多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)及其優(yōu)越性

化學(xué)工程與裝備2011年第2期Chenical Engineering0l年2月多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)及其優(yōu)越性蔣甲金,宋羽1,路文學(xué)2,李磊2(1.兗礦新疆煤化工有限公司,新疆烏魯木齊8300112.水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心,山東滕州277527摘要:介紹了我國自主研發(fā)、擁有自主知識產(chǎn)權的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)及工業(yè)化應用,多噴嘴對置式氣化爐流場(chǎng)結構及多噴嘴進(jìn)料的特點(diǎn),技術(shù)特點(diǎn)及工藝指標關(guān)健詞:多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù):流場(chǎng)結構:工藝指標氣流床氣化技術(shù)因煤種適應范圍比較廣,氣化溫連打破運行周期紀錄度、壓力高,易于大型化,成為煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向。2多噴嘴對置式氣化爐流場(chǎng)結構及多噴嘴進(jìn)料的特點(diǎn)目前國際上應用較多的氣流床氣化技術(shù)主要有,以水煤2.1多噴嘴對置式氣化爐流場(chǎng)結構漿為原料的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)、GE( Texaco)四噴嘴氣化通過(guò)燒嘴的物料(水煤漿及氧氣)在同一水氣化技術(shù)和 Global E-Gas氣化技術(shù),以干煤粉為原料平面上向中間對噴,物料撞擊后形成由射流區、撞擊區、撞的 Shell氣化技術(shù)、 Prenflo氣化技術(shù)和GsP氣化技擊流殷、回流區、折返流區和管流區組成的氣化爐內流術(shù)。其中多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)是我國自主創(chuàng )新、場(chǎng).多噴嘴對置式氣化爐流場(chǎng)結構示意見(jiàn)圖自主知識產(chǎn)權的煤氣化技術(shù),該技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化為我國大規模開(kāi)展的煤化工事業(yè)提供了關(guān)鍵的氣化技術(shù)同時(shí)標志著(zhù)我國在水煤漿氣流床氣化技術(shù)方面達到國際領(lǐng)先水平。1多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)及工業(yè)化應用1.1技術(shù)的開(kāi)發(fā)多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)在兗礦魯南化肥廠(chǎng)進(jìn)行了中試研究。該技術(shù)于2000年1月通過(guò)了專(zhuān)家鑒定,專(zhuān)家對新型水煤漿氣化爐技術(shù)給予了高度的評價(jià),認為所開(kāi)發(fā)的新型(多噴嘴對置)水煤漿氣化爐技術(shù)性能優(yōu)于德士古氣化爐,已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平,并可望在以下方面發(fā)揮作用:1.射流區2.撞擊區3.撞擊流股區推進(jìn)化肥領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步:促進(jìn)動(dòng)力燃料及大宗化學(xué)品原料4.回流區5.折返流區6.管流區路線(xiàn)由油基向煤基的轉換;促進(jìn)煤清潔利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展圖1多噴嘴對置式氣化爐流場(chǎng)結構示意圖1.2技術(shù)工業(yè)化十五”期間,在國家科技部支持下,多噴嘴對置式水水煤漿、氧進(jìn)入氣化室后,相繼進(jìn)行霧化、傳熱、蒸發(fā)、煤漿氣化技術(shù)進(jìn)入商業(yè)示范階段在兗礦國泰化工有限公司建設多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)裝置及配套工程該脫揮發(fā)分燃燒和氣化6個(gè)物理和化學(xué)過(guò)程田,前5個(gè)過(guò)程工程氣化部分由2臺(A、B爐)日處理煤1150噸,直徑度較快,在1,2,3,4和5這5個(gè)流型區域中已基本完3400氣化壓力4Fa氣化爐組成,配套生產(chǎn)24萬(wàn)噸甲成,而氣化反應除在上述5個(gè)區域中進(jìn)行外,主要在管流區蛇本氣化妒內的氣心過(guò)程經(jīng)歷了穎粒的瀚流醇、聯(lián)產(chǎn)71.8W燃氣發(fā)電。該技術(shù)的成功運行打破了國外的技術(shù)壟斷,具備了與國外氣化技術(shù)競爭的實(shí)力,是我國煤彌用中國煤化工以及煤裝蒸發(fā)與顆粒氣化發(fā)展史上重委的里程碑自投產(chǎn)以來(lái),千噸級多噴嘴對中CNMHG應、煤焦的多相反應灰渣的形成等步驟①置水煤漿氣化爐、醋酸合成裝置、燃氣發(fā)電裝置等關(guān)鍵裝備22多噴嘴進(jìn)料的特點(diǎn)經(jīng)不斷優(yōu)化、創(chuàng )新和完善,已全部達到設計生產(chǎn)能力,并接蔣甲金:多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)及其優(yōu)越性與單燒嘴相比較,四噴嘴氣化技術(shù)具有如下特點(diǎn):四噴取出,裝上封堵耐火磚,就可以進(jìn)行投料,因而從烘爐到投嘴形成撞擊的物料混合,使氧氣與煤漿混合更加充分,霧化料的過(guò)渡時(shí)間短、爐溫高,避免了耐火磚的熱震效果更加好:對置式(側置)燒嘴氣化技術(shù),4股射流經(jīng)過(guò)撞(4)通過(guò)帶壓連投操作技術(shù),可實(shí)現氣化爐及后系統擊才形成撞擊流股,其軸向速度衰減明顯加快,爐內流體的在不停車(chē)的情況解決故障,大大增強了抵御故障的能力,提停留時(shí)間分布得到改善,消除短路,不存在短路物流,轉化高了有效生產(chǎn)時(shí)間率高:撞擊區內產(chǎn)生的顆粒振蕩現象,使顆粒停留時(shí)間相對(5)噴淋和鼓泡復合床型的合成氣初步洗滌冷卻系統延長(cháng);撞擊區內速度脈動(dòng)劇烈,淄流強度最大,說(shuō)明混合效避免了合成氣帶水、帶灰,有利于洗滌冷卻室液位控制.并果最好;平推流長(cháng),氣化反應進(jìn)行完全,氣化指標優(yōu):多噴使合成氣充分潤濕,有利于后續工段進(jìn)一步除塵凈化嘴處理負荷高,在大規模工業(yè)化應用中其優(yōu)勢非常明顯(6)采用分級凈化思路的合成氣初步凈化系統,凈化3技術(shù)特點(diǎn)及工藝指標效果好,系統能耗低,設備不易結垢堵灰3.1技術(shù)特點(diǎn)(7)熱回收與除渣單元采用含渣水燕汽與返回灰水直1)該技術(shù)開(kāi)車(chē)方便、操作靈活、投煤負荷增減自如,接接觸工藝,同時(shí)完成傳質(zhì)、傳熱過(guò)程.回收熱量充分,高自動(dòng)化程度高,全部采用集散控制系統(DC)控制,特別是溫灰水與閃蒸汽溫差低于2℃,熱效率高,開(kāi)停車(chē)水循環(huán)流氧煤比完全可以投自動(dòng)串級控制程簡(jiǎn)單、方便(2)多噴嘴對置式氣化爐噴嘴之間的協(xié)同作用好,氣3.2工藝指標化爐負荷可調節范圍大目前為50%110%,負荷調節速度快工業(yè)運行表明,多噴嘴對置水煤漿氣化裝置與 Texaco適應能力強,有利于裝置大型化單噴嘴水煤漿氣化裝置相比,有效氣成分提高2%~8%,〔3)多噴嘴對置式氣化爐可以在烘爐階段就可以將工碳轉化提高2%~3%,而比氧耗、比煤耗均有大幅降低藝燒嘴安裝好,當爐溫達到投料條件時(shí),將預熱噴嘴從頂部詳見(jiàn)表1表1多噴嘴對置水煤漿氣化裝置與 Texaco水煤漿氣化裝置工藝指標比較裝置能力有效氣比氧耗比煤耗碳轉化率成分裝置煤種單爐噸煤Kg煤c+H)%/100(0+)/1000(00+H)多噴嘴對置華魯恒升水煤漿氣化北宿煤裝置充礦國事1000充礦魯南化肥廠(chǎng)。40082835479697北宿焦GE水煤漿氣上海焦化有限公司95神府煤化裝置洞河化肥廠(chǎng)①與四噴嘴對置式水煤漿氣化裝置考核同期的兗礦魯南化肥廠(chǎng)運行數據結論煤長(cháng)期以來(lái)的出路問(wèn)題可以說(shuō)多噴嘴對置水煤漿氣化技術(shù)(1)大型煤氣化技術(shù)一直被國外所壟斷我國引進(jìn)的煤氣是煤炭資源的潔凈高效利用技術(shù)化技術(shù)裝備價(jià)格昂貴多噴嘴水煤漿氣化爐技術(shù)打破了國外(3)多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)氣化效率高、適合煤的壟斷,且專(zhuān)利費僅相當于國外技術(shù)的1/3,設備國產(chǎn)化程大規模氣化度在90以上,完全可以在國內加工制造。多噴嘴對量式水煤漿氣化爐在兗礦國泰化工有限公司示范裝置上經(jīng)過(guò)兩年參考文獻的長(cháng)周期運行,技術(shù)已經(jīng)完全成熟。目前有十幾家企業(yè)開(kāi)始選用此技術(shù),應當說(shuō),多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)具有廣1趙東志,等.新型水煤漿氣化技術(shù)的開(kāi)闊的市場(chǎng)前景中國煤化工(1):3639(2)多噴嘴對置式水煤漿氣化煤種適應性強,可適用于CNMHG[J.節能與環(huán)保,包括高硫煤和褐煤在內的所有煤種,特別對低灰熔點(diǎn)高2001;(11):15-17.堿煤具有很好的適用性。其凈化裝置還可以分離出煤炭中的[3]王輔臣射流攜帶床氣化爐內宏觀(guān)混合過(guò)程研究[j].化硫,做成硫磺銷(xiāo)售,不僅經(jīng)濟環(huán)保,而且還解決了我國高硫工學(xué)報,1997;49(2):35-37