粉煤氣化技術(shù)用于500 kt／a合成氨項目總結

化工設計通訊第40卷第2期，34●Chemical Engineering Design Communications2014年4月粉煤氣化技術(shù)用于500kt/a合成氨項目總結宋玉國，張慶忠(兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊830011)摘要:介紹貴州開(kāi)陽(yáng) 500 kt/a合成氨裝置氣化技術(shù)的特點(diǎn)，工藝流程，以及裝置的開(kāi)車(chē)及試生產(chǎn)情況。關(guān)鍵詞: 500kt/a 合成氨;頂噴式干煤粉氣化;運行中圖分類(lèi)號: TQ113. 26文獻標志碼: B文章編號: 1003-6490(2014 )02-0034-04Operation of Dry Pulverized Coal Gasification Process in the 500 kt Ammonia PlantSONG Yu-guo ,ZHA NG Qing-zhong( Y ancon Xinjiang Coal Chemical Industry Co .,Ltd .. Urumqi Xinjang 830011 ,China)Abstract :Describe the gasification technology features , process，the unit start-up and trialproduction in Kaiyang 500 kt/a ammonia plant .Key words 500 kt/a ammonia ; top spraying dry pulverized coal gasification ; operation貴州開(kāi)陽(yáng)500 kt/a合成氨項目是大型煤化工占地2136畝，于2010年底開(kāi)工建設，2012年6項目。該項目由兗礦集團與貴州開(kāi)磷集團共同投月完成建設安裝，進(jìn)入試運行階段。資建設，是國家批準的貴陽(yáng)煤磷化工(國家)生態(tài)本項目由中國天辰化學(xué)工程公司負責總體設工業(yè)示范基地重點(diǎn)項目，總投資43億元人民幣，計， 多家化建公司參與建設。由于地質(zhì)條件和原收稿日期: 2014-01-08作者簡(jiǎn)介:宋玉國(1971-)， 男，山東滕州人，助理工程師，現從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。響熱井液位。由于疏水系統屬于負壓區,若磁翻板液位計(2)對冷凝水泵出口調節閥氣源、閥位開(kāi)關(guān)法蘭密封面存在泄漏，空氣會(huì )吸人，會(huì )影響磁翻情況進(jìn)行檢查，確認正常,排除了冷凝水泵出口板液位計的浮子正常位置，造成液位計顯示波調節閥故障影響熱井液位。動(dòng)，熱井液位隨之波動(dòng)，而一旦法蘭面密封效果(3)聯(lián)系調度檢查冷凝液管網(wǎng)管路是否暢不好又不容易發(fā)現。知道了問(wèn)題的原因，立即停通，閥門(mén)開(kāi)度是否到達要求，出水量是否正常。掉備用運行的冷凝水泵，進(jìn)、回水液位改為手動(dòng)確認運行正常，排除了冷凝液管網(wǎng)壓力過(guò)高或不控制 ;對液位計法蘭面進(jìn)行緊固，并涂抹黃油密暢通影響熱井液位。封，直至10 :.00液位穩定正常。(4)對液位變送器進(jìn)行檢查。本熱井設置兩3結語(yǔ)個(gè)液位計，磁翻板液位計和玻璃板液位計，熱井液位測定由磁翻板液位計傳輸信號至主控室，正本次對汽輪機調速系統和冷凝系統消缺優(yōu)化常情況下玻璃板液位計顯示水位應該和磁翻板液后。壓縮機可以滿(mǎn)負荷運行，汽輪機運行轉數穩位計顯示-致。但是巡檢人員到達現場(chǎng)對比兩個(gè)欠中國煤化工，一個(gè)小小的雜質(zhì)就液位計，發(fā)現玻璃板液位計液位持續下降，磁翻THCNMH法蘭面泄漏就會(huì )引起液板液位計劇烈波動(dòng)。因此造成液位劇烈波動(dòng)的根位的波動(dòng)?；どa(chǎn)的特殊性要求我們防微杜本原因是磁翻板液位計失靈，而當備用冷凝水泵漸，細節決定成敗。另外，密切結合現場(chǎng)實(shí)際，自啟動(dòng)后水位迅速下降，玻璃板液位計顯示的才多方面、多專(zhuān)業(yè)、多角度考慮問(wèn)題，只有多增進(jìn)是真實(shí)的熱井液位。學(xué)科間的融合才能更好地解決各種故障和難題。第2期宋玉國等:粉煤氣化技術(shù)用于500kt/a合成氨項目總結●35●始地貌復雜，場(chǎng)平、地基處理、基礎與框架施工和設計改造，最終確定設計方案。裝置于2010難度大，增加了項目投資，對工程項目的進(jìn)展影年底開(kāi)工建設，2012 年6月完成建設安裝。設響較大。整個(gè)廠(chǎng)區生產(chǎn)裝置分布在三個(gè)臺階上，計年操作時(shí)間8000h,設計單臺氣化爐滿(mǎn)負荷運第一臺階為空分、熱電，標高1 178m，第二個(gè)行有效氣產(chǎn)量為7X10' m3 /h。臺階布置氣化、凈化、合成，標高1170m,第該氣化裝置包括磨煤干燥、煤粉供料、氣三個(gè)臺階為公用工程及生產(chǎn)輔助設施，標高化、合成氣初步凈化、含渣水處理等工序。粉煤1157 m。制備為常規成熟技術(shù);煤粉供料系統采用兗礦集空分裝置由法液空成套提供，供氧能力6X團干煤粉中試技術(shù);開(kāi)陽(yáng)氣化爐的上半部分，即10* m3 /h,氣化采用引進(jìn)科林氣化技術(shù)基礎上再氣化室，采用科林技術(shù)并加以創(chuàng )新改造;氣化爐經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的開(kāi)陽(yáng)爐(3+ 1頂噴式干煤粉加壓的下半部分，即激冷室及其后面的粗合成氣初步氣流床氣化技術(shù))、合成氣凈化采用耐硫變換、凈化和渣水處理工序為成熟的自主產(chǎn)權技術(shù)。大連理工大學(xué)低溫甲醇洗,合成氣精制采用杭州在設備加工制造方面，氣化裝置的國產(chǎn)化率中泰的液氮洗工藝，氨合成采用瑞士卡薩利中壓很高;除燒嘴為國外制造(現已國產(chǎn)化),其余設氨合成技術(shù)。硫回收采用荷蘭荷豐超級克勞斯工備均國產(chǎn)化。藝。在煤氣化技術(shù)的選擇上，貴州開(kāi)陽(yáng)進(jìn)行了多2工藝流程方調研。為適應貴州煤灰分高、灰熔點(diǎn)高、煤礦工藝流程如圖1。由磨煤干燥單元制備的合小而分布廣的煤種特點(diǎn)，同時(shí)也為自主知識產(chǎn)權格煤粉存于常壓粉倉。粉倉內的煤粉通過(guò)三個(gè)煤粉煤氣化技術(shù)工業(yè)示范項目積累工程經(jīng)驗，確定粉鎖斗向- 一個(gè)發(fā)料罐供料。發(fā)料罐設有三路煤粉引進(jìn)原德國科林公司的粉煤氣化技術(shù)燃燒室部分管線(xiàn)，分別對應于氣化爐頂部的三個(gè)工藝燒嘴,并進(jìn)行創(chuàng )新，在引進(jìn)合同中約定所有創(chuàng )新技術(shù)歸向氣化爐供料。在氣化爐頂部中心位置還設有一兗礦集團擁有。在技術(shù)調研評估期間，認識到若個(gè)具有點(diǎn)火、開(kāi)工及長(cháng)明火功能的燒嘴。該燒嘴采用科林氣化技術(shù)的合成氣激冷洗滌及渣水處理的點(diǎn)火開(kāi)工原料為L(cháng)PG和純氧，在三個(gè)工藝燒嘴單元風(fēng)險過(guò)高，因此選擇了具有自主知識產(chǎn)權、投用后該燒嘴原料適當減量，但始終保持運行。已在多噴嘴對置水煤漿氣化技術(shù)上應用成熟的合高溫合成氣與熔融灰渣經(jīng)氣化爐渣口進(jìn)人激成氣初步凈化，及含渣水處理技術(shù)。冷室洗滌冷卻;其中粗渣經(jīng)鎖斗排出氣化爐，合成氣則進(jìn)人初步凈化單元進(jìn)- -步洗滌除塵后送至1干 煤粉氣化技術(shù)合成界區。洗滌除塵后的渣水在渣水處理單元內煤氣化裝置是合成氨項目的龍頭。2007 年8實(shí)現渣水分離及灰水的循環(huán)利用，同時(shí)回收熱月引進(jìn)德國科林氣化技術(shù)，兗礦集團和設計單量。閃蒸后的黑水進(jìn)人澄清槽沉淀后送人壓濾位、科研院校經(jīng)過(guò)長(cháng)達兩年多時(shí)間的調研、實(shí)驗機， 以濾餅形式排出界區。水燕氣、煤彬布袋除塵器合成氣料倉混合器-冷凝液原煤中國煤化工一灰水干燥氣十給料罐YHCNMHC磨煤機鎖斗圖1貴州開(kāi)陽(yáng)氣化爐裝 置流程示意圖，36●化工設計通訊第40卷合成氣初步凈化工序采用了“分級凈化”流.有青龍煤、大宏煤、回歸與玖圓混配煤等。由于程。經(jīng)洗滌激冷室流出的合成氣攜帶著(zhù)細灰首先貴州煤礦較小，分布廣泛，如何獲得煤質(zhì)穩定的進(jìn)人混合器和旋風(fēng)分離器，進(jìn)行“粗分”。分離煤一直是開(kāi)陽(yáng)公司面臨的-一個(gè)難題。了相對較大顆粒的合成氣再進(jìn)人水洗塔進(jìn)行“精采用貴州當地煤為原料，由于灰熔點(diǎn)較高，分”，將大部分細顆粒脫除，從而保證洗滌塔洗根據煤質(zhì)的不同，加入不同的助熔劑以降低灰熔滌后的合成氣灰含量在1 mg/m°以下。與引進(jìn)點(diǎn)。煤質(zhì)分析如表1所示?？梢?jiàn)，有的煤種灰分技術(shù)相比，不僅系統的壓力損失小，而且洗滌能.含量超過(guò)25%，并經(jīng)常波動(dòng)到29%，最高人爐力強，操作彈性大，合成氣中帶灰量很低，無(wú)需灰分含量達到36. 77%。同時(shí)灰熔點(diǎn)FT超過(guò)預變換可直接進(jìn)人變換工段。1400 °C。另外,貴州煤的- - 個(gè)普遍特點(diǎn)是,揮發(fā)分低、氧元素少,屬于典型的無(wú)煙煤,氣化活性也較3煤質(zhì)數據差。在國內同類(lèi)氣化裝置中(合成氣激冷流程),裝置運行以來(lái)，先后氣化了很多煤種，主要尚沒(méi)有以如此高灰、高灰熔點(diǎn)的煤為原料。表1原料煤煤質(zhì)分析數據工業(yè)分析(ad)/%元素分析(ad)/%彈筒發(fā)熱(Qna)/灰熔點(diǎn)(FT)/煤種.MAFCst0MJ/kg青龍煤3.52 21.32 12.77 62. 3969.35 2.29 1.02 2.39 0. 1125.91 488/1 3490大宏煤1.04 28.52 7.98 62. 4665.48 2.46 0.94 4.51 0. 3822.321 352回歸煤1.45 21.05 9.14 68. 3672.09 2.60 1.06 0.38 1.3726. 81 404/1 3690玖圓煤1.97 21.67 6.24 70. 1268.36 2.30 0.96 4.10 0. 6426.71 382/1 3310注:①為添加助熔劑數據。2012年6月轉入聯(lián)動(dòng)試車(chē)階段，期間主要4裝 置運行情況解決了磨機震動(dòng)、煤粉流量調控、煤粉流動(dòng)不2012年10月氣化爐首次點(diǎn)火開(kāi)工，2013年暢、 固體質(zhì)量流量計標定、邏輯順控及安全聯(lián)鎖1月21日打通整個(gè)合成氨流程。由于該氣化裝 優(yōu)化等問(wèn)題，為后期的化工投料順利開(kāi)展奠定了置燃燒室部分采用科林氣化技術(shù)并首次在國內工良 好的基礎。業(yè)生產(chǎn)裝置應用，投料開(kāi)車(chē)時(shí)正值科林公司宣布4.2投料試車(chē)破產(chǎn)之際，在沒(méi)有得到任何技術(shù)擁有方的指導和2012年10月，氣化爐轉人投料試車(chē)階段。支持下，兗礦集團召集公司內外煤氣化專(zhuān)家和技10月25日氣化爐點(diǎn)火成功; 31日氣化爐成功投術(shù)骨干,組成顧問(wèn)組進(jìn)行現場(chǎng)指導。貴州開(kāi)陽(yáng)化煤。11月3日，A#氣化爐連續運行8h后，手工公司在兗礦干煤粉中試氣化爐試車(chē)的基礎上結動(dòng)停車(chē)，檢查水冷壁掛渣情況。2013 年1月21合現場(chǎng)實(shí)際情況，同時(shí)借鑒兄弟工廠(chǎng)在粉煤氣化日，A#爐連續運行109h,打通全流程，順利產(chǎn)技術(shù)方面的經(jīng)驗，完成了包括煤粉供料系統、氣出產(chǎn)品合 成氨?；癄t點(diǎn)火開(kāi)工系統、氣化爐燒嘴改造、氣化爐渣該階段主要解決點(diǎn)火開(kāi)工燒嘴的點(diǎn)火成功率口銜接、氣化爐下降管改造和氣化爐水冷壁環(huán)隙過(guò)低、 氣化爐壓力調控、氣化爐渣口不合理和氣密封防串氣等多項技術(shù)難題攻關(guān)。特別針對出氣化爐水冷壁環(huán)隙串氣， 灰 水水質(zhì)差等問(wèn)題。中國煤化工化爐合成氣細灰含量大的問(wèn)題,分別對合成氣初步凈化單元及設備進(jìn)行了優(yōu)化和改造，取得了突HY HCNMH G破性進(jìn)展。這也是目前國內唯一一套處理高灰 分氣化裝置于2013年2月轉人試生產(chǎn)階段。含量煤種(約26% )的初步凈化系統。試車(chē)具體由于對該氣化爐能夠承受的溫度還處于摸索之情況簡(jiǎn)介如下。中，擔心燒損水冷壁，因此操作氧煤比值偏低，4.1聯(lián)動(dòng)試車(chē)熱通量約3.5MW，說(shuō)明水冷壁渣層較厚，同時(shí)第2期宋玉國等:粉煤氣化技術(shù)用于500kt/a合成氨項目總結●37●渣口壓差也明顯有增大趨勢，表明操作爐溫偏對混合器、旋風(fēng)分離器和洗滌塔的內件結構尺寸低，碳轉化率低，導致灰渣比較高，達到7 : 3，進(jìn)行了優(yōu)化和改造，全面強化除塵能力，充分發(fā)相關(guān)運行參數如表2所示。然而，低氧煤比操作揮該技術(shù)的分級凈化功能。改造后的初步凈化系雖然能更好保護水冷壁,但也直接導致氣化爐排統運行及合成氣變換爐壓降表明，該洗滌凈化技渣不暢。由于科林氣化爐渣口較小，合成氣流速術(shù)既解決了洗滌塔堵塞問(wèn)題，又保證了優(yōu)良的除高，渣口積渣時(shí)更容易發(fā)生“偏流”，影響下降灰效果，表明貴州開(kāi)陽(yáng)化工已掌握了高灰分煤的管的水膜均布，嚴重威脅下降管安全運行。合成氣高效除塵技術(shù)，為貴州當地煤的高效清潔利用奠定了重要基礎。表2氣化爐運行指標比較隨著(zhù)對該氣化技術(shù)認識的不斷深人，依托自可燃物含量氣化煤種CH4/(體積分率)/熱通量/灰渣比/ (質(zhì)量分率)%身在煤化工技術(shù)上的工程積累，通過(guò)大量的改造10-6MWkg/kg粗渣細渣和優(yōu)化，貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司目前已基本掌握優(yōu)化前2004.3.57:38.661. 9了該氣化裝置的運行性能，并積累了大量工程經(jīng)優(yōu)化后(大宏) 1006.04.54 :61.0 35驗。氣化爐單爐實(shí)現112%負荷下正常運行，氣優(yōu)化后(青龍) 807.05.03:70.925化爐單爐運行情況下平均每小時(shí)合成氨產(chǎn)量35 t以上，合成氨日產(chǎn)量達到849.7t的好成績(jì)，目意識到上述問(wèn)題后，貴州開(kāi)陽(yáng)化工以原料煤前氣化裝置正在做開(kāi)陽(yáng)爐72 h性能考核工作。的粘溫特性為依據，通過(guò)控制氧煤比、甲烷和二4.4 操作參數及工藝指標氧化碳含量(蒸汽煤比穩定),同時(shí)參考熱通量和優(yōu)化條件下操作參數及工藝指標如下:渣的形態(tài)、可燃物含量等參數，逐步提高操作爐(1)氣化爐壓力3. 8MPa溫，甲烷含量降低50%，二氧化碳增加了3個(gè)(2)煤粉流量45t/h百分點(diǎn)，氣化爐熱通量明顯增加，有效降低了灰(3)氧氣流量2.3X10* m' /h渣比。為了解決渣口排渣不暢問(wèn)題，從氣化爐燒(4)蒸汽流量3.9t/h嘴改造人手，從而改變氣化爐的流場(chǎng)，火焰下移(5)熱通量4.8MW解決了渣口排渣不暢問(wèn)題。停車(chē)后檢查表明，爐(6) 合成氣流量 14X10* m° /h(濕基)內掛渣情況良好，氣化爐經(jīng)受了較高爐溫的考(7)氣體成分H227.1% ; CO 61.3% ;驗，對高灰熔點(diǎn)煤有較好的適應性。CO24.4%;N26.0%;CH458X10-";H2S(2)合成氣初步凈化系統優(yōu)化1.1%通過(guò)提高爐溫,碳轉化率明顯增加，細灰量5總結也顯著(zhù)減少，灰渣比降低到3 : 7。然而，在目前所有配套水激冷流程的煤氣化裝置中，原料煤貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司從2009年底開(kāi)工建的灰分幾乎都在10%左右;對于灰分高達26%設到如今生產(chǎn)基本穩定、 達產(chǎn)，走過(guò)了較為艱難的原料煤，即使碳轉化率達98%以上，其細灰的路程，氣化爐單爐負荷到達112%，合成氨系量仍是其他同等規模氣化裝置的3倍左右。由于統能力達到 98%，連續運行達到65d,主要得目前所有的水激冷流程氣化裝置從未有過(guò)洗滌如益于兗礦集團煤化工方面的技術(shù)人員優(yōu)勢和中試此高細灰含量合成氣的工程實(shí)踐，因此，該工況基地優(yōu)勢，在不斷吸取同類(lèi)型裝置經(jīng)驗、教訓的對合成氣初步凈化系統是一一個(gè)全新的考驗。運行同時(shí)， 通過(guò)自主創(chuàng )新和聯(lián)合國內科研院所不斷攻發(fā)現，在100h左右時(shí)，洗滌塔壓降明顯增大，關(guān) 優(yōu)化. 其本消除了制約氣化爐安全、穩定、中國煤化工帶水嚴重，手動(dòng)停車(chē)。拆檢洗滌塔后發(fā)現塔盤(pán)堵因氣化系統自身原因造塞嚴重，表明當時(shí)的工藝狀況不適應高細灰含量成JMYHCN.MH運行周期不斷延長(cháng)，目合成氣的洗滌，需要進(jìn)一步優(yōu)化。前氣化裝置各項經(jīng)濟技術(shù)指標較好，特別是在解綜合分析現場(chǎng)現象和運行條件,貴州開(kāi)陽(yáng)化決云 貴川地區高灰分、高灰熔點(diǎn)煤的氣化與洗滌工聯(lián)合華東理工大學(xué)調整了初步凈化工藝，同時(shí)凈化方面， 積累了寶貴經(jīng)驗。