气化装置较相同规模的Texaco水煤浆气化装置每天多创效益5万元。

华鲁恒升大氮肥国产化项目获2006年化工行业科技进步特等奖。

3.2.2 兖矿国泰气化装置运行情况兖矿国泰与华东理工大学共同承担“十五”国家“863”项目——多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业装置及配套工程,采用2台1 150t/d、压力4.0MPa的四喷嘴气化炉,配240 kt/a甲醇,7.18万kW联合发电,供200 kt/a醋酸装置。

气化炉2005年7月2日一次投料成功,10月16日正式运行,单炉最长连续运行时间超过1 650h。

2006年(截至11月15日)开工率为96%,2006年生产甲醇230kt,醋酸170kt。

2005年12月11日该项目通过了“十五”国家高技术研究发展计划重大课题“新型水煤浆气化技术”千吨级工业示范装置“863”项目专家的现场考核。

3.2.3 与Texaco气化技术主要数据比较国内四喷嘴气化技术与Texaco气化技术主要数据比较见表1。

由表1数据分析:①鲁化Texaco、国泰四喷嘴、鲁化粉煤中试均使用北宿水洗煤,可比性较强,国泰四喷嘴主要技术指标介于Texaco水煤浆气化与粉煤气化中间,比Texaco有较大提高;②华鲁恒升Texaco炉与其四喷嘴炉也都使用同一煤种——神府煤煤浆,比较结果趋势也同上,且更明显;③华鲁恒升Texaco、上海焦化Texaco、渭化Texaco使用相同或相近煤种,其主要气化数据处于同一水平,说明水煤浆气化技术已很成熟,各厂掌握较好。

四喷嘴水煤浆气化装置与国外水煤浆气化技术相比,其技术特点和优势主要有以下几点。

①国泰四喷嘴气化炉与鲁化Texaco炉同期运行数据比较,有效气成分含量提高2%~3%,CO2含量下降2%~3%,碳转化率提高2%~3%,比氧耗降低7.9%,比煤耗降低2。

2%。

②气化炉负荷可调范围大,适应能力强,有利于装置大型化。

③复合床洗涤冷却液位平稳,有效避免了Texaco炉激冷室液位波动,带水带灰问题;粗合成气与黑水温度比Texaco低10℃,说明其传热、传质效果好。

④分级合成气初步净化节能、高效、压降小、分离效果好。

⑤渣水直接换热优于Texaco间接换热,蒸发热水塔出气温度与灰水温差仅4℃,克服了间接换热设备易结垢堵塞问题,也提高了换热效率(Texaco闪蒸汽冷凝器两相最大温差为60℃);⑥技术转让费仅为Texaco的1/3左右。

3.2.4 与Texaco气化岛投资比较参照天辰公司对金陵和国泰气化岛投资估算进行比较(见表2),其中金陵Texaco气化炉3台,日耗煤1 200t,压力4.0MPa;国泰四喷嘴气化炉2台,日耗煤1 150t,压力4.0MPa。

比较发现,在产气量基本相同的情况下,如不计软件费,单台四喷嘴炉多投资700~1 000万元。

日产有效气360万m3 Texaco气化炉(2+1台运行方式)的软件许可费为4 600万元,软件费和服务费以800万元计,总计5 400万元,折合单台费用1 800万元。

四喷嘴的软件费用以Texaco 气化炉1/3计,单台折600万元。

比较两种炉的总投资,四喷嘴气化炉比Texaco气化炉每台少200~500万元。

3.2.5 与Texaco气化炉维修费用比较在气化炉同处正常工业运行阶段,参照鲁化Texaco炉经验估算,两种炉子的年维修费用比较见表3(主要项目比较)。

可以看出,四喷嘴气化的年维修费用比Texaco气化稍高些。

3.2.6 四喷嘴气化炉的拱顶砖寿命在四喷嘴气化炉投入示范运行后,所遇到的问题基本上在鲁化的Texaco炉运行初期也都遇到过,有经验和规章可循,只有拱顶砖寿命短、蚀损快是新问题。

华鲁恒升四喷嘴炉运行至2006年1月更换拱顶砖,累计运行3 200 h。

提前更换的另一因素是为了和另2台Texaco炉换砖时间错开。

国泰B#气化炉运行1 178h(49 d 2h)因拱顶封头超温和砖蚀损严重更换;A#气化炉也在运行700多小时后对拱顶砖进行了更换。

通过分析对比鲁化粉煤气化中试、华鲁恒升、国泰3套装置的设计、运行数据(参见表4);进行实验室冷模、热模;试验炉子上部空间轴线速度分布,四流股对撞后到达顶部的时间和火焰上升的高度等等;将有些数据和Texaco炉进行对比,认为国泰四喷嘴气化炉拱顶砖蚀损快的主要原因是炉子上部的高径比较小、喷嘴氧初速较高、上升流股冲击和高温影响所致。

通过大量的分析对比和实验研究,认为喷嘴氧初速应控制在100m/s左右,上部空间应加长1 300mm,使炉子上部的高径比由原来的1.04调整为≥1.61。

国泰四喷嘴气化炉的筒体壁热面砖总厚度为235mm,经过6 000余小时的运行,最严重蚀损处的蚀损厚度仅为50~60 mm,按剩余80turn更换,则寿命可达16 000h(667d);其锥底砖情况也远优于Texaco炉的锥底,寿命超过10 000 h。

3.2.7 其他问题(1)四喷嘴炉的炉径、炉长问题任何1台气化炉的喷嘴、炉径、炉长都是与设计负荷相协调的,在一定的生产负荷范围内,对撞流股现场的流场、温度场与炉子的空间必须是处于较理想的匹配状态才能获得优化的气化效率和理想的耐火砖寿命。

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