多噴嘴對置式氣化爐與單噴嘴水煤漿氣化爐運行分析

2007年10月0ct.2007第30卷第5期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol. 30 No.5多噴嘴對置式氣化爐與單噴嘴水煤漿氣化爐運行分析張彥(寧波萬(wàn)華聚氨酯有限公司,浙江寧波,315812)摘要目前關(guān)于多噴嘴氣化爐 和GE單噴嘴水煤漿氣化爐的優(yōu)劣爭論很多特別是對 于運行效率問(wèn)題，說(shuō)法不一。本文通過(guò)生產(chǎn)中實(shí)測數據的對比,利用相對有效產(chǎn)氣率這-概念,試圖解決存在的爭論,給出分析煤氣化效率的一個(gè)有效思路。關(guān)鍵詞多噴嘴對置式氣化爐 單噴嘴氣化爐 運行效率有效產(chǎn)氣率水煤漿氣化1生產(chǎn)流程介紹滌變換冷凝液洗滌冷卻后,溫度243.9C、壓力某公司運行的水煤漿氣化爐有2種工藝、36.26MPa,經(jīng)旋流板、絲網(wǎng)除沫器除去氣體夾帶的種規格,分別是多噴嘴對置式氣化爐,燃燒室直徑霧沫后送至變換工段。中2800mm;單噴嘴水煤漿氣化爐,直徑分別為中2800 mm、中3200mm。壓力都是6.5 MPao2工業(yè)運行情況分析多噴嘴(4噴嘴)對置式水煤漿氣化工藝的水多噴嘴氣化爐、單噴嘴氣化爐B爐(燃燒室煤漿由煤漿振動(dòng)篩過(guò)篩后進(jìn)人煤漿槽,出煤漿槽2800mm)和單噴嘴氣化爐C爐(燃燒室后經(jīng)2臺水煤漿給料泵加壓后通過(guò)4個(gè)工藝燒嘴中3200 mm)都經(jīng)過(guò)了長(cháng)期的工業(yè)運行考驗。從運從側面對噴進(jìn)人氣化爐(以下簡(jiǎn)稱(chēng)A爐)?？辗中薪Y果來(lái)看,A爐拱頂磚使用壽命已達到6000h來(lái)的高壓氧氣進(jìn)氧氣緩沖罐,經(jīng)調節流量后分別以上,并且在換拱頂磚時(shí)發(fā)現,除爐頂盲頭附近的進(jìn)入4個(gè)工藝燒嘴的中心管和外環(huán)管,在氣化爐磚磨損嚴重,還剩余50mm外,其他拱頂部位的磚中煤漿與氧發(fā)生反應,反應在6.5MPa、1350 ~基本剩余在130 ~ 140mm,從這點(diǎn)來(lái)看,A爐拱頂1400C下進(jìn)行。的問(wèn)題主要在盲頭部位的設計上,這個(gè)地方在封單噴嘴氣化工藝流程中出煤漿槽的水煤漿經(jīng)堵后有一定的間隙,氣體沖刷湍動(dòng)比較厲害。因單臺煤漿給料泵加壓后通過(guò)單個(gè)工藝燒嘴從氣化此,如何設計盲頭封堵,讓盲頭部位配合緊密,這爐頂部進(jìn)入氣化爐(以下簡(jiǎn)稱(chēng)B.C爐)?？辗謥?lái)應該是解決目前所謂拱頂超溫和拱頂磚使用壽命的高壓氧氣進(jìn)氧氣緩沖罐,經(jīng)調節流量后分別進(jìn)短的迫切問(wèn)題。人單個(gè)工藝燒嘴的中心管和環(huán)管。在氣化爐中煤C爐負荷為日投煤量1000,從目前運行來(lái)漿與氧發(fā)生的主要反應與多噴嘴氣化爐相同?？?主要表現還是粗渣和細灰殘碳偏高。具體數氣化反應在氣化爐反應段瞬間完成,生成據見(jiàn)表1.表2。表1中的數據基本是在同一時(shí)期CO、H2.CO2 H20和少量CH4、H2S等氣體。穩定時(shí)的分析數據,可以代表大部分時(shí)間的運行離開(kāi)氣化爐燃燒室的熱氣體和熔渣進(jìn)入氣化狀況中國煤化工爐下段激冷室,被水淬冷后溫度降低并被水蒸氣飽和后出氣化爐;出氣化爐的氣體約249C,氣體IHCN MH G_作看聞介:張盡，男,讓辦顆棚人191年青島化工學(xué)院無(wú)經(jīng)文丘里管?chē)娝疂駶?、在分離器中進(jìn)行氣液分離機化工專(zhuān)業(yè)畢業(yè),工程師，目前在寧波萬(wàn)華聚氨酯有限公司從事后進(jìn)水洗塔,水洗塔為板式塔,進(jìn)塔氣經(jīng)灰水洗水煤漿氣化生產(chǎn)工作。聯(lián)系電話(huà):0574-86716773.352大龜融2007年第30卷表1 A.B.C 爐渣(粗渣)、細渣分析%因此,根據煤氣成分就可以判斷出有效氣的相對項目爐渣殘碳A.B細灰B.C細灰產(chǎn)氣率,這一指標對于同一煤種來(lái)說(shuō)具有很好的C水分殘碳水分 殘碳對比性。0.90 5.21 6.4166.7126.5871.29 33.750.36 5.49 5.13 69.94 22.22 67.2234.05一般來(lái)說(shuō),對于同-煤種水煤漿加壓氣化,可.88 4.86..6.58將氣化當成一個(gè)黑箱,不管過(guò)程怎么樣,最終的總1.95 :5.0:5.28”平均_ 1.275 5.165 5.85 68.33 24.40 69.26 33.90‘反應如下(對于同- -煤種,灰分不參與反應,不做從表1中看出,多噴嘴A爐的爐渣殘碳很低，”;計算,同時(shí)為了方便,忽略其他微量元素):只有1.275% ,遠低于B、C爐。由于A(yíng)爐無(wú)法單(a+c+ d)CH.O. + 1/2[a +2c- b-2d +獨分開(kāi)細灰,所以無(wú)法單獨測得細灰的量,但是在(1/2m-n)(a+c+d)]02+(b+2d- 1/2m(a+A爐運行期間，總體上細灰的含碳量要降低近c(diǎn)+ d)]H20-→aCO + bH2 + eCO2+ dCH4 (1)10%,由此可見(jiàn),多噴嘴A爐的碳轉化率要高于有效產(chǎn)氣率定義為CO + H的生成量與煤消單噴嘴B.C爐的轉化率。具體數值在實(shí)際對比耗量之比,即:a=(a+b)/(a+c + d),由于CH4中沒(méi)有什么意義。但從下面的一個(gè)簡(jiǎn)單計算中可在煤氣中比例很低,故可以忽略。則有效產(chǎn)氣率以看出來(lái)。改寫(xiě)為:a=(a+b)/(a+c)。表2某原料煤的分析數據定義氣體產(chǎn)物總量N=a+b+c+ d,各氣.工業(yè)分析元素分析體成分分別為:xco=a/N,xm=b/N,xco, =c/水分灰分揮發(fā)分固定碳碳氨氧氮硫其他N,xcn, = d/N。煤樣5.668.79 30.91 54.64 70.183.84 10.070.69 0.77 14.45假設轉化后的全部爐渣殘碳分別為1%、5%因此,有效產(chǎn)氣率a =(a+b)/(a+ c)=和15%，則計算后的碳轉化率分別為99.87%、Nxco+ Naux∞+ %99.34%和97.81%,由此可以看出,多噴嘴的碳轉Nx∞+ Nxco, xco+ x°化率可以達到到99%。由于工藝本身限制,在相也就是說(shuō),對于任何煤種來(lái)說(shuō)，單位量的煤同的工業(yè)運行環(huán)境中,單噴嘴的碳轉化率低于多(CH,O,)的有效氣量為T(mén)5 ,有效氣成分噴嘴的,這是因為頂置單噴嘴在噴射氣化的過(guò)程xc∞+ xco,中,不可避免的存在-部分煤顆粒走短路直接進(jìn)(CO+ H2)高,并不代表有效氣產(chǎn)量就高。表3是人爐渣當中。特別是爐子負荷加大后,總體指標實(shí)際生產(chǎn)中的數據。從數據上看,B爐要好于C爐,這也就是在爐子負表3近期各爐實(shí)際生產(chǎn)當中的煤氣成分平均值%荷和直徑增加后,多噴嘴氣化爐有優(yōu)勢的原因。$o∞鄭xca2有效氣比例有效產(chǎn)氣率多噴嘴和單噴嘴水煤漿氣化爐煤氣中有效氣A爐(多噴嘴)44.65~ 36.2717.4280.911.3036含量問(wèn)題，也是很多煤氣化專(zhuān)利商和應用廠(chǎng)家關(guān)B爐(單噴嘴) 44.0 35.7 17.94 80.271.2861C爐(單噴嘴) 45.33 35.54 18.19 80.87_ 1.2731 .注的重點(diǎn)，例如Shell粉煤氣化工藝有效氣(CO+從表3可以看出,有效氣成分大概差不多,但H2)含量可達到90% ,GE水煤漿氣化有效氣(CO有效產(chǎn)氣率A爐明顯高出單噴嘴爐B約1.34%+ H2)可以達到80%等,單從這一數據來(lái)看,肯定和單噴嘴C爐2.38% ,也就是說(shuō)在相同條件下,A是干煤粉氣化要好。但是,有效氣含量高并不代爐煤耗可以降低約2%。需要說(shuō)明的是，以上數表有效產(chǎn)氣率高。所謂的有效產(chǎn)氣率就是:氣化據是在同期同煤種測試的情況下的數據,具有很爐干煤氣中有效氣(CO+ H2)產(chǎn)量(m2/h)和氣化好的可比性,因為當煤種發(fā)生較大變化時(shí),有效產(chǎn)爐人爐干基原料量(kg/h)的比值，也就是說(shuō)單位氣率也會(huì )發(fā)生變化的,如表4所示。質(zhì)量的煤能產(chǎn)出有效氣的量。在實(shí)際生產(chǎn)當中，表4不同工況下有效產(chǎn)氣率數據由于煤種和計量方面的原因,這一很重要的指標項中國煤化工球及有效產(chǎn)是不好測量的,所以許多專(zhuān)利商便以煤氣中有效工況YHCNMH噴嘴神府1.3205氣含量來(lái)表示技術(shù)的水平。弓噴嘴神府1.2843雖然,有效產(chǎn)氣率在生產(chǎn)中不好測定,但是,.90 17.45 80.55 德士古神府1.2765工況4 45.21 34.00 18.55 79.21 德士古 1.2423由于煤氣中的氣體成分測量是很準確和方便的，工況5 64.60 22.31 2.57 86.91 Shell 干煤粉1.2939第5期張彥.多噴嘴對置式氣化爐與 單噴嘴水煤漿氣化爐運行分析353如果只考慮有效氣比例,則很明顯的認為工況下,與有效氣產(chǎn)率類(lèi)似，比氧耗可以通過(guò)煤氣成況2比較好,因為有效氣比例達到83.51% ,而工分來(lái)分析。比如,表2中原料煤數據，經(jīng)計算,m況1則只有80.63% ,但從相對有效產(chǎn)氣率來(lái)看，=0.656597,n = 0. 107616,代人式(4)得結果如兩者則相差0.0638% ,也就是說(shuō)同樣的煤,在工況下:1下,有效氣產(chǎn)量要高出工況2約4.97% ,對于雙A爐比氧耗為351 .53 m2/1000m'(CO + H2),爐生產(chǎn)的企業(yè)來(lái)說(shuō),如果出現相對有效氣產(chǎn)氣率實(shí)際測量為346m2/1000m2(CO+ H2);差別太多的情況,- -定不要掉以輕心。但是同時(shí)B爐比氧耗為363.71 m?/1000m2(CO+ H2),發(fā)生大幅變化,則說(shuō)明原料煤發(fā)生變化。對于水煤漿氣化爐,另一個(gè)重要指標是比氧實(shí)際測量為350m/1000m2(CO+ H);C爐比氧耗為371.26m/1000m2(CO+ H2)，耗,即:實(shí)際測量為346m2/1000m2(CO + H)。比氧耗=從結果來(lái)看,4噴嘴氣化爐的比氧耗還是比人氣化爐氧氣折100%氧氣量(m2/b)出氣化爐粗煤氣中(CO + H2)氣量(m2/h) x 1000較低的,但在實(shí)際測量過(guò)程中由于氧氣流量及煤(2)氣流量的誤差,難以準確測量,如果僅由此來(lái)判斷從式(1)可以看出,比氧耗的計算可以表達比氧耗的話(huà),就會(huì )引起誤導。因此,根據分析成分為:等數據計算出的比氧耗具有較好的可比性,雖然是一種大概計算,但在實(shí)際應用中還是允許的。由上面可以看出,化工生產(chǎn)中,水煤漿氣化工a+2c-b-2d+(2m-n)(a+c+d)(3)藝好壞主要看3個(gè)方面:碳轉化率、比氧耗和相對(a+ b)x 1000轉化率,利用以上方法把數據進(jìn)行對比，就容易判如果忽略了甲烷值,則:斷煤種的好壞及氣化技術(shù)的優(yōu)劣。比氧耗= 500a+2c- b+(m-n)(a+c)(a+b)3投資比較(4)多噴嘴氣化爐的投資相對較高但是具體高可以看出,比氧耗計算比較復雜些,不僅跟煤出多少還沒(méi)有一個(gè)準確的數據。多噴嘴和單噴嘴氣成分有關(guān)，也與煤質(zhì)有關(guān),但是在煤質(zhì)-定的情相比,主要差別如表5所示。表5多噴嘴對置式氣化爐與單燒嘴氣化爐工藝配置 比較(投煤最750/d)項目單噴嘴多噴嘴設備氣化爐高壓煤漿泵煤漿管線(xiàn)1條6英寸4條3英寸氧氣管線(xiàn)1條5英寸4條2英寸燒嘴冷卻水管線(xiàn)2條3英寸8條1%英寸高壓氰氣保護管線(xiàn)2條3英寸,1條%英寸6條2英寸.4條%英寸蒸汽管線(xiàn)1條2英寸4條}%英寸儀控煤漿閥2臺6英寸8臺3英寸氧氣閥3臺5英寸9臺2英寸饒嘴拎卻水自動(dòng)閥2臺3英寸8臺1%英寸高壓氮閥2臺3英寸,1臺%英寸8臺2英寸,4臺%英寸熬汽閥1臺2英寸4臺1%英寸.從表5可以看出,多噴嘴用的閥門(mén)等較多,設使氣中國煤化工對于延長(cháng)激冷備、閥門(mén)、儀表等投資較大,不單純是一個(gè)4倍的環(huán)的:帶灰問(wèn)題也大關(guān)系,要小得多。其他設備投資可以做到和單噴AYHCNMHG大降低。冉如母個(gè)氣化刀1丟慶水系統，如果相嘴一樣,例如分離器,多噴嘴這種分級分離洗滌,對降低氣化系統的水質(zhì)要求,減少外排水量,像單354大氛配2007年第30卷噴嘴那樣共用1套灰水，也是可以的。時(shí),4噴嘴的氣化工藝在技術(shù)指標上并無(wú)多大優(yōu)由于實(shí)際操作經(jīng)驗相對還不多,多噴嘴氣化勢,但是一旦大規模應用,其優(yōu)勢就會(huì )顯現。因此在早期運行過(guò)程中也出現了許多問(wèn)題,這還需要選擇何種氣化工藝,還是要看原料煤的成分及試大家努力,不能依靠單噴嘴經(jīng)驗來(lái)對待多噴嘴。燒結果,綜合分析才能選出適合實(shí)際情況的氣化經(jīng)過(guò)分析可以看出,在氣化爐負荷相對較小工藝。COMPARATIVE OPERATING ANALYSIS OF OPPOSEDMULTI-NOZZLES GASIFTER AND SINGLE-NOZZLECOAL-WATER SLURRY GASIFIERZhang Yan(Ningbo Wanhua Polyurehane Co., Ld., Ningbo ,315812)Abstract There are many arguments on the advantages and disadvantages of multinozzlesgasifier and single nozzle coal-water slury gasifier, especially on their operating eiciencies, thereare different points of view. This paper, with the help of practical production data, applies the con-cept of relative effective gas yield, to try to settle down the disputes and presents an effective clue ofthoughts of analyzing coal gasification eficiency.Keywords:opposed multi-nozzles gasifier, single-nozzle gasifier, operating efciency, effectivegas yield, coal-water sury gasifcation中國石化湖北化肥分公司改造尿素水解水回收裝置中國石化湖北化肥分公司從2004年開(kāi)始進(jìn)行節水減排技改,2005年完成了水平衡圖。根據水平衡結果,制定了5個(gè)節水減排方案。目前,已完成砂濾池反洗水回收、汽機逆止閥控制水回收、尿素水解水回收等3個(gè)節水減排項目,節水量約170/h。其中,砂濾池反洗水回收項目從2006年3月開(kāi)始進(jìn)行回收計量,到12月底共回收反洗水近60x10^m?,分別減少長(cháng)江取水和排放污水近60x10m3,節約資金41.6萬(wàn)元。2007年8月底,尿素水解水回收改造項目已調試完畢,裝置具備投用條件。據測算，這項節能措施每小時(shí)可節約用水45t,減排45to●本刊.我國最大的煤制二甲醚項目正式啟動(dòng).中天合創(chuàng )能源有限責任公司近日舉行了揭牌儀式,這標志著(zhù)我國最大的煤制二甲醚項目一鄂爾多斯3Mt二甲醚項目正式啟動(dòng),主要包括25Mt/a煤礦、4.2Mt/a甲醇、3Mu/a二甲醚及其配套的600MW熱電聯(lián)供電廠(chǎng).900多公里鄂爾多斯至唐山京唐港產(chǎn)品輸送管道和50km礦區鐵路專(zhuān)用線(xiàn)等單項工程。該項目是列人國家煤化工產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃的示范工程,由中國中煤能源股份有限公司、中國石油化工股份有限公司、上海申能(集團)有限公司和內蒙古滿(mǎn)中國煤化工資建設。將采用氣流床連續煤氣化技術(shù)等當今世界最先進(jìn)的工藝技術(shù)生YHCNMHG本刊.