GSP氣化技術(shù)的發(fā)展與優(yōu)化

Vol 31 No.7石油化工應用第31卷第7期Jul.2012PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION2012年7月GSP氣化技術(shù)的發(fā)展與優(yōu)化范為鵬神華寧煤集團煤制油項目建設指揮部,寧夏銀川750000摘要:GSP氣化技術(shù)是一種先進(jìn)粉煤加壓氣化技術(shù),其500MW氣化爐已經(jīng)在國內得到工業(yè)化應用。文章主要介紹其技術(shù)的起源、國內外的應用發(fā)展情況、技術(shù)優(yōu)勢,并探討分析500MW工業(yè)裝置試車(chē)及試生產(chǎn)過(guò)程中暴露的重大問(wèn)題及技改優(yōu)化措施。對GSP氣化工藝技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞:GSP;氣化技術(shù);烯烴;優(yōu)化中圖分類(lèi)號:F426.72文獻標識碼:A文章編號:1673-5285(2012)07-0077-041GSP氣化技術(shù)在國外工業(yè)應用氣化爐工作壓力42MPa,有效氣產(chǎn)量為130000m沿h,氣化爐反應室內徑246m。(1)GSP氣化技術(shù)是20世紀70年代末,由前民主寧煤烯烴氣化裝置的試車(chē)成功,標志著(zhù)CSP氣化德國的德意志燃料研究所(DBI)開(kāi)發(fā)并投入商業(yè)化運爐由日投煤750t到日投煤2000的工業(yè)化放大獲得行的大型粉煤氣化技術(shù)。1984年,在德國黑水泵建成了成功。了200MW氣化裝置(投褐煤量720-750d,產(chǎn)氣量22山西蘭花3052項目為50000m/h)。該裝置在1984年至1990年間,成功2007年9月,山西蘭花煤化工有限責任公司的對普通褐煤及含鹽褐煤進(jìn)行了氣化,生產(chǎn)民用煤氣。東“晉城3052項目”西門(mén)子GSP氣化技術(shù)許可與專(zhuān)有設西德合并后,德國政府引進(jìn)天然氣取代了城市煤氣,且備采購和設計合同正式生效。其產(chǎn)品為30萬(wàn)噸合成對垃圾處理有補貼政策,所以190年后,該裝置分別氨、52萬(wàn)噸尿素和10萬(wàn)噸甲醇,此項目使用2臺目投氣化過(guò)天然氣、焦油廢油漿料和固體污泥等原料,生煤量約20噸(500MW)西門(mén)子CSP氣化爐。這是先產(chǎn)出的合成氣用于甲醇生產(chǎn)及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)進(jìn)的大型粉煤氣流床氣化技術(shù)第一次應用于山西省大2)2001年,巴斯夫(BASF)在英國的塑料廠(chǎng)建成型煤化工項目,為充分利用高灰熔點(diǎn)、髙硫的無(wú)煙粉煤30MW工業(yè)裝置,用于氣化塑料生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的提供了一種清潔環(huán)保高效的解決方案。廢料,產(chǎn)品為燃料氣23中電投新疆伊犁60億m/a煤制天然氣項目(3)2003年捷克Ⅴ resove工廠(chǎng)采用CSP氣化技術(shù)建設的140MW工業(yè)裝置開(kāi)車(chē)運轉,其氣化原料為煤2011年7月,中國電力投資集團新疆伊南60億焦油,用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項目(ICCC),2010年對此工a煤制天然氣項目一期20億ma工程總體院及氣廠(chǎng)考察時(shí),氣化裝置運行平穩?；瘜?zhuān)利商合同正式生效。該項目一期工程采用8臺套日投煤量約2000t(500MW)西門(mén)子CSP氣化爐。這2GSP氣化技術(shù)在國內的發(fā)展應用是繼已經(jīng)投產(chǎn)的神華寧煤煤制烯烴項目采用5臺套西門(mén)子GSP50MW氣化爐之后,再次成為世界上規模2.1神華寧煤50萬(wàn)ta煤制烯烴項目最大的干煤粉氣流床氣化裝置。目前該項目已進(jìn)入工該項目是世界上規模最大的煤基烯烴項目,每年藝包設計階段?？缮a(chǎn)50萬(wàn)噸聚丙烯。項目氣化裝置釆用5臺(4開(kāi)124神華寧煤400萬(wàn)ta煤間接液化項目備)日投煤量約2000(500MW)西門(mén)子GSP氣化爐,由于西門(mén)子中國煤化工煤媒烯烴項CNMHG收稿日期:2012-03-16作者簡(jiǎn)介:范為鵬,男(1984-),2006年畢業(yè)于西安科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè),助理工程師,目前工作于神華寧煤集團煤制油項目建設指揮部,主要從事煤氣化生產(chǎn)及管理工作。78石油化工應用2012年第31卷目試車(chē)成功,系統長(cháng)周期運行的可靠性得到了初步驗料,不受煤成漿性能影響,由于氣化溫度高,可氣化高證,神華寧煤400萬(wàn)始a煤間接液化項目是國家示范性灰熔點(diǎn)煤,故對煤種的適應性更為廣泛,從較差的褐項目,為了確保項目可靠性和技術(shù)先進(jìn)性,在氣化工藝煤、次煙煤、煙煤、無(wú)煙煤到石焦油均可使用,也可兩種的選擇上,項目同西門(mén)子展開(kāi)了廣泛的接觸和交流,為煤摻混使用,即使是高水分、高灰分、高硫含量和高灰后續GsP氣化技術(shù)在煤間接液化項目的應用奠定了熔點(diǎn)的煤種都能進(jìn)行氣化。定的基礎(2)技術(shù)指標優(yōu)越,從表1數據可以看出,GSP氣3GSP氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)化爐在氧耗、單爐有效氣量、有效氣含量及爐渣殘炭含量方面有明顯優(yōu)勢,特別是較低的耗氧量在降低空分(1)煤種適應性強,該技術(shù)采用干煤粉作為氣化原裝置建設投資和運行成本方面與水煤漿氣化工藝比較表1三種氣化工藝技術(shù)指標對比GSP德士古四噴嘴溫度300-160300~14001200~1400壓力MP3.50-3.9比煤耗488~560610原料消耗比氧耗380~430比蒸汽耗單爐有效氣產(chǎn)量m/h130560934429375碳轉化率≥9895~98有效氣含量%%%≥9075-80爐渣殘炭<1(平均值)≤3.5上表數據來(lái)源于神華寧煤烯烴公司、甲醇廠(chǎng)、二甲醚項目對應氣化爐的運行數據有著(zhù)很大優(yōu)勢,同時(shí)原煤消耗方面優(yōu)勢明顯。無(wú)法在工業(yè)裝置上很好應用(3)開(kāi)、停車(chē)操作方便,且時(shí)間短,CSP氣化爐從冷通過(guò)對 SHELL、航天爐等相似煤粉密相輸送系統備到投煤僅需2h,主燒嘴停車(chē)后30min內可實(shí)現連的考察,同時(shí)結合GSP工藝路線(xiàn)的特點(diǎn),對GSP裝置投煤粉輸送系統做岀以下改進(jìn):1)在煤粉輸送線(xiàn)上增加4)操作彈性大,單爐操作負荷在π0%-l10%。煤粉流量控制閥,煤粉流量通過(guò)調節煤粉流量控制閥(5)自動(dòng)化水平高,主燒嘴開(kāi)停車(chē)過(guò)程全部在中控的開(kāi)度實(shí)現。同時(shí)提高給料容器和氣化爐壓差,減小因室操作完成,整個(gè)系統操作簡(jiǎn)單,安全可靠。系統壓力小幅波動(dòng)對煤粉流量的巨大影響;2)增加煤粉循環(huán)管線(xiàn),主燒嘴投煤之前,通過(guò)增設的煤粉回流管4GSP氣化技術(shù)存在的問(wèn)題及優(yōu)仳措施線(xiàn)建立煤粉循環(huán),確保投料前煤粉輸送系統的可靠和煤粉流量的穩定。4.1煤粉流量波動(dòng)大GSP原設計煤粉流量是通過(guò)煤粉給料容器與氣化穩定性得到明顯改善,正常運行時(shí)煤粉總量波動(dòng)值≤4爐壓差來(lái)控制,壓差控制范圍為01403MPa,對應煤th,完全滿(mǎn)足正常生產(chǎn)要求粉流量30-80h。但在主燒嘴實(shí)際投料過(guò)程中,由于42投煤程序不合理壓差控制范圍太小,氣化爐或給料谷器壓力的微小波GSP氣化技術(shù)煤粉進(jìn)料方式為三根煤粉管線(xiàn)依次動(dòng)都會(huì )引起兩者壓差的變化,直接造成煤粉流量的大投煤,每根管線(xiàn)的投煤量為12h,第一根煤粉線(xiàn)投煤波動(dòng),P裝置試車(chē)過(guò)程中煤粉總量波動(dòng)一般達到后且流量基中國煤化工投煤,然后是第10-20t,主燒嘴頻繁因煤粉流量偏差跳車(chē),在通過(guò)對三根正常情CNMHG個(gè)多小時(shí),投煤過(guò)氣化爐壓力控制系統、氣化爐與給料容器壓差控制系程中煤粉流量極易較大波動(dòng),造成主燒嘴停車(chē)。在裝置統多次調整后都未取得明顯改善,氣化爐壓力始終無(wú)試車(chē)初期的頻繁開(kāi)、停車(chē)后對爐內檢查發(fā)現水冷壁內法維持恒定不變,導致壓差控制煤粉流量的控制方式壁局部出現搗打料被沖刷、抓釘燒損的現象。然而同樣中國煤化工CNMHG石油化工應用2012年第31卷4總結對油田地面集輸系統而言,加熱爐好比是整個(gè)系加藥后壓差統的心臟,如何確保加熱爐高效、安全地運行也是地面-加藥前壓差集輸工作的重中之重,隨著(zhù)真空加熱爐的普及,其結垢問(wèn)題也一直困擾著(zhù)我們,藥劑防垢跟以往靠人工清垢相比除了其簡(jiǎn)便、高效、節能的優(yōu)勢外還使我們的工作日期由原來(lái)的“被動(dòng)出擊”變成“主動(dòng)防御”可最大程度保障圖1加藥前后循環(huán)水進(jìn)出口壓差變化曲線(xiàn)生產(chǎn)的安全運行。下步將與采油隊及相關(guān)職能部門(mén)對由于所加除垢劑未列入采油隊成本計劃,基層采藥劑選擇、方案制定做進(jìn)一步研究,為提高真空爐運行油隊考慮隊上成本,對加藥積極性不高,后期減少了加效率和安全系數開(kāi)展工作。藥量;以及加藥泵損壞等原因使得加藥沒(méi)能做到連續實(shí)施,致使除垢效果不夠理想。中的非作你你著(zhù)你非出非你非們時(shí)母非《(上接第79頁(yè))165mg/m3,遠遠高于設計值1.5mg/m3。中暴露出的投煤不穩定、水冷壁燒損、點(diǎn)火燒嘴壽命針對此問(wèn)題做出如下優(yōu)化:(1)文丘里分離罐增加短、粗煤氣含灰量高等諸多問(wèn)題嚴重制約了工廠(chǎng)的長(cháng)折流擋板,讓氣液固三相在分離罐中進(jìn)行旋風(fēng)分離;周期穩定運行,在針對性的改進(jìn)和優(yōu)化措施實(shí)施后,看(2)在出氣化界區前的分離罐中臨時(shí)增加塔板,實(shí)現塔到GSP氣化爐運行狀況得到了很大的改進(jìn),已經(jīng)初步盤(pán)洗滌效果;(3)氣化爐合成氣出口增加折流擋板,通實(shí)現了CSP氣化系統的穩定運行。但是粗煤氣帶灰嚴過(guò)折流板的阻擋盡量減少出氣化爐粗煤氣攜帶的固體重的問(wèn)題還是沒(méi)有得到徹底的解決,大量的細灰對后顆粒。優(yōu)化后的粗煤氣洗滌效果得到一定的改善,出氣續系統會(huì )造成嚴重影響,如果CSP氣化專(zhuān)利商能吸取化界區的粗煤氣含灰量維持在3~6mg/m3左右。雖然粗煤氣洗滌的成功經(jīng)驗,盡快解決洗滌效果差問(wèn)題,灰含量有所下降,但是這樣的結果仍不能解決洗滌系GSP氣化爐才能實(shí)現真正意義上的長(cháng)周期穩定運行。統管道磨損和變換設備堵塞的問(wèn)題,系統仍不具備長(cháng)周期運行的條件參考文獻由此,不免對GSP氣化技術(shù)的粗煤氣洗滌工藝的[1]北京索斯泰克煤氣化技術(shù)有限公司GSP煤氣化技術(shù)的應洗滌效果提出質(zhì)疑,從國內其他煤氣化裝置洗滌系統用[G].2006的運行效果來(lái)看,傳統的水浴+文丘里+洗滌塔的工藝2】賀永德現代媒化工技術(shù)手冊M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,流程更值得采納。20033]許世森,張東亮,任永強.大規模煤氣化技術(shù)[M].北京:化5結論學(xué)工業(yè)出版社,2006中國煤化工首套GSP500MW工業(yè)裝置在試車(chē)、試生產(chǎn)階段HCNMHG