Shell粉煤氣化與YH粉煤氣化工藝的對比

2009年第30卷第1期氨肥技術(shù)11Shell粉煤氣化與YH粉煤氣化工藝的對比蔣遠華楊曉勤古永紅劉曉馮加新姚繼燁潘建平(湖北宜化集團有限責任公司宜昌443007)摘要簡(jiǎn)要介紹Shell粉煤氣化裝置的工藝流程、運行情況存在問(wèn)題及處理措施。并與自行開(kāi)發(fā)的YH粉煤連續成型氣化工藝進(jìn)行了較全面的分析對比。關(guān)鍵詞Sl粉媒氣化 YH型煤氣化 工藝對比1 Shell粉煤氣化裝置150C左右。出洗滌塔的氣體分成為3股,1股去2006年5月17日,湖北宜化集團所屬的湖激冷壓縮機作為激冷氣, 1股作為火炬及磨煤系北雙環(huán)科技股份有限公司,投資7億多元引進(jìn)的統的燃料氣， 第3股即主物流進(jìn)入凈化系統的變日投煤900t的Shell粉煤氣化工藝裝置-一次開(kāi)車(chē)換工序。成功,這是該技術(shù)在我國首次成功應用于合成氨在氣化爐內產(chǎn)生的熔渣順氣化爐內壁流進(jìn)生產(chǎn)。該項目的投產(chǎn),實(shí)現了我國造氣裝置的升氣化爐底部的渣池， 遇水固化成玻璃狀爐渣,然級換代。后通過(guò)收集器、渣鎖斗,定期排放到渣脫水槽,再Shell粉煤氣化工藝(SHELL COAL通過(guò)撈渣機送到渣場(chǎng),作為商品售出。在高溫高GASIFICATION PROCESS)簡(jiǎn)稱(chēng)SCGP,是由Shell壓過(guò) 濾器中收集到的飛灰,經(jīng)過(guò)飛灰氣提塔進(jìn)行公司開(kāi)發(fā)的新- -代的氣流床造氣技術(shù)。該技術(shù)采氣提冷卻到100C后進(jìn)人飛灰貯罐,作為商品售用膜式水冷壁代替了耐火磚;采用加壓氣化,設出。氣化爐膜式壁內和各換熱器由泵進(jìn)行強制水備結構緊湊,氣化強度大;采用純氧氣化,氣化溫循環(huán),產(chǎn)生的5.4MPa蒸汽-起進(jìn)人汽包,經(jīng)水汽度高,碳轉化率高,合成氣中有效氣(C0+H2)體積分離后進(jìn)人蒸汽總管。分數>90%。1.2 Shell 粉煤氣化裝置運行記錄1.1 Shell 粉煤氣化工藝流程因為Shell粉煤氣化在原始設計上有一些向煤粉和石灰石通過(guò)皮帶從煤場(chǎng)送來(lái),經(jīng)稱(chēng)重題,另外該技術(shù)在世界上投人商用的只有1家且給料機按- -定比例混合后，進(jìn)入磨煤機進(jìn)行混用于發(fā)電,可供借鑒的運行經(jīng)驗少。在最初的運磨,并由熱風(fēng)作為動(dòng)力帶走煤中的水分,再經(jīng)過(guò)行過(guò)程中遇到了一系列的問(wèn)題,花了一定的時(shí)間袋式過(guò)濾器過(guò)濾，干燥的煤粉進(jìn)入煤粉倉中貯去 消化和吸收,而這-一個(gè)過(guò)程實(shí)際上也是一一個(gè)自存。從粉倉中出來(lái)的煤粉通過(guò)鎖斗裝置,由氮氣主創(chuàng )新的過(guò)程。經(jīng)過(guò)公司工程技術(shù)人員的努力，加壓到4.2MPa,并以氮氣作為動(dòng)力送至氣化爐前運行過(guò)程中出現的問(wèn)題被逐一解決, 同時(shí)在技術(shù)和蒸汽、氧氣按- -定的比例混合后進(jìn)入氣化爐進(jìn)上也實(shí)現了一系列的創(chuàng )新，如燒嘴罩的自主研行氣化,反應溫度為1 400~ 1 700C。出氣化爐的發(fā)、核心設備激冷壓縮機的在線(xiàn)倒車(chē)等;并一直氣體在氣化爐頂部被循環(huán)壓縮機送來(lái)的冷煤氣致力于實(shí)現設備的國產(chǎn)化，在裝置設計建設初進(jìn)行混合激冷到900C ,然后經(jīng)過(guò)輸氣管換熱器、期,通過(guò)比較論證,部分設備沒(méi)有采用進(jìn)口設備,合成氣換熱器回收熱量后,溫度降至3009 ,再進(jìn)在開(kāi)車(chē)成功后,又和科研院所合作,開(kāi)發(fā)了具有人高溫高壓過(guò)濾器除去合成氣中99%的飛灰,同我國自主知識產(chǎn)權的煤燒嘴罩等重要設備。以下時(shí)高溫高壓過(guò)濾器間斷用高壓氮氣進(jìn)行吹掃以對Shell粉煤氣化裝置運行1年多以來(lái)造成系統保證過(guò)濾器的效率。出高溫高壓過(guò)濾器的氣體分停車(chē)的原因進(jìn)行統計和分析.以供業(yè)內同行參考為兩股，其中一股進(jìn)人激冷氣壓縮機作為激冷和借中國煤化工06年5月17日氣,另-股進(jìn)入文丘里洗滌器和洗滌塔用高壓工開(kāi)車(chē) ，YHCNMHG472d,期間共藝水除去合成氣中的灰，并將合成氣溫度降到計停車(chē)28次。12氮肥技術(shù)2009年第30卷主要停車(chē)原因及次數統計見(jiàn)表1。據實(shí)際情況妥善做好工藝處理,保證人員和設備表1煤氣化裝停車(chē)原因及次數統計的安全。停車(chē)原因停車(chē)次數(5)合成氣冷卻器出口超溫,只在開(kāi)車(chē)初期燒嘴罩泄漏及渣系統堵塞9出現過(guò)此問(wèn)題,停車(chē)后從合成氣冷卻器清理出大壓縮機故障量積灰。主要是開(kāi)車(chē)初期工藝指標控制不當所外部原因氧氣致。經(jīng)工藝指標逐步調整優(yōu)化,此現象基本得到氮氣控制。電(6)調和水流量低導致系統聯(lián)鎖停車(chē)的情況外部泄漏出現過(guò)1次。后來(lái)通過(guò)加強巡檢，保證調和水泵合成氣冷卻器出口超溫穩定運行,并控制好調和水的溫度和壓力,此類(lèi)調和水流量低情況沒(méi)有再發(fā)生。高溫高壓過(guò)濾器泄漏(7)高溫高壓過(guò)濾器泄漏曾導致了系統4次1.3停車(chē)原因分析及處理辦法停車(chē),此問(wèn)題造成的后果比較嚴重。2007 年1月(1)燒嘴罩泄漏會(huì )造成工況惡化而引起渣系9日停車(chē)更換了2組共96根陶瓷過(guò)濾元件,其它統堵塞。燒嘴罩泄漏的主要原因:①原始設計原10組也可能有不同程度的堵塞。2007 年5月因;②二氧化碳控制較高導致?tīng)t溫偏高;③煤燒以來(lái)的3次停車(chē)都與高溫高壓過(guò)濾器泄漏有關(guān)嘴波動(dòng)大,爐內反應不穩定。為此宜化集團接管系。2007年7月15日全公司停車(chē)大修時(shí),對高溫湖北雙環(huán)科技股份有限公司后采取了相應的改高壓過(guò)濾器576根陶瓷過(guò)濾管全部進(jìn)行了更換,造措施:①燒嘴罩設計改造;②調整二氧化碳的現在高溫高壓過(guò)濾器運行狀況良好?？刂浦笜?降低爐內反應溫度;③控制進(jìn)磨煤機2與 YH粉煤連續成型氣化工藝的對比的原煤質(zhì)量,采用振動(dòng)篩除渣,并精心操作,保證YH粉煤連續成型氣化工藝是在原有的固定燒嘴穩定運行。采取以上措施后,2007年以來(lái)的床間歇氣化裝置上經(jīng)過(guò)一系列改進(jìn)和創(chuàng )新所開(kāi)8個(gè)月沒(méi)有出現過(guò)燒嘴罩泄漏導致停車(chē)事故。發(fā)的一-種新型氣化技術(shù)。該方法通過(guò)粉碎、制液、2007年4月破渣機故障,模擬運行期間渣系統仍漚化 、制濕型煤、型煤烘千及造氣等生產(chǎn)流程實(shí)然下渣正?！，F煤的連續成型氣化。在生產(chǎn)過(guò)程中采用自動(dòng)加(2)壓縮機故障共導致系統6次停車(chē)。特別焦、自動(dòng)下渣和排灰,并用DCS系統對生產(chǎn)各工是2007年以來(lái)的4次停車(chē)中有兩次是壓縮機的序進(jìn)行控制,使整個(gè)造氣過(guò)程實(shí)現不停爐和自動(dòng)原因引起的。壓縮機運行周期已成為影響氣化爐化操作,勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅度提高,所需要的操作連續穩定運行的主要因素。為此針對壓縮機崗位人員數量大幅降低，現場(chǎng)環(huán)境得到根本改善,大制定了嚴格的責任制度,操作工每小時(shí)巡檢1幅減少了對環(huán)境的污染。次,每班排污4次,嚴格控制密封氣壓差及油溫，以下從碳轉化率熱能回收、電耗煤耗等幾密切關(guān)注放空氣壓力,確保壓縮機穩定運行。個(gè)方面,對Shell粉煤氣化技術(shù)和YH粉煤連續成(3)外部原因停車(chē)5次,其中氧氣壓縮機降型氣化技術(shù)進(jìn)行對比。壓占了3次。雖然2007年沒(méi)有出現外部原因停.1 碳轉化率車(chē),但是氧壓縮機和氮壓縮機還是出現過(guò)幾次問(wèn)Shell粉煤氣化工藝流程大體上可以分為粉題,有幾次減負荷。由于氧氣和氣化爐壓差聯(lián)鎖，煤制備粉煤輸送氣化、氣體凈化4個(gè)部分。以氧氣突然降壓而來(lái)不及減負荷時(shí)就易導致直接千粉煤為原料,純氧作為氣化劑,液態(tài)排渣,渣含停車(chē)。這就要求空分工段密切注意氧壓縮機和氮碳的質(zhì)量分數0.3% ,碳轉化率約99%。壓縮機的運行情況,在有可能出現問(wèn)題時(shí)要提前YH粉煤連續成型氣化工藝流程大體可分為聯(lián)系煤氣化工段減量處理,防止停車(chē)。型煤制冬刑煤批王與化白體凈化、煙氣廢熱(4)外部泄漏可分成突然泄漏和逐步泄漏兩回iYH中國煤化工分.以粉煤為原種。要加強巡回檢查,及時(shí)發(fā)現及時(shí)處理較小泄料,CNMHG,固態(tài)排液,渣含漏點(diǎn),避免發(fā)展成不必要的停車(chē)。突然泄漏要根碳的質(zhì)量分數15%左右,渣中殘碳經(jīng)篩分后返回第1期蔣遠華等:Shell粉煤氣化與YH粉煤氣化工藝的對比13鍋爐作為燃料,渣和灰均銷(xiāo)售給水泥廠(chǎng)制水泥。時(shí),煤氣火炬放空,未經(jīng)脫硫,污染大氣。造氣碳轉化率為90%，綜合碳利用率近100%。YH粉煤連續成型氣化工藝只需將煤粉碎2.2 熱能回收到3mm,然后成型。在粉碎和烘干過(guò)程有一-定粉Shell粉煤氣化工藝,高溫煤氣通過(guò)水冷壁和塵,但是粉塵量較小。生成的煤氣經(jīng)水洗冷卻,造合成氣冷卻器回收熱能，噸氨回收蒸汽1.4to當洗氣系統出 口氣體溫度較低。造氣循環(huán)水實(shí)現閉路滌前的煤氣溫度為330C，經(jīng)過(guò)洗滌后煤氣溫度循環(huán)，只有少量外排,排放的廢水經(jīng)過(guò)細菌生化在150C左右去后工段,能量回收率83%。150C處理,達到排放標準。造氣的煙氣中含有一-定的煤氣去變換爐噸氨副產(chǎn)1t蒸汽。二氧化硫,經(jīng)過(guò)脫硫處理,二氧化硫和氧化氮達YH粉煤連續成型氣化工藝,高溫煤氣通過(guò)標排放。蒸汽過(guò)熱器、顯熱回收和氣化爐夾套回收熱能，2.6 投資煙氣熱能通過(guò)三氣廢熱鍋爐進(jìn)行回收。噸氨回收對100kta合成氨的造氣部分，采用Shell粉蒸汽2.45t(氣化爐夾套0.70t,顯熱回收0.25t,三煤氣化工藝需投資2.5億元(人民幣)以上;YH粉氣鍋爐1.50t)。 煤氣經(jīng)水洗滌,溫度由130吣降到煤連續成型氣化工藝投資只需1 500萬(wàn)元。40C去后工段。2.7建設周期2.3電耗Shell 粉煤氣化工藝關(guān)鍵技術(shù)(噴嘴、閥門(mén))需Shell粉煤氣化用純氧作氣化劑,需要龐大的要進(jìn)口,建設周期一般3年;YH粉煤連續成型氣空分系統,造氣噸氨耗電達到650kW .h?；に囋O備均為國內制造,設備簡(jiǎn)單,只需0.5年YH粉煤連續成型氣化工藝用空氣作氣化即可建成。劑,不需要空分。造氣噸氨耗電不到100kW.h。3結語(yǔ)2.4煤耗(1)Shell粉煤氣化裝置經(jīng)過(guò)1年的運行,工Shell 粉煤氣化工藝設計噸氨耗煤13t,實(shí)際藝控制逐步優(yōu)化,生產(chǎn)制度逐步完善,生產(chǎn)狀況運行耗煤1.5~ 1.6t,渣可直接作水泥廠(chǎng)原料。更趨穩定。28 次停車(chē)中,2007年-共只有7次,YH粉煤連續成型氣化工藝噸氨耗煤1.50t。并且停車(chē)檢修的時(shí)間也大幅度縮短。2007年平均固態(tài)排渣中含有質(zhì)量分數為15%的殘碳,目前采每次運行時(shí)間都超過(guò)了1個(gè)月,并且連續運行時(shí)用渣篩分的方法對殘碳綜合利用,篩出的煤返回間也不斷延長(cháng),相信隨著(zhù)對該氣化工藝研究的不到燃煤鍋爐作為燃料。燃煤鍋爐的渣,含碳的質(zhì)斷深人、運行經(jīng)驗的不斷積累，該裝置的運行效量分數為0.03% ,所有的渣和灰都作為水泥廠(chǎng)原益也會(huì )不斷提高。料,得到了充分利用。(2)公司開(kāi)發(fā)的YH粉煤連續成型氣化工藝，2.5環(huán)保雖然在碳轉化率上比Shell粉煤氣化技術(shù)略低,但Shell粉煤氣化工藝的煤粉粒度0.1mm,所以在電耗、煤耗、設備投資等幾個(gè)方面均可以與其球磨車(chē)間空氣中粉塵含量較大。氣化爐出來(lái)的氣相媲美 ,甚至更具優(yōu)勢。因此通過(guò)進(jìn)-步推進(jìn)技體夾帶有大量粉塵,干灰的生成量較大,這部分術(shù)革新,YH粉煤連續成型氣化技術(shù)仍然是現階干灰難以處理,且易堵塞飛灰分離系統。煤氣需段較為符合我國國情的氣化技術(shù)之一。經(jīng)高壓水洗冷卻,廢水需閉路循環(huán)使用。開(kāi)停車(chē)(收稿日期:2008 -10 -21)歡迎踴躍投稿1中國煤化工MYHCNMHG