水冷壁水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)及運行情況

2015年12月南化工Dec.2015第42卷第6期Yunnan Chemical TechnologyVol 42. No 6doi:10.3969/j.isn.1004-275X.2015.06.016水冷壁水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)及運行情況喬治,李相軍2(1.河南省安陽(yáng)正一中學(xué),河南安陽(yáng)455000;2.清華大學(xué),北京100084)摘要:介紹了水冷壁水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢,并用實(shí)際的生產(chǎn)運行情況和工藝數據驗證了水冷壁水煤漿氣化爐的先進(jìn)性、實(shí)用性和穩定性關(guān)鍵詞:水冷壁;水煤漿;氣化爐中圖分類(lèi)號:TQ546文獻標識碼:A文章編號:1004-275X(201506-0062-04水冷壁水煤漿氣化爐氣化技術(shù)采用水煤漿的效果□。該技術(shù)具有氣化爐連續運行周期加壓氣化、激冷流程,氣化室內件是一臺膜式長(cháng),制造和維修費用低,煤種的適用范圍廣等水冷壁,安裝在氣化爐承壓外殼中,氣化爐運特點(diǎn)。行時(shí),高溫熔融的液態(tài)渣在水冷壁表面固化形成固態(tài)灰渣層,能夠對水冷壁起保護作用,防1水冷壁水煤漿氣化爐氣化工藝流程止水冷壁管受到熔渣的侵蝕,達到“以渣抗渣”水冷壁水煤漿氣化爐氣化工藝流程見(jiàn)圖1合成氣條草由沸水里土往壓同罐圖1水冷壁水煤漿氣化爐氣化工藝流程Fig. 1 Gasfier process of the coal water slurry gasifier收稿:2015-10-18*通信聯(lián)系人:李相軍,清華大學(xué)熱能系,工程師,長(cháng)期從事煤氣技術(shù)化研究、工藝包編制及生產(chǎn)裝置運行指導等工作。2015年第6期喬治等:水冷璧水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)及運行情況63水煤漿和氧氣經(jīng)過(guò)工藝燒嘴一起送入氣化爐2.2系統啟動(dòng)快中,在氣化爐燃燒室內的高溫、高壓(1250~1550組合式點(diǎn)火升溫過(guò)程簡(jiǎn)化,點(diǎn)火、投料程序一體℃、4.0~6.5MPa)條件下發(fā)生復雜的氧化還原化完成。水煤漿投料點(diǎn)火采用特殊設計的點(diǎn)火技反應,生成以CO、H2、CO2為主要成分的粗合成氣,并有一系列的副反應發(fā)生。粗合成氣與灰渣術(shù),氣化爐從冷態(tài)到滿(mǎn)負荷運行,整個(gè)過(guò)程僅需3h。進(jìn)入下降管與激冷環(huán)噴出的激冷水換熱并逐漸冷2.3投資少卻,然后進(jìn)入激冷室下部水中水浴,粗合成氣中水冷壁水煤漿氣化爐采用水冷壁結構,與耐含有的灰渣被激冷后固化,較大的灰渣顆粒冷卻火磚氣化爐相比,氣化爐外殼溫度低,爐殼鋼板材后沉入激冷室底部經(jīng)過(guò)破渣機進(jìn)入渣鎖斗2,3料采用國產(chǎn)的14 Crl Mor,而不需要采用進(jìn)口另外一部分顆粒較小的灰渣隨著(zhù)黑水一起進(jìn)入閃SA387,并且不需要換磚,維修作業(yè)少,所以水冷蒸工段,還有一部分較細的灰渣顆粒會(huì )被合成氣壁水煤漿氣化爐一般不設備用爐,對于同等規模夾帶進(jìn)入下步工序。的氣化裝置,至少可以節省一套備用氣化爐初步洗滌冷卻后的粗合成氣沿激冷室向上流系統+。動(dòng),通過(guò)激冷室側壁的合成氣出口管通過(guò)文丘里與干粉氣化爐相比,由于沒(méi)有復雜的煤粉制洗滌器進(jìn)入合成氣洗滌塔。首先,進(jìn)入洗滌塔底備和輸送系統,單臺氣化爐的投資低。對于40萬(wàn)部進(jìn)行水浴,洗掉其中的大部分細渣,然后,沿洗/a合成氨規模的氣化裝置,2臺干粉氣化爐投資滌塔向上流動(dòng),經(jīng)過(guò)塔盤(pán)與灰水或冷凝液逆流直約4~5億元,而2臺水冷壁水煤漿氣化爐投資只接接觸,洗滌剩余的固體顆粒,離開(kāi)洗滌塔的合成需2.5~3億元。氣中含塵量小于1mg/m3。在洗滌塔頂部安裝有2.4煤種適應性強旋流板除沫器,合成氣在離開(kāi)洗滌塔時(shí)除去其中水冷壁水煤漿氣化爐采用水冷壁保護結構,夾帶的水霧,干凈的合成氣出洗滌塔送出界區。不再受制于耐火磚的工作溫度限制,與其它類(lèi)型2水冷壁水煤漿氣化爐技術(shù)工藝特點(diǎn)的水冷壁氣化爐相比,由于水冷壁水煤漿氣化爐流場(chǎng)和溫度場(chǎng)均勻的優(yōu)勢,比較容易掛渣且掛渣水冷壁水煤漿氣化爐充分吸收消化了水煤漿更為均勻,可以使用灰熔點(diǎn)更高一些的煤做為原耐火磚和干粉水冷壁氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí),還避料,煤種適應性更強。開(kāi)了它們的不足之處,具有很明顯的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)。2.5對環(huán)境友好1)和耐火磚氣化爐相比。因為沒(méi)有耐火磚,2.1安全性好排放廢水中不含六價(jià)鉻,也沒(méi)有含鉻廢渣的污染水冷壁水煤漿氣化爐水冷壁采用熱能工程領(lǐng)域成熟的懸掛式垂直管結構,水冷壁結構簡(jiǎn)單合水冷壁水煤漿氣化爐從點(diǎn)火、投料一直到正常負荷,只需要2~3h,氣化爐升溫時(shí)間短,大大減少理,冷卻均勻,系統阻力低,不會(huì )出現汽水分層現象。既保證了水循環(huán)的安全性又避免了復雜的熱了烘爐燃料氣消耗和廢氣的排放。膨脹處理問(wèn)題。2)和干粉氣化爐相比。干粉氣化在磨煤烘水冷壁水煤漿氣化爐在研發(fā)過(guò)程中充分考慮干過(guò)程中,不可避免的要排放含有粉塵、CO、H2S了水冷壁水汽自然循環(huán)的可行性,在特殊故障無(wú)CO2、SO2等有害成分廢氣。干粉氣化的料位計法強制水循環(huán)時(shí),水汽系統可自然循環(huán),保護水冷密度儀等儀表都是輻射性較強的、受特別監控的壁不受損壞。儀表。水冷壁水煤漿氣化爐采用組合燒嘴,常壓下水冷壁水煤漿氣化爐煤氣化技術(shù)殘炭含量完成氣化爐點(diǎn)火、升溫、投煤全過(guò)程,不需切換燒低,廢渣易于收集處理,廢水無(wú)難處理污染物,正嘴。點(diǎn)火時(shí)送入燃料氣,用燃料氣將氣化爐溫度常生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)廢氣排放。還可以用工廠(chǎng)難以處升至800℃,在常壓下投水煤漿,燃料氣與水煤漿理的有機廢水來(lái)磨制煤漿,環(huán)保方面優(yōu)勢明顯同軸伴燃,穩燃后切斷燃料氣,點(diǎn)火燒嘴退出。由2.6燒嘴運行時(shí)間長(cháng)于有燃料氣的伴燃,投料后氣化爐溫度馬上上升,水冷壁水煤漿氣化爐氣化燒嘴采用獨特的水不會(huì )發(fā)生爆燃。夾套冷卻結構,采用高溫冷卻水,減小了應力腐云南化工2015年第6期蝕和露點(diǎn)腐蝕,使燒嘴運行環(huán)境得到優(yōu)化。燒嘴點(diǎn)煤、朔州煤等。幾種有代表性的煤種參數見(jiàn)冷卻水壓力比氣化爐高,即使燒嘴冷卻水輕微泄表漏,也不必立即停車(chē)。燒嘴運行時(shí)間可以保證連表1不同煤種的煤質(zhì)分析數據續運行120d以上Tab 1 Coal analysis data of different coal types陽(yáng)泉無(wú)煙煤3水冷壁水煤漿氣化爐的運行情況成分神華煤朔州混煤配神木煤u(水分)/%5.133.1山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團)有限責任公司v(固定碳)/%54.0954.0558.622011年8月22日,具有我國完全自主知識(揮發(fā)份)/%32.7732.39產(chǎn)權的首臺水煤漿水冷壁氣化爐在山西陽(yáng)煤豐喜(灰份)/%8.0110.5113.60肥業(yè)(集團)有限責任公司一次投料成功,至今已l(全硫)/%連續運行了四年多,操作壓力4.0MPa,氣化爐直低位發(fā)熱量27.7427.60徑2800mm。已使用或試燒過(guò)的煤種達數十種,/(MJ/kg)揮發(fā)分含量6%~35%,灰分含量6%~36%,灰熔點(diǎn)流動(dòng)溫度1150~1520℃。表2、表3、表4為各種不同煤種的燃燒情況,豐喜肥業(yè)水冷壁氣化爐使用的典型煤種由表2~表4數據可知,水冷壁水煤漿氣化爐的有:神木煤、低階半焦煤、神華化工煤、高灰熔轉化率較高,燃燒效率高。表2不同煤種的灰熔點(diǎn)分析結果Tab 2 Analysis results of ash melting point of different coal species煤種rt/℃t/℃t動(dòng)/℃C神華煤12401295朔州混煤14001420無(wú)煙煤配煤140514571513表3煤渣水分灰分分析Tab 3 Analysis of coal ash water名稱(chēng)w(水分)/%w(灰分)/%w(碳)/%粗渣3.5293.18細渣62.15注:為朔州混煤渣樣的分析表4不同煤種的粗煤氣成分Tab 4 Crude gas composition of different coal species煤種(CO2)/%(O2)/%pl co)/%神華煤37.4442.4朔州混煤20.20.3無(wú)煙煤配煤3.2新疆天業(yè)0.62%。燃燒情況為:①粗渣中水分3.69%、灰新疆天業(yè)水冷壁氣化爐于2015年8月21日分92.65%、碳含量3.69%;細渣中水分17.15%開(kāi)車(chē)成功,操作壓力為6.5MPa,水冷壁系統工作灰分54.98%、碳含量27.87%。②粗煤氣中φ壓力7.0MPa,氣化爐直徑2800mm,是世界上首(H2)34.68%、q(CO)41.42%、q(CO2)20.76%套操作壓力6.5MPa的水冷壁氣化裝置,該氣化q(CH4)0.03%裝置主要采用本地煤配半焦,水分1.61%、固定這些數據說(shuō)明水冷壁水煤漿氣化爐的轉化率碳47.32%、揮發(fā)份22.84%、灰份28.22%、全硫較高,燃燒效率高。015年第6期喬治等:水冷璧水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)及運行情況65結語(yǔ)參考文獻[1]劉樂(lè )利水煤漿加壓氣化主要技術(shù)與裝備進(jìn)展[J]水冷壁水煤漿氣化爐的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是煤種適應煤化工,2013,164(1):63-6性好、操作簡(jiǎn)單、維修工作量少、運行費用低綠色[2汪家銘水煤漿水冷壁氣化技術(shù)及其應用J化學(xué)環(huán)保。系統投資少、設備可全部實(shí)現國產(chǎn)化,技術(shù)工業(yè),2010,30(10):30-3支持方便及時(shí)。從目前水冷壁水煤漿氣化爐裝置[3]劉孝弟,張勇,顧學(xué)穎,水煤漿加壓氣化技術(shù)的發(fā)展途徑探討[J].化工設計通訊,2013,39(1):5-14.在企業(yè)的運行情況來(lái)看,各項指標均達到或部分[4]馬飛躍.水煤漿耐火磚氣化爐改造的可行性分析超過(guò)國外先進(jìn)技術(shù)水平[J].化肥工業(yè)2012,39(4):29-32Process Characteristics and Operation of Actual Productionof Coal Water Slurry Gasifier with Water Cooled WallQIAO Zhi, LI Xiang-jun"(1. Henan Anyang Zhengyi Middle School, Anyang 455000, China; 2. Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: This article describes the process characteristics and technological advantages of gasifierwith water cooled wall, and the advanced nature, practicality and stability of the coal water slurry gasifier areerified by the operation of actual production and process dataKey words: water cooled wall; coal water slurry; gasifier(上接第54頁(yè)Flame Atomic Absorption Spectrophotometric Method for Determination of Silver in Tin ConcentratesZHANG Gui-biYunnan Tin Industry Limited by Share Ltd Smelting Branch, Gejiu 66100, China)Abstract:the sample was decomposed by hydrochloric acid and nitric acid, and the silver in tin con-centrate was determined by Flame Atomic Absorption Spectrophotometry in aqua regia. The recovery of thestandard was between 96% and 108. 6%, the relative standard deviation was 0. 77 to 4.0%Key words: flame atomic absorption spectrophotometry; tin concentrate; silver