GSP干煤粉氣化技術(shù)的應用及優(yōu)化

第40卷第21期2012年11月s.Chemical Industry州化工Vol 40 No 21November 2012生產(chǎn)技術(shù)GSP干煤粉氣化技術(shù)的應用及優(yōu)化陳鵬程,王婷(神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司煤炭化學(xué)工業(yè)分公司,寧夏銀川750001)摘要:主要論述了CSP氣化技術(shù)在試車(chē)以來(lái)出現的諸多工藝問(wèn)題,通過(guò)三個(gè)階段的不斷技術(shù)改造和優(yōu)化,解決了氣化燒嘴點(diǎn)火故障、煤粉流量波動(dòng)、管道設備磨損及粗煤氣帶灰含大等一系列問(wèn)題,逐漸使氣化裝置實(shí)現了滿(mǎn)負荷、長(cháng)周期穩定運行。關(guān)鍵詞:GSP氣化技術(shù);試車(chē);改造中圖分類(lèi)號:TQ5462文獻標識碼:B文章編號:1001-9677(2012)21-0136-03Application and Optimization of Dry PulverizedCoal Gasification Technology for GsPCHEN Peng-cheng, WANG TingShenhua Ningxia Coal Industry Group Co., Ltd., Ningxia Yinchuan 750001, China)Abstract Some process problems of GsP gasification technology since commission were discussed. After three stagescontinuous modification and optimization, most of problems such as failure of pilot burner ignition, coal mass flow fluctua-tion, piping and equipment erosion and dust entrainment in raw syngas were solved. Currently, the gasification systemgradually achieved full load and stable operation situationKey words: GSP gasification technology; commissioning; modification神華寧夏煤業(yè)集團50萬(wàn)噸/年煤基烯烴項目釆用我國乃至(3)開(kāi)、停車(chē)操作方便,且時(shí)間短:從冷態(tài)到滿(mǎn)負荷約2h世界上第一套商業(yè)化運行的GSP干粉煤加壓氣化流程,該項目(4)操作彈性大:負荷70%~110%,設備使用壽命長(cháng)和于2008年開(kāi)工建設,2010年9月30日機械竣工,2010年底五維護費用低。臺氣化爐全部投料試車(chē)成功。(5)自動(dòng)化水平高:整個(gè)系統操作簡(jiǎn)單,安全可靠由于GSP氣化技術(shù)首次工業(yè)化應用,試車(chē)以來(lái)出現了很多(6)對環(huán)境影響小:無(wú)有害氣體排放,污水排放量小,爐工藝問(wèn)題,經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的技術(shù)改造優(yōu)化,相關(guān)問(wèn)題已得以解渣不含有害物質(zhì),可做建筑原料。決,裝置實(shí)現滿(mǎn)負荷穩定運行。CSP氣化技術(shù)首套大規模氣化1.2GSP氣化裝置運行情況項目示范裝置運行成功,標志著(zhù)潔凈煤氣化技術(shù)在國內又多了2010年10月~12月原始試車(chē)期間,氣化爐單爐連續運行一條成功的技術(shù)路線(xiàn)。時(shí)間最長(cháng)不超過(guò)2小時(shí),直到2010年年底最長(cháng)運行63h。主要1GSP氣化技術(shù)應用情況問(wèn)題是煤粉流量波動(dòng)大、點(diǎn)火系統不靈敏等,系統不穩定。2011年上半年技改消缺后,氣化裝置運行逐步趨于穩定1.1GSP氣化技術(shù)特點(diǎn)從2011年4月15日裝置開(kāi)工起,單爐運行時(shí)間穩步提升,截GSP氣化技術(shù)采用干粉進(jìn)煤的方式,具有很強的煤種適應止2011年底單爐最長(cháng)連續運行76小時(shí)。單爐最低投料負荷達性,從較差的褐煤、次煙煤、煙煤、無(wú)煙煤到石油焦均可使75%,最高運行負荷已達到10%,系統基本保持3臺爐運行。用。由此,在煤氣化過(guò)程中,炭轉化率得到很大提高,達到系統之所以運行周期短,主要問(wèn)題是由于合成氣含塵量超標造98%~99%,合成氣中有效成分CO和H2含量高達90%以上成變換原料氣預熱器堵和文丘里洗滌系統閥門(mén)磨損,被迫停車(chē)并且降低了氧氣的消耗量,因此CSP氣化技術(shù)將是煤化工發(fā)展檢修的主要選擇之一山2012年6~7月份停車(chē)改造后,實(shí)現了四臺爐穩定運行,GSP氣化技術(shù)的特點(diǎn)有2-4:總負荷達到系統負荷的110%。單爐有效氣產(chǎn)能達到15.5萬(wàn)(1)煤種適應性強:可以氣化高灰熔點(diǎn)的煤,對煤種的適Nm3/h(設計值13萬(wàn)Nm/h);粗煤氣有效氣含量為90%應性更為廣泛,從較差的褐煤、次煙煤、煙煤、無(wú)煙煤到石油中國煤化工土古爐(75%-80%)焦均可氣化,也可以用多種煤摻燒和四噴嘴爐CNMHG2)技術(shù)指標優(yōu)越:溫度1350-1750℃,碳轉化率9%,2存在的問(wèn)題及技術(shù)優(yōu)化改造CH4<0.05%(V),CO+H2>90%,不含重烴,冷煤氣效率達80%(依煤種有所不同)以上,氧耗低,煤耗低從原始開(kāi)車(chē)至2012年7月,氣化裝置已完成三個(gè)階段的技方搪陳鵬程(1982-),男,工學(xué)學(xué)士學(xué)位,助理工程師,主要從事煤化工氣化工藝技術(shù)及管理工作。第40卷第21期陳鵬程等:GSP干煤粉氣化技術(shù)的應用及優(yōu)化137術(shù)優(yōu)化和改造,徹底解決了系統存在的瓶頸問(wèn)題,實(shí)現了氣化為25°,煤粉噴入角度從基于中心線(xiàn)70°改為大約50°,改變了裝置安穩長(cháng)滿(mǎn)優(yōu)運行?；鹧嫘螤?減小氧氣和煤粉的螺旋混合強度,減緩對水冷壁上2.1第一階段部的沖刷;③控制主燒嘴氧煤比開(kāi)車(chē)值,避免主燒嘴氧煤比波主要問(wèn)題動(dòng),造成系統短時(shí)間過(guò)氧;④調整氣化用煤質(zhì),開(kāi)車(chē)初期使用(1)點(diǎn)火燒嘴故障頻繁。點(diǎn)火燒嘴點(diǎn)火成功率低,經(jīng)常撥更利于掛渣的煤種,改善氣化爐掛渣效果。點(diǎn)火槍進(jìn)行點(diǎn)火試驗,每次拔點(diǎn)火槍做點(diǎn)火試驗需要花費4h(4)針對煤粉輸送系統特殊件問(wèn)題,請有經(jīng)驗的廠(chǎng)家對特左右,影響系統開(kāi)車(chē)。殊元件進(jìn)行測繪,更換材質(zhì),在疏松元件頭部增加防護擋板(2)氣化爐投煤不穩定,煤粉流量波動(dòng)大。GSP原設計煤并將其長(cháng)度適當加長(cháng),使其與容器內壁平齊。改造后的特殊元粉流量是利用給料容器與氣化爐之間的壓差進(jìn)行控制,且壓差件大大延長(cháng)了使用壽命,降低了成本,煤粉流量更加穩定。較小,主燒嘴投料時(shí)系統壓差調整太慢,在投料成功后煤粉流第一階段改造之后,2010年12月底實(shí)現兩臺爐同時(shí)運行量波動(dòng)很大,系統難以自己調整,主燒嘴跳車(chē)頻繁63h,為全廠(chǎng)工藝流程打通奠定了基礎。(3)水冷壁燒損。由于水冷壁搗打料強度不夠,加之開(kāi)車(chē)2.2第二階段初期氣化爐掛渣效果不佳、3條煤粉管線(xiàn)形成偏噴、燒嘴火焰2.2.1主要問(wèn)題寬度偏大、系統短時(shí)間過(guò)氧等原因,曾出現過(guò)1臺爐水冷壁局(1)文丘里洗滌后含固量高的洗滌水返回激冷水系統循環(huán)部盤(pán)管燒穿,抓釘大面積燒損情況使用,造成激冷水回含量不斷增大,閥門(mén)短時(shí)間內出現磨損(4)煤粉輸送系統特殊件脆弱。西門(mén)子原設計鎖斗疏松系統因此頻繁停車(chē),201l年共發(fā)生手動(dòng)閥門(mén)磨穿20余次件、給料器疏松元件、流化板采用合成樹(shù)脂粘合的卵石過(guò)濾器(2)合成氣含塵量高,一、二級文丘里分離罐排液不暢,材料制成,屬實(shí)驗工廠(chǎng)直接放大到大規模工業(yè)化應用,導致放合成氣洗滌系統運行不佳,導致后系統堵塞嚴重,2011年氣化大后不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要,脫落的疏松件進(jìn)入煤粉管線(xiàn)導致裝置因變換系統堵塞停車(chē)搶修6次。煤粉管線(xiàn)堵塞。2改造措施2.1.2改造措施(1)改造文丘里洗滌系統流程,將文丘里洗滌水開(kāi)路控(1)燒嘴點(diǎn)火問(wèn)題處理。試車(chē)初期LPG熱值達不到要求,制。將兩級文丘里洗滌后的激冷水不再直接送往激冷水罐,而改用天然氣進(jìn)行點(diǎn)火,點(diǎn)火成功后切換為L(cháng)PG升壓,最終利用直接送至旁路閃蒸系統進(jìn)行灰水閃蒸、澄清處理。處理后的文LPG點(diǎn)燃主燒嘴。另外對點(diǎn)火燒嘴結構進(jìn)行了改造,點(diǎn)火問(wèn)題丘里洗滌水由循環(huán)水泵加壓送至激冷水罐。流程改造后,激冷已經(jīng)解決。水水質(zhì)明顯改善,系統閥門(mén)、機泵使用壽命延長(cháng)。(2)氣化爐投煤流量波動(dòng)問(wèn)題處理。對煤粉進(jìn)料管線(xiàn)進(jìn)行(2)合成氣含塵量高問(wèn)題處理措施。改造,在3根煤粉進(jìn)料管線(xiàn)上分別加裝流量控制角閥及回流管對于合成氣含塵量高的問(wèn)題,進(jìn)行了很多小的優(yōu)化和技線(xiàn),將壓差控制改為流量控制?；亓鞴芫€(xiàn)使煤粉在沒(méi)有進(jìn)入氣改,如對激冷室液位計、文丘里分離罐液位計實(shí)施防堵改造化爐之前通過(guò)三通閥返回到低壓煤粉倉,在回流裝置上增加了對文丘里分離罐內件及出口管線(xiàn)進(jìn)行改造,減緩罐底堵渣、排減壓裝置,同時(shí)在減壓裝置前增加了背壓閥,在煤粉循環(huán)時(shí)提水不暢問(wèn)題;對激冷室粗合成氣出口擋板及噴頭改造,盡量避高煤粉管線(xiàn)的壓力和氣化爐的壓力相同,投料時(shí)三通閥切至氣免大顆?；以鼛胛那鹄锵礈煜到y等等。最主要的優(yōu)化措施是化爐方向即可,這樣可以保證投料時(shí)煤粉不會(huì )有大的波動(dòng)。增對原料氣分離罐進(jìn)行了改造,即去除原料氣分離罐絲網(wǎng)除沫加回流管線(xiàn)的另一個(gè)目的是為了防止投料前煤粉結塊造成投料器,改為在頂部增加三塊泡罩塔時(shí)鎖斗進(jìn)料和泄料不暢通,最終煤粉給料不足導致跳車(chē)。改造后,含塵量明顯降低,由改造前的10mg/m3L以上減(3)水冷壁燒損后工藝調整措施。①增加水冷壁循環(huán)水小到5mg/m3L以下,見(jiàn)表1。但是由于CSP爐產(chǎn)生的細灰遠比量,由原設計的167th提高至300th;②對氧氣旋風(fēng)罩角度設計高,帶灰渣問(wèn)題沒(méi)有實(shí)現根本性解決。及煤粉噴入角度進(jìn)行修改優(yōu)化,氧氣旋風(fēng)罩角度由33°最終改表1改造前后合成氣含塵量對比(mg/m3L)3#爐4#爐改造前2011年8月3日~9月11日16.512.6平均值2011年9月25日-11月1日2.612.81改造后平均值2011年11月10日-11月16日2.56平均值2.3第三階段不好,激冷室出口合成氣帶灰渣量較大,造成文丘里洗滌系統2.3.1主要問(wèn)題洗滌分離后洗滌水中固含量高,導致排液管線(xiàn)堵塞、閥門(mén)磨通過(guò)前兩個(gè)階段的技術(shù)優(yōu)化改造,氣化裝置運行逐步趨損,裝置停車(chē)數次好,但以下幾個(gè)瓶頸問(wèn)題仍然嚴重制約裝置滿(mǎn)負荷、長(cháng)周期、(3)黑水旁路閃蒸使用后磨損及堵塞問(wèn)題突出。旁路閃蒸安全運行。系統采用先冷卻后閃蒸中國煤化工動(dòng)力,實(shí)質(zhì)(1)合成氣含塵量還遠未達到小于設計的1mg/m3L,導為減壓過(guò)程,無(wú)法實(shí)CNMHG水開(kāi)路控制致變換系統粗合成氣加熱器、變換保護床堵塞的問(wèn)題未得到根后,借用了旁路閃蒸系玩木取是仃具,兀廳暴露出了旁本性解決。路閃蒸容易堵塞和磨損的問(wèn)題。實(shí)際運行過(guò)程中,因為細灰含量大,氣化爐激冷室的除渣效果米,在第二階段改造時(shí)就開(kāi)始著(zhù)手論證第三階段長(cháng)期技(2)GSP氣化爐激冷室采用噴嘴進(jìn)行激冷降溫除灰渣,在因(下轉第140頁(yè))州化工2012年11月減少氣液接觸時(shí)間可以減少對氣體組分的吸收,我們適續表9當降低了胺液人塔位置。結果顯示該方法對提高濕凈化氣中的51311930.6837.937.6第18層2.40CO2含量有效。結果如表7和表8所示。51301920.6837.537.8第18層2.302工藝優(yōu)化結果平均值131.41930.6837.537.62.55通過(guò)以上實(shí)驗,我們適當提高氣液比至0.68左右,將胺我們將優(yōu)化后的工藝參數應用到聯(lián)合裝置上,應用結果如液入塔位置降低到第14層,原料氣入塔溫度控制在38℃左表9所示。右,胺液入二級吸收塔溫度38℃左右。通過(guò)對表9進(jìn)行分析,可以看出濕凈化氣中CO2含量由0.95%提高到了2.55%,效果顯著(zhù)3工藝優(yōu)化結果在裝置上的應用參考文獻表9優(yōu)化后相關(guān)工藝參數1]吳基榮,毛紅艷高含硫天然氣凈化新工藝技術(shù)在普光氣田的應用Table9 After optimization of process parameters[J].天然氣工業(yè),2011,31(5):99-102[2]原青民,蘇建華,唐蒙,等,GB17820-1999,.天然氣[S].中國:中國數起原料氣塔胺液氣液比胺液入氣體人胺液二級吸收二級吸收標準出版社,2000-03-01塔出口選取點(diǎn)/(kNm(kNm3塔溫度塔溫度人塔[3]黃景梁.用胺液選擇性脫硫[冂].化肥設計,1984(5):80-84A)環(huán)量A胺液)/℃℃層數O含量[4] D Law. New MDEA Design in Gas Plant Improves Sweetening, Reduces/(Uh)CO2[J]. Oil Gas,1994,92(35):83-8532 193 0. 68 37. 4 37.6 45 18H 2.81 [5] D H. Mackenzie et al. Design and Operation of A Selective Sweetening1331920.6937.537.7第18層2.73Plant[J. 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