水煤漿加壓氣化技術(shù)在兗礦魯化的應用與發(fā)展

第27卷,總第158期《節能技術(shù)》Vol 27, Sum. No. 1582009年11月,第6期ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYNoy.2009,N6水煤漿加壓氣化技術(shù)在兗礦魯化的應用與發(fā)展楊軍紅(兗礦魯南化肥廠(chǎng),山東滕州277527摘要:煤炭氣化利用被世界認為是煤炭清潔利用中期戰略之一。本文介紹了德士古裝置的引進(jìn)、應用及發(fā)展,特別介紹了德士古氣化爐新型噴嘴、新型耐火磚、運行工藝和煤漿制備技術(shù)創(chuàng )新與開(kāi)發(fā);新型〔多噴嘴對置)水煤漿氣化爐的開(kāi)發(fā)和應用表明,該氣化爐具有煤種適用范圍廣,環(huán)境污染小的特點(diǎn)。具有自主知識產(chǎn)權技術(shù)的開(kāi)發(fā)和成功應用為我國相關(guān)技術(shù)的引進(jìn)、開(kāi)發(fā)與應用提供了重要經(jīng)驗。關(guān)鍵詞:水煤漿;氣化技術(shù);應用;經(jīng)驗;德士古氣化爐中圖分類(lèi)號:TQ511·.6文獻標識碼:A文章編號:1002-6339(2009)06-0485-03Applications and Developments of Pulverized Coal Slurry PressurizedGasification Technology in Lunan Chemical Fertilizer PlantYANG Jun-ho(Yankuang Lunan Chemical Fertilizer Plant, Tengzhou 277527, China)Abstract: It is believed in the world that coal gasification technology is one of coal clean utilization strategies inorder to achieve high efficient coal transformation and its low pollutant emission application. In this paperTexaco device is introduced from the viewpoints of import, application and development and especialis paid on such innovative technological works as new jet nozzle design, new type firebrick develtest,operation control, pulverized coal slurry making, ete.. The R&D and applications of pulverized coalslury gasification device with China intellectual rights showed that the new Texaco fumace could gasify lowuality coal while pollutant emission would be controlled on lower level. This paper provides very importantperiences for the reference of China relative technology import, application and developmeKey words: pulverized coal slurry: gasification technology; application experience; Texaco gasification fumace0前言古水煤漿氣化技術(shù)以來(lái),經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐探索,在德士古水煤漿氣化技術(shù)方面積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗氣煤炭氣化屬于煤炭能源轉化的基礎技術(shù),被世化技術(shù)日趨成熟與完善,德士古水煤漿氣化技術(shù)得界認為是煤炭淸潔利用中期戰略之一。從國內外發(fā)到了較好的推廣應用。通過(guò)對德土古水煤漿加壓氣展來(lái)看煤氣化技術(shù)具有充滿(mǎn)希望的發(fā)展前景。近化技術(shù)中存在的缺陷和不足的研究,兗礦魯化與華年來(lái),國內外煤氣化技術(shù)中具有代表性的是以干煤東理工大學(xué)經(jīng)過(guò)長(cháng)期科技攻關(guān)研究開(kāi)發(fā)出了擁有粉為原料的殼牌氣化技術(shù)和以水煤漿為原料的德土自主知識產(chǎn)權的新型多噴嘴對置式氣流床氣化技古氣化技術(shù)。兗礦魯南化肥廠(chǎng)自1993年引進(jìn)德士術(shù)1中國煤化工生行了多套技術(shù)轉讓一南化肥廠(chǎng)應用與收稿日期200-08-30修訂稿日期200-09-28發(fā)展CNMH作者簡(jiǎn)介:楊軍紅(1909~),男高級工程師1德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的應用各項主要指標均優(yōu)于設計指標,燒嘴霧化性能穩定使用壽命比普通噴嘴高一倍。1.1德士古裝置的引進(jìn)與應用22耐火磚的國產(chǎn)化兗礦魯南化肥廠(chǎng)的德士古水煤漿加壓氣化制合實(shí)現氣化爐耐火磚的國產(chǎn)化是德士古技術(shù)國產(chǎn)成氣裝置引進(jìn)了水煤漿加壓氣化技術(shù)軟件包(PDP)化任務(wù)中最艱巨、最重要的部分。由于進(jìn)口的氣化和部分關(guān)鍵設備的儀表控制系統,由中國天辰化學(xué)爐耐火磚價(jià)格高、使用周期較短,對生產(chǎn)成本影響較工程有限公司(原化工部第一設計院)進(jìn)行工程化設大。因此,在原化工部國產(chǎn)化辦公室的協(xié)調下,1993計。氣化裝置于1993年4月在兗礦魯南化肥廠(chǎng)建年8月成立了由兗礦魯南化肥廠(chǎng)、洛陽(yáng)耐火材料研成并投料試車(chē),1994年3月通過(guò)原化工部組織的72究院和新鄉耐火材料廠(chǎng)共同參加的八五科技攻關(guān)小小時(shí)滿(mǎn)負荷考核,19年6月通過(guò)了原化工部專(zhuān)家組。課題組聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)的第一套氣化爐用國產(chǎn)耐組的技術(shù)鑒定,194~1995年分別完成了該裝置的火磚(XKZ-80),于1994年11月在A(yíng)#氣化爐安化工運行考核、技術(shù)鑒定,并達到設計能力。由于兗裝、投入運行,使用效果良好,壽命達到6300小時(shí)礦魯化成功應用了德士古水煤漿加壓氣化技術(shù),該基本達到國產(chǎn)化指標,特別是抗熱震性能遠遠超過(guò)煤氣化技術(shù)被國家科委及原化工部列為“九五”期間了法國沙瓦 ZIRCHROM-80磚。通過(guò)不斷提高耐火全國重點(diǎn)科技節能成果進(jìn)行推廣。磚制造質(zhì)量,優(yōu)化工藝操作,使國產(chǎn)耐火磚的壽命達1.2德士古裝置的運行情況到了13000小時(shí)。由于國產(chǎn)耐火磚價(jià)格只有6雖然該氣化裝置具有較高的技術(shù)水平和先進(jìn)的8萬(wàn)元/t,遠低于進(jìn)口耐火磚的價(jià)格,每年節約資金工藝流程,但由于它是國內第一套示范裝置,從設160多萬(wàn)元/臺爐?，F國內采用水煤漿加壓氣化技計、安裝到開(kāi)車(chē)運行均無(wú)成熟的經(jīng)驗叮借鑒,所以,術(shù)的企業(yè)已全部采用國產(chǎn)耐火磚。在試車(chē)和生產(chǎn)初期,裝置運行出現了許多技術(shù)問(wèn)題,23關(guān)鍵設備的國產(chǎn)化通過(guò)一系列的技術(shù)攻關(guān)及技術(shù)改造(見(jiàn)下文),裝置兗礦魯化積極組織關(guān)鍵設備國產(chǎn)化的設計、制運行逐漸穩定,產(chǎn)量顯著(zhù)提高,主要消耗指標已低于造和運行?？茖W(xué)合理地采用國產(chǎn)設備、材料替代進(jìn)原設計的消耗值。系統于2005年實(shí)現了三爐運行,口產(chǎn)品,并使部分國產(chǎn)設備的運行已優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品。創(chuàng )出雙爐連續運行75天長(cháng)周期紀錄。2007年創(chuàng )出水煤漿加壓氣化裝置氣化爐、洗滌塔的材料采用進(jìn)單爐連續運行197天長(cháng)周期紀錄。自1997年該裝口材料,而設備為國內制造;其它所有化工設備均為置年產(chǎn)合成氨就已超過(guò)100ka由于運行方式不斷國產(chǎn)材料,國內制造。兗礦魯化還聯(lián)合開(kāi)發(fā)了應用優(yōu)化,該德士古裝置的技術(shù)優(yōu)勢得以充分發(fā)揮,帶來(lái)于水煤漿加壓氣化生產(chǎn)的鎖斗循環(huán)泵、洗滌塔循環(huán)了巨大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。泵和撈渣機等設備,完成了高壓煤漿泵、稱(chēng)量給料2水煤漿加壓氣化技術(shù)的創(chuàng )新機、低壓煤漿泵及煤漿振動(dòng)篩等關(guān)鍵設備的國產(chǎn)化制造和運行,對水煤漿加壓氣化裝置的設備國產(chǎn)化兗礦魯化對裝置存在的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了技術(shù)攻作出了突出貢獻。關(guān)及國產(chǎn)化嘗試,通過(guò)實(shí)施160余項技術(shù)改造和攻2.4運行工藝技術(shù)不斷創(chuàng )新關(guān)項目,消化吸收并創(chuàng )新了水煤漿加壓氣化新技術(shù)。在掌握水煤漿加壓氣化技術(shù)基礎上,經(jīng)過(guò)不斷“水煤漿加壓氣化及氣體凈化制合成氨新工藝”于總結運行經(jīng)驗,創(chuàng )新了氣化爐不換噴嘴聯(lián)投、系統不1995年12月榮獲國家科技進(jìn)步一等獎()。兗礦魯停車(chē)倒切高壓煤漿泉等較高難度的新技術(shù);成功實(shí)南氣化技術(shù)攻關(guān)小組2004年4月榮獲了中華全國現了高壓煤漿泵不停車(chē)單缸退出運行、儀表更換驅總工會(huì )授予的全國五一勞動(dòng)獎狀,形成了一系列獨動(dòng)液系統二位二通氣控閥的先進(jìn)技術(shù);還自主開(kāi)發(fā)有的生產(chǎn)技術(shù)。其創(chuàng )新點(diǎn)如下設計了人爐氧氣閥間的加氮保護及氧碳比自動(dòng)控制2.1新型氣化噴嘴的研發(fā)系統。這些新技術(shù)的使用,確保了裝置開(kāi)、停車(chē)及運噴嘴是水煤漿加壓氣化裝置的關(guān)鍵部件之-行時(shí)更加安全可靠。兗礦魯化水煤漿加壓氣化及煤化工國家工程研究中2.5自主開(kāi)發(fā)了水質(zhì)穩定、煤漿制備等技術(shù)心與華東理工大學(xué)共同研制開(kāi)發(fā)了新型水煤漿氣化系統管道設備結垢、堵塞是影響關(guān)鍵設備長(cháng)周高效預膜式噴嘴。該噴嘴于1997年4月通過(guò)了原期運行的技術(shù)難,空礦魯化與科研單位生產(chǎn)廠(chǎng)化工部科技司的技術(shù)鑒定,198年12月獲上海市科家共中國煤化工不同的煤質(zhì)和黑技進(jìn)步等獎。新型噴嘴自200年8月29日投水4CNMHG的黑水絮凝處理技突破。期間合成氣》時(shí)(151天),實(shí)現了歷史性術(shù)。為了確保制備流動(dòng)性良好粘度粒度合格的優(yōu)運,連續運行3625.25小渣中可燃物、產(chǎn)量、消耗等質(zhì)煤漿,開(kāi)發(fā)了添加造紙廢液直接用于煤漿制備的486技術(shù),既解決了造紙行業(yè)排污難題,又促進(jìn)了節能減對置式)商業(yè)化示范裝置開(kāi)工建設,2005年底竣工排和環(huán)保綜合利用。投產(chǎn)投產(chǎn)當年即達產(chǎn)。經(jīng)過(guò)三年多的工業(yè)運行,表3新型(多噴嘴對置)水煤漿氣化爐的開(kāi)發(fā)現出了良好運行性能和先進(jìn)工藝指標。與國外同類(lèi)技術(shù)相比,該技術(shù)具有操作靈活方便、工藝指標先九五"期間,兗礦魯南化肥廠(chǎng)水煤漿氣化國家進(jìn)、系統運行穩定,特別適用于大規模(日處理煤千工程中心與華東理工大學(xué)、中國天辰化學(xué)工程公司噸以上)氣化裝置、投資規模合理、專(zhuān)利實(shí)施許可費承擔了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題“新型(多噴嘴對置)用低等特點(diǎn)。水煤漿氣化爐開(kāi)發(fā)"4,進(jìn)行了多噴嘴對置式水煤漿42兗礦魯南化肥廠(chǎng)年產(chǎn)合成氨24萬(wàn)t尿素40氣化爐的中試研究。中試裝置由中國天辰化學(xué)工程萬(wàn)t的原料及動(dòng)力結構調整項目中,配套建設了公司(原化工部第一設計院)負責設計,建于水煤漿臺4.0MPa、處理煤1150td的新型多噴嘴對置式水氣化及煤化工國家工程研究中心,由中心負責裝置煤漿氣化爐(簡(jiǎn)稱(chēng)D#氣化爐),該氣化爐采用的也的建設和運行。裝置1998年8月開(kāi)始建設,199年是具有兗礦自主知識產(chǎn)權的新型多噴嘴(對置式)水7月30日一次投料試車(chē)成功,2000年10月10日開(kāi)煤漿加壓氣化技術(shù)。2008年7月1日D#氣化爐投始,順利通過(guò)了石油化學(xué)工業(yè)局組織的72小時(shí)工藝料一次成功,并投人運行,D#氣化爐創(chuàng )造了連續運技術(shù)考核,認為該技術(shù)“填補國內空白”,具有“國際行83天16小時(shí)40分鐘長(cháng)周期運行紀錄。同時(shí),多領(lǐng)先水平”:有效氣成分達到83%,碳轉化率高于噴嘴氣化爐耐火磚也經(jīng)受住了長(cháng)周期的考驗,耐火98%,比煤耗、比氧耗均比引進(jìn)裝置降低7%。2000磚連續運行4884小時(shí)后更換拱頂磚,運行周期達到年Ⅱ1月1日通過(guò)驗收。新型水煤漿氣化爐(四噴嘴了國內同類(lèi)型裝置較好水平。多噴嘴對置式氣化裝對置式)技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功,對于我國煤氣化工業(yè)的發(fā)置與引進(jìn)的Tex水煤漿氣化裝置工藝指標比較展和能源利用具有重要戰略意義。見(jiàn)表1。3.1大型煤氣化裝置和技術(shù)的國產(chǎn)化,使我國擺脫表1多噴嘴對置式氣化裝置與引進(jìn)德士古水煤漿氣了國外在先進(jìn)煤氣化技術(shù)方面的壟斷,能夠獨立自化裝置工藝指標比較主發(fā)展我國的潔凈煤氣化工業(yè)。3.2由于新型煤氣化(爐)技術(shù)幾乎適用于所有的著(zhù)標鞭引進(jìn)德士古水煤漿多噴嘴對置式氣化裝置氣化裝置上海焦化渭河化肥華會(huì )恒升兗礦魯化煤種,包括高硫煤和褐煤,可以解決煤炭氣化領(lǐng)域長(cháng)裝置能力d期對無(wú)煙煤和焦炭的依賴(lài)降低生產(chǎn)成本,使各種煤操作壓力MPa炭資源得到優(yōu)質(zhì)高效地利用有效氣成分(CO2+H2)%80823.3將有利于促進(jìn)我國的可持續發(fā)展戰略。新型比氧耗(NmO2kNm3水煤漿氣化技術(shù)很少產(chǎn)生“三廢”,比德士古水煤漿比媒耗(k煤ANm技術(shù)更加環(huán)保。另外,新型水煤漿氣化爐對煙煤和褐煤的直接利用,可以解放一大批的煉焦企業(yè),減少碳轉化率約95約95約9.2約98.8了對環(huán)境的一大污染源4.3日前該技術(shù)先后在國內十多家企業(yè)應用,已經(jīng)4多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的應用運行和在建的氣化爐33臺,占國內大型煤氣化技術(shù)市場(chǎng)份額的1/3,為相關(guān)企業(yè)節省專(zhuān)利費2億元,創(chuàng )十五"期間,多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)進(jìn)造經(jīng)濟效益近20億元。來(lái)自美國、加拿大、印度等入工業(yè)示范階段,200年1月14日,該氣化技術(shù)順國家的多家公司也對該技術(shù)有濃厚興趣,有意采用利通過(guò)了階段性驗收,完成了新型水煤漿氣化技術(shù)該技術(shù)建設大型煤、石油焦氣化裝置。200年兗礦工程放大與設計依據的試驗研究,形成了新型水煤“中心”成功向全球排名第43位的美國Vae能源漿氣化技術(shù)的工藝設計軟件包。隨著(zhù)新型多噴嘴對公司進(jìn)行了石油焦氣化技術(shù)實(shí)施許可授權這標志置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)示范裝置及配套工程在兗著(zhù)中國大型化工成套技術(shù)第一次向美國等發(fā)達國家礦國泰化工有限公司一次投料成功,一次打通整個(gè)實(shí)施技術(shù)轉移令世界同行重新審視中國煤氣化工工藝流程,該技術(shù)成功實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化,為我國自主大業(yè)的創(chuàng )造力。型煤氣化技術(shù)的應用奠定了基礎4.12003年5月1日,兗礦集團以?xún)嫉V魯南化肥廠(chǎng)5中國煤化工為依托建設了國泰化工有限責任公司,年產(chǎn)240kUa5.1甲醇及200ka醋酸、6MW發(fā)電能力、采用兩臺單古水CNMHG我國第一套德士?jì)H個(gè),廾仆迸行技術(shù)創(chuàng )新,為我爐日處理原煤1150t的新型水煤漿氣化爐(四噴嘴(下轉第505頁(yè))起止日期(如200.5.6-200966),點(diǎn)擊“數據分析"按鈕,在界面上便顯示出該井的最佳計量時(shí)間和3結論計量周期,提供以后的計量依據。(數據的起止日期自動(dòng)計量裝置利用PC自動(dòng)控制技術(shù)與高精不宜選擇過(guò)短,至少在10天以上。)度傳感器的結合同比傳統的玻璃管量油,解決了以油井產(chǎn)液量計量往費時(shí)費工、計量不準等問(wèn)題;同比目前興起的翻斗系統狀態(tài):計量過(guò)程中計量,本裝置在保證計量精度的前提下,更具有改造簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)點(diǎn)但由于含水率測試在排液狀態(tài)下進(jìn)行,因此數值波動(dòng)較大,此缺點(diǎn)會(huì )在將來(lái)逐步完善,其優(yōu)越性會(huì )更加明顯。特別對稠油區塊的低產(chǎn)液量含水原油產(chǎn)量計量尤為準確,且對計量周期進(jìn)行優(yōu)化因此具有一定的推廣意義。至今,該裝置已經(jīng)在遼河油田茨26站、牛一計、牛三計、牛十一計等應用20余套,運行時(shí)間2年以上。系統運行穩定可靠,效果良好,相對翻斗稱(chēng)重式計量技術(shù),每臺裝置內改界量(E體累計體積(可節省改造費用15萬(wàn)元,每臺裝置可節省計量工操圖5顯示界面作費用25萬(wàn)元,科學(xué)地指導了油井生產(chǎn),具有潛在的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。參考文獻2.4應用效果〔1〕薛國民,油井計量方法及關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向[〕.工利用傳統計量方式計量,計量人員需要實(shí)時(shí)觀(guān)業(yè)計量,2006(4):14-察玻璃管內液位上升的規定高度,這就需要計量人〔2〕顧克江,任福妹,低產(chǎn)油井新型計量裝置技術(shù)研究〔J.石油工業(yè)技術(shù)監督,200,17(9):33-34.員時(shí)刻進(jìn)行觀(guān)察,防止液位超過(guò)規定高度而重新計〔3〕郭長(cháng)會(huì ),油井計量技術(shù)現狀及其發(fā)展趨勢[J.石油量,有時(shí)幾個(gè)小時(shí)都不上液面,這對于用人工方法計規劃設計,200,12(3):41-42量來(lái)說(shuō)費時(shí)費工、計量時(shí)效低同時(shí)存在較大的人為4]郭軍,陶建軍,肖文兵.自控系統在單井油氣、水讀數誤差和低水密度誤差。本技術(shù)克服了人為觀(guān)測計量中的應用.石油規劃設計,054:40-41弊端,波動(dòng)的頻率和大小的影響會(huì )通過(guò)數字濾波和(5] Maybeck P S, Stevens RD Reconfigurable Flight ControlMultiple Model Adaptive Control Methods[J].IEEE Transaction程序控制來(lái)抑制保證計量的準確性與時(shí)效性實(shí)現∞ n Aerospace and Electronics Systems,9,27(3):470-480了油井在線(xiàn)自動(dòng)計量,解決了以往計量方法存在的〔6〕盛驟,謝式千,潘承毅.概率論與數理統計[M].高缺陷和不足,提高計量時(shí)效2倍。另外由于差壓傳等教育出版社,200147-151感器工作原理是利用壓力差進(jìn)行測量,所以不需要[7)Menke TE, Maybeck P S. Multiple Model Adaptive Esti考慮分離器的底水誤差。最后,通過(guò)對計量數據分 tutor and Sensor Failures[/ eedings of the IEEE National析,優(yōu)化了計量時(shí)間和計量周期。Aerospace and Electronics Conference, 1992: 441-448(上接第487頁(yè))氣化技術(shù)實(shí)現了新的跨越。充分說(shuō)明多噴嘴對置式國煤化工行業(yè)采取引進(jìn)吸收、自主開(kāi)發(fā)方針,走出一水煤漿氣化技術(shù)在煤氣化裝置大型化方面具有獨特條獨具特色的技術(shù)創(chuàng )新之路提供了經(jīng)驗優(yōu)勢,市場(chǎng)競爭力強,廣泛適用于煤基合成氣制備過(guò)52具有自主知識產(chǎn)權的新型多噴嘴對置式水煤程特別適合于大型化的煤化工裝置、煤基多聯(lián)產(chǎn)系漿氣化技術(shù)是世界上最先進(jìn)的氣流床煤氣化技術(shù)之統,應用前景非常廣闊一,將為我國化肥行業(yè)的技術(shù)改造、煤炭液化整體參考文獻煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)〔1〕多噴嘴對置式水煤漿或煤粉氣化爐及其應用[P展提供龍頭技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù),為我國煤化工產(chǎn)業(yè)大a.98.1016.1型化、集約化發(fā)展提供重要的支撐技術(shù)。2)國家科技進(jìn)步一等獎:水煤漿加壓氣化及氣體凈化53我國自主研發(fā)的單爐日處理20d煤的多合成氨新工z195年12月在江蘇靈谷化工有限公可順利投料運行,這是目前與開(kāi)%領(lǐng)科技進(jìn)步一等獎:新型水煤漿氣化噴嘴研究噴嘴對置式水煤漿氣化裝置,于200年6月15日3)上海中國煤化工k煤漿或煤粉氣化爐國內單爐處理能力最大的水煤漿氣化裝置。該裝置(P)的順利投料,標志著(zhù)具有自主知識產(chǎn)權的多噴嘴煤CNMHG505