科林CCG粉煤氣化技術(shù)特點(diǎn)及應用

煤炭加工與綜合利用40COAL PROCESSING & COMPREHENSIVE UTILIZATIONNo.8, 2014科林CCG粉煤氣化技術(shù)特點(diǎn)及應用賈彧智(德國科林工業(yè)技術(shù)有限責任公司，北京100004)摘要:介紹了科林CCG粉煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)及貴州開(kāi)陽(yáng)化工公司氣化裝置試車(chē)情況;科林CCG氣化爐以貴州當地高硫、高灰分和高灰熔點(diǎn)煤為原料，實(shí)現了煤炭清潔轉化，為我國劣質(zhì)“三高”煤綜合高效利用開(kāi)辟了一條新的途徑。關(guān)鍵詞:煤氣化;水冷壁;多噴嘴;高硫煤;灰分;灰熔點(diǎn)中圖分類(lèi)號: TQ546文獻標識碼: A文章編號: 1005-8397 (2014) 08-0040-04德國科林工業(yè)技術(shù)有限貴任公司在干粉煤氣工藝蒸汽流床氣化技術(shù)領(lǐng)域擁有四十多年的研發(fā)、設計、-常壓煤廠(chǎng)氧氣一→合成氣文丘里←工藝制造、建設及運行經(jīng)驗，擁有科林CCG粉煤氣化冷凝液技術(shù)獨立完整的知識產(chǎn)權及工業(yè)解決方案?！７鬯宜每屏值膭?chuàng )始人是前德國燃料研究所研發(fā)部部(破碎/長(cháng)Wolf博士，其核心技術(shù)團隊來(lái)自于前德國燃料煤粉研究所及黑水泵氣化廠(chǎng)。20世紀90年代，Wolf給料罐黑水處理博士與其同事共同創(chuàng )立了科林，并在黑水泵氣化磨煤機撈渣機廢水濾餅釋放氣廠(chǎng)200MW工業(yè)化裝置的基礎上完成了CCG粉煤氣化技術(shù)的研發(fā)工作。圖1科林 CCG粉煤氣化技術(shù)工藝流程1科林CCG 氣化工藝流程2科林CCG氣化爐結構德國科林CCG粉煤氣化技術(shù)是干法粉煤加壓氣化爐由燒嘴、燃燒室、激冷室、水冷壁、進(jìn)料，以氧氣作為氧化劑并通過(guò)液態(tài)排渣的煤氣外殼等部分組成。圖2為科林CCG氣化爐?；夹g(shù)。該技術(shù)工藝主要包括:煤粉輸送系統、2.1燒嘴氣化與激冷系統、合成氣凈化系統、排渣系統及CCG氣化爐為多噴嘴頂置形式，分為引燃燒黑水處理系統?？屏諧CG粉煤氣化技術(shù)工藝流程嘴和煤粉燒嘴。在開(kāi)車(chē)和停車(chē)時(shí)候，利用液化氣示于圖1?；旌系獨庾鳛橐紵斓娜細?。在氣化爐運行過(guò)程中，出于安全的考慮，引燃燒嘴在較小的功率下運行(長(cháng)明燈)?？梢岳醚h(huán)回送的合成氣收稿日期: 2014-07-31作者簡(jiǎn)介:賈彧智(1982- -),男，重慶人，2006年畢業(yè)于英國作為引燃燒嘴的燃料。由于長(cháng)明燈反應放熱也是倫敷帝國理工大學(xué)機械工程系，理學(xué)碩士，德國科林工業(yè)技術(shù)有限氣化反應中國煤化工成額外的能量責任公司北京代表處首席代表。損耗?？芛HCNMHG2014年第8期賈或智:科林CCG粉煤氣化技術(shù)特點(diǎn)及應用413科林CCG氣化技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢3.1煤種適應性廣(1)粉煤氣化技術(shù)克服了部分煤種難以制漿的問(wèn)題，可避免將大量的水帶入氣化爐，且氣化效率、碳轉化率等指標高。(2)可以氣化無(wú)煙煤、煙煤、褐煤等煤種?？屏謿饣夹g(shù)在貴州開(kāi)陽(yáng)化工的項目是應用貴州本地高灰分、高灰熔點(diǎn)、高硫煤種，即“三高煤”，的最好例證。而最早在德國黑水泵廠(chǎng)的200 MW粉煤氣化爐應用的是德國本地的褐煤。(3)德國科林公司擁有完整的煤種數據庫和圖2科林CCG氣化爐氣化用煤的理論體系，能夠針對該項目的不同煤種提供多種配煤或配灰方案。3.2水冷壁結 構000.工藝燒嘴(1)這種結構壽命長(cháng)，檢修少，無(wú)需耐火磚，在線(xiàn)率高。水冷壁的壽命可達25 a,每半年檢修一次。(2)采用水冷壁結構在開(kāi)停車(chē)時(shí)不存在熱壁爐的烘爐問(wèn)題，從冷態(tài)開(kāi)車(chē)到滿(mǎn)負荷僅需要1 h,可以快速響應下游對合成氣需求。(3)采用水冷壁進(jìn)行以渣抗渣，氣化反應的溫度可以較高，不會(huì )對爐體有所損害，而對于熱壁爐則需要考慮氣化溫度對耐火材料的影響。故點(diǎn)火燒嘴水冷壁氣化爐可以氣化灰熔點(diǎn)較高的煤種，進(jìn)一圖3 科林CCG燒嘴分布步提高了煤種的適應性。3.3多 燒嘴頂置下噴2.2燃燒室(1)多噴嘴布置保證了粉煤在反應空間分布煤粉、氧氣和水蒸氣通過(guò)燒嘴進(jìn)入燃燒室，均勻，流場(chǎng)分布更加合理，在相同的氣化溫度下，發(fā)生部分氧化反應。燃燒室是由齒形蛇管卷水冷與單噴嘴相比可以實(shí)現更高的碳轉化率。壁圍成的圓柱形空間，上部為燒嘴，下部為排渣口,(2)多噴嘴結構可以更好地實(shí)現氣化爐內壁原料與氧氣、水蒸氣的氣化反應就在此空腔內進(jìn)掛渣，尤其在氣化爐頂部可以形成較好的渣層。行。第一次開(kāi)車(chē)后水冷壁被掛上一層渣，在后續良好的掛渣是保證氣化爐較高操作溫度的前提,運行中利用以渣抗渣的原理保護水冷壁?？屏謿饣癄t可以直接氣化灰熔點(diǎn)在1 500'C的貴州2.3激冷室“三高煤”正是基于這一點(diǎn)。激冷室位于氣化爐的下部，高溫粗煤氣和熔(3)燒嘴頂置下噴的方案可以使高溫粗氣及渣從氣化室下部一個(gè)喇叭形的排渣口通過(guò)激冷環(huán)灰渣流向相同，以確保燃燒室排渣順暢?？梢钥思跋陆倒苓M(jìn)入激冷室液面以下，高溫合成氣在激服氣渣上下分流工藝固有的排渣困難，燒嘴同向冷室內水浴洗滌，而后經(jīng)破泡條出氣化爐激冷室，布置可以克服對置燒嘴間相互磨蝕的問(wèn)題。進(jìn)入下游文丘里及炭洗塔繼續精洗，冷卻后的灰(4)多啃嘴十窄竹色也課芯合地比單噴嘴方中國煤化工渣經(jīng)過(guò)鎖斗排出系統。案要大，HCNMHG°42煤炭加工與綜合利用2014年第8期3.4投資運行 費用低.(1) 開(kāi)、停車(chē)操作方便，從冷態(tài)點(diǎn)火開(kāi)車(chē)到化工公司氣化工藝設計煤種性能指標見(jiàn)表1。滿(mǎn)負荷可控制在2h以?xún)?，熱備開(kāi)車(chē)可在0.5h內表1貴州開(kāi)陽(yáng)化工公司氣化工藝設計煤種性能指標實(shí)現。頁(yè).目指標項目_.指標工業(yè)分析:灰熔性:(2)科林氣化爐可以在3. 8 MPa壓力下實(shí)現2.2初變溫度/C 1 090灰分/%26.67軟化溫度/C135050%~ 110%的負荷調節。原始開(kāi)車(chē)時(shí)，直接在揮發(fā)分/%6.42流動(dòng)溫度/C1 420固定碳/%3.8MPa壓力下半負荷投煤生產(chǎn)，產(chǎn)生的合成氣元素分析:64.71灰分分析 (干基):直接送往變換裝置，避免了低壓投料產(chǎn)生大量合w(C) /%63.69SiO,/%44.66Al2O,/%28.35成氣放空問(wèn)題，可以大大節約開(kāi)車(chē)階段的消耗成w(H)%2.52Fe,O,/%12.84本。w(N)/%.9CaO /%2.77w(S)/%3.14MgO/%092 ，(3)根據項目規模，可提供投煤量從750 vdw(0)/%0.883O,/%1.32到3 000 td的不同氣化爐設計，氣化爐已完全實(shí)w(C1)"%0.012TiO,/%1.58現國產(chǎn)化，整個(gè)裝置的投資建設成本較低。w(As) /ug.g'6620/%3.52w(F)/g.g'0.793.5 節能環(huán)保性好MnO/%0.035氣化裝置固體排放物中70%是粗渣。粗渣中* :由工程師在現場(chǎng)估算。的殘炭量可控制在1%左右?；以捎诮?jīng)過(guò)高溫項目于2010年底動(dòng)工建設，2012年6月氣化煅燒，熱阻系數大，是優(yōu)良的建筑隔熱材料。細裝置機械竣工。2012年6月轉入聯(lián)動(dòng)試車(chē)階段?；艺細饣b置固體排放物的30%，由于產(chǎn)量相對期間，主要解決了磨機震動(dòng)、煤粉流量調控、煤小，可直接摻混到電廠(chǎng)燃料煤中。粉流動(dòng)不暢、固體質(zhì)量流量計標定、邏輯順控及在廢水排放方面，由于氣化溫度高，渣水安全聯(lián)鎖優(yōu)化等問(wèn)題，為后期的化工投料順利系統中不含苯、酚等大分子物質(zhì)。在貴州開(kāi)陽(yáng)開(kāi)展奠定了良好的基礎。開(kāi)陽(yáng)化工公司氣化裝置公司，氣化廢水中的COD平均值小于150 mg/L,性能指標見(jiàn)表2。2012年10月，氣化爐轉入投料NH~N平均值小于50 mgL,灰水的平均濁度僅試車(chē)階段: 10月25日，氣化爐點(diǎn)火成功:31日,有15 mg/L. -套氣化裝置的平均連續外排水量氣化爐成功投煤。2013年1月21日, A爐連續運約25 m/h。行109h,并打通全流程，順利產(chǎn)出合成氨。開(kāi)陽(yáng)4貴州開(kāi)陽(yáng)化工公司CCG氣化爐開(kāi)車(chē)情況化工公司合成氣成分分析結果見(jiàn)表3。該階段解決的主要問(wèn)題，包括點(diǎn)火開(kāi)工燒嘴的點(diǎn)火成功率貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司位于貴州省貴陽(yáng)市開(kāi)過(guò)低、氣化爐壓力調控、灰水水質(zhì)差等。開(kāi)陽(yáng)化陽(yáng)縣，是由兗礦集團與貴州開(kāi)磷集團共同投資建工灰水水樣分析結果見(jiàn)表4。2013年3月轉入試設的50萬(wàn)t以合成氨項目。2007年7月,科林公司、生產(chǎn)階段。期間，主要完成了合成氣初步凈化系兗礦集團、開(kāi)陽(yáng)化工三方簽署工藝包許可合同，統的優(yōu)化和指標調整，對部分設備進(jìn)行了改造，德國科林公司提供了技術(shù)許可、工藝包設計、專(zhuān)強化了合成氣的除塵能力。試生產(chǎn)階段最長(cháng)運行有設備及部件的供貨。記錄為41d.2013年8月至今，氣化裝置進(jìn)入連貴州開(kāi)陽(yáng)化工公司使用煤種為本地“三高”續運行階段。其中8- -10月份，單爐連續運行超劣質(zhì)煤(高灰分、高灰熔點(diǎn)、高硫分)，其灰熔過(guò)110d。氣化爐可實(shí)現118%負荷下正常運行。點(diǎn)為1 500 C,平均灰分26%,硫質(zhì)量分數大于3%，2013年9 -12 月對合成氣出口含塵量進(jìn)行了鉀鈉氧化物平均質(zhì)量分數超過(guò)4%?？屏諧cG氣檢測，檢測結果見(jiàn)表S.實(shí)際運行中，合成氣對.化技術(shù)是目前世界上首套成功以“三高煤”為單后續變換催化劑沒(méi)有任何影響。開(kāi)陽(yáng)化工公司催一入爐設計煤種且實(shí)現長(cháng)周期穩定運行的大型氣化劑/濾餅分析結果見(jiàn)表6。2013年5月16日和5流床氣化技術(shù)。為貴州當地，甚至全國“三高”月17日，中國煤化工時(shí)在撈渣機處劣質(zhì)煤的綜合高效利用，開(kāi)創(chuàng )了先例。貴州開(kāi)陽(yáng)取樣分析，.TYHCNMHG0和1.5%，含2014年第8期.賈或智:科林CCG粉煤氣化技術(shù)特點(diǎn)及應用43全水13.01%和10. 16%。目前對該指標已經(jīng)不再檢測。表3開(kāi)陽(yáng)化工公司合成 氣成分分析結果%表2開(kāi)陽(yáng)化工公司氣化裝置性能指標取樣號φ(CO)_ p(H2)_ p(N) p(HS) ρ(CO2)頁(yè)目性能指標60.8氣化溫度/心C1550~ 165031.228.5.61.投媒最/.d-> 1200碳轉化率/%≥9860.26.66.71.24.冷煤氣效率/%≥79合成氣有效氣體積分數/%86~ 91表4開(kāi)陽(yáng)化工公司灰水水樣 分析結果"比氧耗/m'O2. [1 000 m' (CO+H2)I'≤350懸浮物/濁度/NH,-N/ COD/比煤耗/ kg.[1000 m' (CO+H2)廳分析指標pHmg.L'mg.L' mg.L' mg.L-'灰渣比/%粗渣60 ~ 80,細渣20 ~ 40最大值7.2310537.9660.61204粗渣含碳量/%~2最小值.591(21.50細渣含碳量/%25~35平均值6.935614.2242.1145★:兩臺氣化裝置排水量小于50 t/h。表5開(kāi)陽(yáng)化工公司出口合成氣塵含量檢測結果A爐B爐表6開(kāi)陽(yáng)化工公司催化劑/濾餅分析結果日期含塵量/項目5月16日取樣5月17 8取樣ng●m揮發(fā)分/% .1.392013- -09-120.372013-09-090.3灰分/%70.2779.622013- 09-14.582013- -09 -10全水/%45.8036.032013- -09-170.862013- 09-110.66內水1%0.450.39 .2013-11-30.162013-12-14固定碳/%27.8418.602013-12-170.322013-12-15熱值kJ. kg'4 480.833 640.982013-12-185結語(yǔ)是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的基本原料，可用于生產(chǎn)合成氨、科林CCG粉煤氣化技術(shù)是世界領(lǐng)先的環(huán)保節醇、醚、烴類(lèi)、合成天然氣等高附加值化工產(chǎn)品，能煤氣化技術(shù)，是現代煤化工產(chǎn)業(yè)的核心工藝技以及汽、柴油燃料，可有效替代傳統石油天然氣術(shù)。采用該氣化工藝，可以把價(jià)格低廉、直接燃化工產(chǎn)品，為我國的化工生產(chǎn)和能源安全提供一燒會(huì )污染較大的煤、石油焦等原料轉化為清潔的、種切實(shí)可行的替代選擇，為客戶(hù)打造下游產(chǎn)業(yè)鏈高附加值的有效氣，即一-氧化碳與氫氣。有效氣奠定良好基礎。廣安甲醇制芳烴項目開(kāi)工建設8月21日，落戶(hù)四川廣安經(jīng)開(kāi)區新橋園區的甲醇(2817, -11.00, -0.39%)制芳烴項目舉行了隆重的開(kāi)工儀式。這標志著(zhù)經(jīng)開(kāi)區完成了向小平同志110周年誕辰獻禮的開(kāi)工建設任務(wù)，這也是經(jīng)開(kāi)區“規劃項目抓招商，意向項目抓簽約，簽約項目抓落地,落地項目抓開(kāi)工，開(kāi)工項目抓進(jìn)度，建成項目抓投產(chǎn)，投產(chǎn)項目抓效益”的“七抓”產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要體現。該項目由重慶安漢投資有限公司建設，項目總投資4.1億元， 占地120畝， 主要建設 14萬(wàn)ta甲醇制混合芳烴、11 萬(wàn)Ua高清潔汽油和3萬(wàn)婦液化氣生產(chǎn)線(xiàn)。項目分兩期建設:一期項目投資1.1億元，主要建設4萬(wàn)ua甲醇制混合芳烴和1.5萬(wàn)歸液化氣項目，預計2015年3月建成投產(chǎn)，可實(shí)現年產(chǎn)值約5億元，年創(chuàng )稅1 500萬(wàn)元以上;二期項目投資3億元，甲醇制混合芳烴項目規模擴大至14萬(wàn)Ua，將液化氣項目規模擴大至3萬(wàn)va，增建11萬(wàn)ta的高清潔汽油，預計2015中國煤化工明項目全部建成達產(chǎn)后可實(shí)現年產(chǎn)值約15億元，年創(chuàng )稅5 000萬(wàn)元以上。74年8月22日)TYHCNMH G