德士古爐和非熔渣-熔渣氣化爐的比較

2010年第17期SCIENCE & TECHNOLOGY NFORMATION0科教前沿口科技僧鬼德士古爐和非熔渣-熔渣氣化爐的比較孫吉梅楊自偉(惠生工程<中國>有限公司河南鄭州450000)[擒要]媒氣化技術(shù)是煤炭清潔高效轉化的核心技術(shù),是謀基化學(xué)品、煤基液體燃料.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)系統、制氫、燃料電池、直接還.原煉鐵等過(guò)程工業(yè)的基礎,本文主要介紹在工作中涉及的德士古爐和非熔渣-熔渣氣化爐的情況。[關(guān)鍵詞]水堞漿;狒士古;非熔渣-熔渣;分級氣化lAbstract]Coal gaification is the key technoloy of clean and hifh-fficiency coal conversion, it is the basis of coal- base chernical product,col -base liquid fuel, advanced Intergrated GesificationCombined Cycle System, poly -cogeneration, hydrogen production, fuel cell and diret -reduction iron making. Texaco gsifer and non-slag/slag gasifer encountered during work are introduced in this paper.(Key words)Coal-water slumy;Texaco ;on-slag/lagHasficatioin gasify進(jìn)入21世紀以后國際原油價(jià)格大幅攀升,而我國的資源分布情高灰熔點(diǎn)(大于 1 400 q)的原料煤。由于長(cháng)時(shí)間在高溫高壓且大流量況又屬富煤缺油少氣型基于此.國內煤化工行業(yè)得到前所未有的大的氣流的沖刷下 .噴嘴運行不到2個(gè)月就要拆下修理。為了使灰渣保發(fā)展,煤氣化作為煤化工的龍頭技術(shù)伴隨著(zhù)煤化工的快速發(fā)展,近十持 在熔觸狀態(tài).就必須將爐溫控制在灰渣熔融溫度以上,而要獲得較年來(lái).煤氣化技術(shù)也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。煤氣化技術(shù)按生產(chǎn)裝置高 的爐溫,必然會(huì )消耗更多的原料煤和氧氣與粉媒氣流床氣化相比化學(xué)工程特征可以分為固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)氣流床氣氣化效率 相對較低，比氧耗較高。為隔離氣化爐內的高溫，在氣化爐內化技術(shù)。其中氣流床氣化爐氣化溫度與壓力高單臺氣化爐處理量大、壁襯有耐火磚 .它會(huì )受到高速氣流的沖刷和授蝕,熱酣火磚的壽命小環(huán)境污染小,煤種適應范圍廣等原因.成為目前國內外應用的主流的于 2年。為實(shí)現熔融排渣，又要保證爐體的使用壽命.高灰熔點(diǎn)的煤不煤氣化技術(shù)。國外已工業(yè)化的煤氣化氣流床煤氣化技術(shù)主要有以水煤適用于水 煤漿氣化工藝如若使用，則必須采取措施以降低灰熔點(diǎn)。漿為原料的CE (Texaco)氣化技術(shù).ClobalE -Cas氣化技術(shù),以干粉煤排渣系統閥[ ]損耗大:水激冷后的熔渣.具有很高的硬度.因此對為原料的Shell氣化技術(shù).Prenflo 氣化技術(shù).GSP 氣化技術(shù)等:國內煤系繞閥門(mén)造 成很強的磨損傷害,經(jīng)常引起收.排渣系統閥門(mén)內漏、開(kāi)關(guān)氣化氣流床煤氣化技術(shù)主要有:華東理工大學(xué)的多噴嘴對置式水煤漿故障。 目前國內的制造水平還難以生產(chǎn)這類(lèi)閥門(mén),基木依賴(lài)進(jìn)口,價(jià)格氣化技術(shù)、西北化工研究院的多元料漿氣化技術(shù)、清華大學(xué)非熔流-熔昂 貴,且存購買(mǎi)周期長(cháng)。由于煤氣出爐時(shí)不可避免地攜帶- -定最的煤渣分級氣化技術(shù)西安熱工院的兩段式粉煤加壓氣化技術(shù)和北京航天渣 灰,隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)，在洗氣、渣水系統饑積，引起阻力增加及動(dòng)力研究所的HT-L氣化技術(shù)間?，F就近年來(lái)工作中經(jīng)歷,對Teaco管路堵塞。氣化爐和清華大學(xué)非熔渣-熔渣分級氣化爐水煤漿氣化裝置工程情況2.2 水煤漿氣化優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行比較。水煤漿氣化煤氣質(zhì)量好,甲烷含量低,適宜做合成氣,同時(shí)有利于環(huán)保。首先,水煤漿氣化工藝由于氣化爐內溫度高，所以不生成焦油，1技術(shù)簡(jiǎn)介酚等污染環(huán)境的刷產(chǎn)物，廢水主要成份是含氯化合物，易于處理;其煤的氣化實(shí)質(zhì)上是煤中有機質(zhì)受熱分解,并與氣化介質(zhì)在較高溫次,氣化系統的水 在本系統內循環(huán)使用,外排廢水很少;第三,配氣化度下進(jìn)行反應，產(chǎn)生co, H2及CO,等氣體的復雜反應過(guò)程?？傮w來(lái)爐渣為 固態(tài)摔放物,沒(méi)有飛灰等帶出,不污染環(huán)境,而且是良好的建筑講,水煤漿氣流床要比干粉煤氣流床技術(shù)成熟,運行穩定，設備國產(chǎn)化材料。率高投資省,加上所參與工程設計中所用煤氣化技術(shù)是用來(lái)制甲醇，水煤漿氣化單臺爐處理煤量大,單臺爐最大日處理煤量2000噸，因此選用的煤氣化技術(shù)都為易于實(shí)現等壓合成的水煤漿氣化。其中一生產(chǎn)能力高;氣化壓力高 ,新鮮氣可不需增壓、且合成氣壓縮功耗省，套是選用外國技術(shù)Texaco氣化技術(shù),一套是選用國產(chǎn)的非熔渣-熔渣尤其是生產(chǎn) 甲醇時(shí).可實(shí)現等壓合成;有利于降低能耗。氣化技術(shù)。3 Texaco 爐和非媲潼_熔潼分級氣化爐的對比1.1 Texaco 氣化技術(shù)流程:將原料 煤、添加劑、助熔劑和水經(jīng)磨機研磨成具有適當粒度分布德上古氣化技術(shù)經(jīng)過(guò)近30年的應用無(wú)疑是最成熟的技術(shù)。我國的水媒漿由煤漿泵送入煤漿槽.由高醫煤漿泵加壓后與空分來(lái)的氧氣應用也已近 20年.技術(shù)已基本全部掌握操作比較熟練。非熔渣熔渣一起通過(guò)工藝嘴噴入爐內 ,煤漿和氧氣在爐內進(jìn)行不完全燃燒。從氣氣化技術(shù) 為山西豐喜集團、北京達立科科技有限公司和清華大學(xué)共同化爐燃燒室出來(lái)的粗合成氣激冷后沿下降管進(jìn)人數冷室,沿導氣管出所有。 經(jīng)過(guò)多年的努力,該技術(shù)已完成了專(zhuān)利研究、實(shí)驗室研究.工藝氣化爐，通過(guò)兩級洗課后進(jìn)入變換工段;洗課黑水通過(guò)管道引人渣水包.工程設計 和工程建設,于2006年元月23日一次化工投料成功。處理工段:灰渣經(jīng)過(guò)破渣機后通過(guò)鎖斗排入渣池。3.1德士古爐和非熔渣-熔渣氣化爐的主要不同點(diǎn)1.2非熔渣-熔渣 氣化技術(shù)流程:由于氣化原理和氣流形式接近，德士古爐和非熔渣.熔渣氣化爐水煤漿通過(guò)給料機構和燃料噴嘴進(jìn)入氣化爐的第-段,采用純氧在爐體整體構造 上比較接近,但是也有較大的區別:德士古爐中煤漿作為氣化劑.采用其它氣體,如氧氣或與氧氣以任意比例相混合的二和氧氣通過(guò)工藝燒嘴進(jìn)入 氣化爐后燃燒，產(chǎn)生熱量足以在瞬間將煤灰氧化碳、氮氣、水蒸氣等作為預混氣體調節控制第-段氧氣的加人比變成熔融狀態(tài) ,火焰燃燒中心距離工藝燒嘴較近,使得接近工藝燒嘴例,使第一段的溫度保持在灰嬉點(diǎn)以下;在第二段通過(guò)二次氧氣燒嘴和爐 頂的部分溫度較高;非熔渣熔渣氣化爐則是氧氣分級供給,通過(guò)再補充部分氧氣,使第二段的溫度達到煤的灰熔點(diǎn)以上并完成氣化過(guò)工藝 燒嘴和側壁氧氣噴嘴分別加氧,使氣化爐工藝燒嘴的氧氣量可脫程,合成氣出下降管后沿氣化爐出口進(jìn)入洗錄塔洗諫,合格合成氣進(jìn)離爐 內部分氧化反應所需的碳與氧的化學(xué)當量比約東,由于二次氧氣人后縷工段.洗旅黑水通過(guò)管道引人后續工段;灰渣經(jīng)過(guò)破渣機后通的加 入改變了氣化爐內局部流場(chǎng)和溫度分布特性,從工藝燒嘴出來(lái)的過(guò)鎖斗排人渣池。碳顯粒經(jīng)歷了一次燃燒和氣化反應后，經(jīng)過(guò)二次氧氣噴射時(shí)又發(fā)生了二次燃燒和氣化,使氣化爐內的溫度分布更加合理,提高了碳轉化率,2水煤漿氣化特點(diǎn)61日粗濟中殘碳含量下降;調整了火焰中心的退度和火焰中心距離工藝燒2.1水煤漿氣化不足嘴端面白中國煤化工度,延長(cháng)了燒嘴使用壽水煤漿氣化工藝是自熱式氣化技術(shù).煤的氣化反庇熱是由其自身命。燃饒所提供的。理論上可適用于水煤漿氣化L藝的煤種范圍比較廣，3.2CNMHG點(diǎn)但從經(jīng)濟效益、氣化爐材質(zhì)承受能力以及穩定運行角度來(lái)看.原料煤用近入激冷窒，氣體和灰渣還是有一定要求的:首先是要求煤的成漿性能好;再就是不適合氣化在下降營(yíng) 下降過(guò)程中溫度較高,特別是灰渣含熱量較大,在氣化爐鹿- 20.科技侑息O科教前沿OSCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010年第17期部與水接觸后釋放熱量,引起氣化爐液位劇烈波動(dòng).液位較難控制;非干粉氣化氧耗高 .氣化爐耐火材料壽命短,工藝燒嘴壽命短,需熱備用熔濟-熔清氣化爐在氣體和灰流在下降過(guò)程中除激冷外，還通過(guò)有效爐等。 氣化爐一般二個(gè)月左右就要單爐停車(chē)檢修.或出現故障,須有計募化噴嘴進(jìn)-步將氣體和灰資降溫,使得灰渣在下降過(guò)程中的熱量得劃 的停車(chē),而備用爐必須在1000以上才可投料,若臨時(shí)把冷備用爐以釋放并將灰洛顆粒激碎,細化了灰法減小了后續工作的壓力,由于升 溫至1000C以上.勢必影響全系統生產(chǎn)，所以有備用爐應處于熱備氣體和灰渣含熱最敏降低.因此激冷室液位波動(dòng)較緩和。德士古爐的用狀態(tài)的要 求。面維持熱備用爐耗能較大,需大量煤氣、空氣及部分抽.粗合成氣除氣化爐后經(jīng)過(guò)兩級洗滌,先是通過(guò)文丘里洗廉.再進(jìn)人洗引蒸汽 、冷卻水。若能通過(guò)強化管理.優(yōu)化操作,確保單爐長(cháng)周期運轉，族塔洗滌，由于粗合成氣中含細灰較多,文丘里管工作-段時(shí)間后前做到計劃停車(chē) ,檢修前將備用爐溫開(kāi)上來(lái),就可不需熱備用爐。如果能后壓差會(huì )變大,需要清理維修,影響生產(chǎn);非熔渣-熔渣氣化爐中粗合夠提 病煤漿的熱值,達到粉煤熱值時(shí).氣化爐內也可采用水冷膜璧,免成氣出氣化爐后直接進(jìn)人洗滌塔洗讖,在洗旅塔中通過(guò)特制分配器提去 了耐火磚的困擾,爐溫的提高,煤種的適應范圍也將擴大。莉離了洗滌效果,節省了維修時(shí)間。德士古爐和非熔漣-熔渣氣化妒的主要氣化技術(shù)參數比較:[參考文獻][1]賀永德現代煤化工技術(shù)手冊M.化學(xué)工I業(yè)出版社203,01..非熔清熔清氣化爐德士古爐[2]韓啟元,許世森.大規模煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與進(jìn)展[1.熱力發(fā)電2008第37卷比氧耗(Nnr'KNar)350-370410-430第1期.有效氣Co+H(%)8378-81 .[3]孫銘緒.多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工程設計[辦化工設計2017(517.98>98[4]李玉成.多元料漿氣化裝置的運行及問(wèn)題探討0.大氮肥,2008年2月第31卷第1期、冷煤氣效率71-76[5]任永強.韓啟元.干法進(jìn)料氣流床煤氣化技術(shù)的現狀與發(fā)展[7.煤化工,008煤氣化熱效奉(%)-86年2月第1期(總第134期),.[6]趙偉.淺談煤氣化技術(shù)進(jìn)展及選擇小.化工時(shí)刊,2009年7月第23卷第7期. .從表中可以看出非熔清~熔漬氣化爐比氧耗比德士古爐低，有效[7]鑿真勇,韓甲業(yè) .應堂.美國煤氣化工藝現狀及對中國氣化技術(shù)的啟示仇煤氣含量較高，這主要是因為非熔濟-熔濟氣化技術(shù)工業(yè)應用由于壓力炭工程,2007年第10 期.8]韓承結.德士古氣化工藝的優(yōu)劣比較[安徽化工,2007年2月第33卷,第1較低(4.0MPa)流最較小，因此燒嘴使用壽命長(cháng),一般連續運行在100 d以上,但是對于更高壓力(6.5MPa)和更大原料流量應用時(shí)燒嘴的使用[9]日運江,醬榮.目傳矗.鹿治,周斕.德士古煤氣化工藝運行方式總結J].化肥壽命帶生產(chǎn)實(shí)踐后才能確定;由于氣體從下降管下口出來(lái)后流通面積工大門(mén)12008年2迅逮增大,流速迅速降低,不僅不會(huì )產(chǎn)生帶水現象,而且對激冷室的液工業(yè),第35卷第1期2008年2月位沖擊較小,徽冷室的液位易于控制。但是非熔渣-熔渣氣化技術(shù)的側[10]張金陽(yáng).煤氣化工藝選擇之我見(jiàn)幾河南化工,2008年第25卷.氧的增加,增加了冷卻水系統故障的概率,也增加了停車(chē)概率;凹。[11]高恒,劉宏建煤氣化技術(shù)現狀、發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化應用印，煤化工,200年2月第1期(總第140期)但是從經(jīng)濟角度講 .國產(chǎn)的工藝包經(jīng)濟上較有優(yōu)勢。而且比國外[12]韓青民 非熔渣熔渣分級氣化技術(shù)在煤氣化裝置的應用那p，化肥設計,200技術(shù)在實(shí)際應用方面更加國產(chǎn)化.減小投資.且有一定的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)年2月第47卷第1期.驗,因此也比較理想.作為國內新興的專(zhuān)利技術(shù),值得期待。作者簡(jiǎn)介:務(wù)吉梅,男,項士研究生,現在惠生工程(中國)有限公司工作。4結語(yǔ)對于水煤漿氣化技術(shù)的缺點(diǎn),需提高改進(jìn)，比如水煤漿氣化相對[責任編輯:曹明明]●(上接第80頁(yè))我們剔除錯誤數據.以及開(kāi)停車(chē)時(shí)造成的壓力波不大。 此時(shí)應通過(guò)調整定速泵,保證變頻機組在高效區間運行。動(dòng)和流址變化，穩定的數據主要集中在11% .8% .5%這三個(gè)區間段，3.2 諾波污染:變頻調速 在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義,但是由這是因為不同的時(shí)段對壓力有不同的要求，白天揚程越商(壓力在于 變頻器在輸入回路中產(chǎn)生的高次諧波電流,對供電系統，負貘及其0.37 -0.41MPa之間)，千噸水電耗相應就高，夜晚?yè)P程較低(壓力在他鄰 近電氣設備產(chǎn)生干擾;尤其是在高精度儀表、徽電子控制系統等0.31MPa),千噸水電耗較低。應用中.諧波千擾問(wèn)題尤為突出。使用變頻調速裝置時(shí),需采取有效的濾波揩施,保證設備安全運一金定造票行。條+定建4結論888888888888變頻調連技術(shù)正越來(lái)越廣泛的深人到行業(yè)中。從經(jīng)濟效益來(lái)說(shuō)降時(shí)間.低了生產(chǎn)成本.節約電能達10%以上。從社會(huì )效益上來(lái)說(shuō),變額器平滑千噸水電耗對比表調節管網(wǎng)壓力減輕了對供水管網(wǎng)的沖擊,降低了爆臂幾率,掇高了服務(wù)水平,有力保障了用戶(hù)安全優(yōu)質(zhì)用水需求和供水系統的安全，同時(shí)從以上對比數據分析可知.變頻機組的節能原理是菲減少供水管采用能耗低 .效率高的產(chǎn)品也是符合可持續發(fā)展，節能喊排這一基本網(wǎng)中的不必要的水的機械能實(shí)現的。舉例說(shuō)明:假如某-時(shí)段水廠(chǎng)出國策的C廠(chǎng)壓力保持在0.40MPa即可滿(mǎn)足供水區城的用水需求，如果壓力再高,用水量增幅不大.這說(shuō)明供水區域已經(jīng)飽和.這時(shí)高于0.40MPa的部分壓力是多余的,不僅液費了電能,更增加了管網(wǎng)安全隱患,面通過(guò)[1]王起才.變頻器原理及應 用M.機械工業(yè)出版社.00變頻電機的調節作用則可以把維持這些多余壓力所耗費的電能節省[2]趙相中國煤化工.變頻器世界,2003年第七出來(lái)。3變頻裝置存在的問(wèn)題TYHC N M H G要從事電氣設備管理工3.1變頻 調速裝置額率不宜調到較低區間，這是因為電機在低轉速作。運行時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的熱.易燒毀電機,另一方面頻率過(guò)低,實(shí)際意義井[責任編輯:王靜]21-