無(wú)煙煤在GE水煤漿氣化裝置的成功應用

第6期中氪肥2014年l1月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNov.2014}γ}∷}3∷333生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗總鰭實(shí)無(wú)煙煤在GE水煤漿氣化裝置的成功應用胡云凱(貴州金赤化工有限責任公司,貴州桐梓563200)[摘要]對世界上首套以無(wú)煙煤為原料的金赤化工GE水煤漿氣化裝置所使用的原料煤煤質(zhì)以及運行參數、性能指標進(jìn)行分析,結果表明,氣化爐產(chǎn)能、有效合成氣成分、比煤耗、比氧耗等主要性能指標均優(yōu)于設計值,無(wú)煙煤在本裝置上的應用非常成功。關(guān)鍵詞]無(wú)煙媒:CE水煤漿氣化裝置;煤質(zhì);煤漿;運行參數[中圖分類(lèi)號]TD8494[文獻標志碼]B[文章編號]1004-9932(2014)06-0001-03Successful Application of Anthracite inGE Coal-water Slurry Gasification PlantHU YunkaiGuizhou Jinchi Chemical Co. Ltd, Tongzi 563200, China)Abstract: The analysis of coal quality, operating parameters and performance index has been done on the feedcoal used by GE coal-water slurry gasification plant, which is the first plant to use anthracite as raw material inthe world, of Jinchi Chemical Co, Ltd. Analysis results show that the main performance index suchxygen consumption rate are betterery successfulKey Words: anthracite; GE coal-water slurry gasification plant; coal quality; coal slurry; operating parameters貴州金赤化工有限責任公司桐梓煤化工一期工程(簡(jiǎn)稱(chēng)金赤化工)于2007年8月開(kāi)工建1工藝流程簡(jiǎn)述設,2011年12月26日氣化爐化工投料,2011來(lái)自煤漿槽濃度為64%~70%的煤漿經(jīng)高年12月28日產(chǎn)出合格的精甲醇,2012年1月8壓煤漿泵加壓后(9.7MPa,l24th,50℃)日產(chǎn)出合格的液氨,2012年1月10日產(chǎn)出合格進(jìn)入德士古燒嘴的內環(huán)隙?？辗盅b置來(lái)的純度為的尿素。裝置采用GE水煤漿氣化技術(shù),是世界99.6%的氧氣(8.8MPa,72570m3/h,40℃)上首套以無(wú)煙煤為原料的CE水煤漿氣化裝置。分2路進(jìn)入德士古燒嘴:一路直接進(jìn)入燒嘴外側裝置配套3臺3.2m、25.4m3的等徑氣化爐,環(huán)隙,另一路進(jìn)入燒嘴中心管。水煤漿和氧氣經(jīng)兩開(kāi)一備,分別配置3臺棒磨機和3套渣水處理德士古燒嘴充分混合霧化后進(jìn)入氣化爐的燃燒系統,為300kt/a合成氨裝置和300kt/a甲醇裝室,在壓力6.5MPa、溫度1200~1400℃條件置提供粗煤氣。下進(jìn)行氣化反應,生成粗合成氣。粗合成氣沿下降管和上升管的環(huán)隙上升,經(jīng)激冷室上部擋板折[收稿日期]201405-22流后由合成氣出口管線(xiàn)進(jìn)入文丘里洗滌器。在文[作者簡(jiǎn)介]胡云凱(196-),男,貴州遵義人,工程師貴州丘里洗滌器內,合成氣經(jīng)收縮管增速后在喉管內金赤化工有限責任公司總經(jīng)理助理兼生產(chǎn)部部長(cháng)與激冷水充分混合增濕,分離出細小熔渣后進(jìn)入中氦肥第6期碳洗塔洗滌,出碳洗塔的水煤氣流量9847.40度快,氣化效率高,料漿制備過(guò)程中可適當增大m3/h,壓力6.20MPa,溫度242℃,水氣比煤粉粒度,降低磨煤電耗。從表l可以看出:31.461:1,組成(干基)為H234.79%、N2個(gè)煤樣的灰熔點(diǎn)都高,其中1°煤的灰熔點(diǎn)稍低,0.60%、CO49.03%、(H2S+COS)0.81%、CO2可用于濕法料漿加壓氣化制合成氣,其他2個(gè)煤14.20%、CH0.20%、Aro.15%,經(jīng)氣液分離樣的灰熔點(diǎn)較高,需添加助熔劑降低灰熔點(diǎn),以器分離夾帶的水分,煤氣過(guò)濾器除去微量灰分及滿(mǎn)足濕法料漿加壓氣化操作對灰熔點(diǎn)的要求;3其他有毒物質(zhì)后,送變換工序。個(gè)煤樣在1100℃條件下的反應活性(CO2還原2原料煤煤質(zhì)特征率)分別為54.9%、56.1%、45.8%,反應活性中等。2.1原料煤煤質(zhì)分析數據金赤化工以貴州省桐梓縣境內的無(wú)煙煤為原2助熔劑添加試驗濕法料漿加壓氣化采用液態(tài)排渣,煤的灰熔料,由于桐梓縣境內無(wú)大型煤礦,原料煤來(lái)源比較分散,為公司供煤的煤礦達10多家,煤質(zhì)很點(diǎn)是確定濕法料漿加壓氣化爐操作溫度的主要因不穩定。原料煤煤質(zhì)分析數據見(jiàn)表1。素,較低的操作溫度有利于延長(cháng)氣化爐耐火材料表1原料煤煤質(zhì)分析數據的壽命,維持氣化爐長(cháng)周期、安全、穩定運行。1·煤樣2煤樣3·煤樣濕法料漿加壓氣化爐的操作溫度通常<1450工業(yè)分析/%℃,氣化爐的操作溫度是根據煤的灰熔點(diǎn)(FT)水分1.100.911.28來(lái)確定的。為金赤化工供煤的煤礦中,遠源煤礦灰分14.73和白沙嘴煤礦的煤樣灰熔點(diǎn)較高,為此,在實(shí)驗揮發(fā)分固定碳77,21室進(jìn)行了2個(gè)煤礦煤樣的助熔劑添加試驗,以降元素分析/%低煤的灰熔點(diǎn),助熔劑選用石灰石(所選石灰75.2874.2077.69石中CaO含量為55.51%),試驗結果見(jiàn)表2。氫3.313.313.31表2助熔劑添加試驗結果072.530.86助熔劑灰熔點(diǎn)/℃氧添加比例/%STFT發(fā)熱量/k·kg1298700129013901440可磨指數遠源礦2601320熔點(diǎn)/℃變形溫度DT1150l1401200270軟化溫度ST1390l49012701490>1500流動(dòng)溫度FT1310白沙嘴礦124012901370灰組成分析/%l17012501310AlO從表2的數據可以看出,遠源礦煤和白沙嘴21.3310.54礦煤選用石灰石為助熔劑,當添加量分別為CaoMgO0.530.850.9115%和25%時(shí),其FT分別為1270℃和13106.540.91℃。結果表明,通過(guò)添加助熔劑可有效降低煤樣的灰熔點(diǎn),達到液態(tài)排渣操作對灰熔點(diǎn)的要求,化學(xué)反應活性/%800℃以保證濕法料漿加壓氣化爐的正常操作。2.3成漿性能試驗18.08.在不加添加劑的情況下,在實(shí)驗室對115.6000℃40.727.32、3·煤樣進(jìn)行了成漿性能試驗,結果見(jiàn)表3。從表3可以看出,在不加添加劑的情況下,1100℃54956145.81、2·、3·煤樣成漿性能較差,制備的料漿濃度煤的反應活性是影響料漿制備和氣化的重要較低、表觀(guān)黏度較高、流動(dòng)性較差,要制備出成指標之一,反應活性好的煤,氣化過(guò)程中反應速漿性能較好的料漿,必須加入合適的添加劑。第6期胡云凱:無(wú)煙煤在CE水煤漿氣化裝置的成功應用表3成漿性能試驗結果表6氣化爐的主要性能指標煤樣料漿濃度表觀(guān)黏度密度流動(dòng)性穩定性p設計值%/mPa·s/kg原料煤灰分/%58899.912208.12.46.9煤漿濃度/%64-65591035.61225122.06.9比煤耗554.9601357.0123019.41.46.8比氧耗362.42078.31233>1800.46.8碳轉化率/%12277.62.26.9有效氣(CO+H2)含量/%123111.31.86.9日(CO+H2)產(chǎn)量/×104m32“煤樣611235.6123418.01.26.9注:比煤耗指每生產(chǎn)1000m3有效氣(CO+H2)所耗煤1957.01237>1800.26.8量,kg;比氧耗指每生產(chǎn)1000m3有效氣(CO+H2)所耗純氧量928.512199.62.87.01164.1122314.21.66.93·煤樣4存在的問(wèn)題591535.5122725.80.66.9602228.31232>1806.8目前,O/C的控制成為一大難題,提高OC,3氣化爐運行情況轉化率提高,細渣量減少,對設備的沖刷降低但爐磚壽命會(huì )縮短;反之,降低O/C,爐磚壽命金赤化工通過(guò)對原料煤特性進(jìn)行研究,確定延長(cháng),但由于反應不完全,細渣增加,灰水設備了合理的助熔劑配比方案(雖然助熔劑的添加沖刷腐蝕嚴重。使灰分有所增加,但無(wú)煙煤的高含碳量和良好的自氣化爐化工投料以來(lái),細渣量遠遠超出設計成漿性足以彌補這一缺點(diǎn)),并通添加合適的添值[據統計,干基m(粗渣):m(細渣)=1.5:1,加劑制備出了成漿性能較好的料漿,確保了氣化而同行業(yè)該比值為4:1],原設計2爐共用1臺爐順暢排渣和連續運行。氣化爐的主要運行參數真空袋式過(guò)濾機,現運行1臺氣化爐就需開(kāi)2臺見(jiàn)表4,氣化爐不同負荷下的粗煤氣組分見(jiàn)表5,真空袋式過(guò)濾機,且稍不注意就容易將沉降槽耙氣化爐的主要性能指標見(jiàn)表6。從表6的數據可料機損壞。造成粗、細渣比例失調的原因:一是以看出,氣化爐產(chǎn)能、有效氣含量、比煤耗(原中心氧比例不合適,GE或同行業(yè)數據都是以煙料煤實(shí)際灰分大于設計值,如折算后比煤耗還要煤為原料計算的,而無(wú)煙煤活性差、反應時(shí)間低)、比氧耗等主要性能指標均優(yōu)于設計值。長(cháng),有部分煤未充分反應;二是渣池沉降不好表4氣化爐的主要運行參數鎖斗沖洗壓力高、水量大,攪動(dòng)很劇烈,使得原煤媒漿氣化爐氣化爐托板磚盜口氣化爐出本應該從撈渣機帶出的渣隨水溢流至渣池清水/m2.b1流量壓力溫度溫度壓差口壓力側,再進(jìn)入灰水系統,最終變?yōu)榧氃?三是氣化/m3h-1/MPa/℃//Ma/MPa爐排水口位置比原設計位置低了1m,導致灰渣189343.8426131522500054.12量增加;四是石灰石加量不嚴格(Ca0含量的4.2613772250.0124.20最佳值在21%,而實(shí)際生產(chǎn)中有時(shí)Ca含量在p23674413023054416%左右),且濕度大導致下料不暢,造成部分2605652.35.9613672460.0435.69灰未熔化成粗渣而帶人細渣中;五是氣化爐是32565616139201060732m等徑氣化爐,激冷室氣流流動(dòng)十分劇烈,表5不同負荷下粗煤氣中各組分摩爾分數%因而沉降分離效果較差,使黑水帶渣量大。80%負荷95%負荷5結語(yǔ)34.818.6l18.86金赤化工水煤漿氣化裝置化工投料以來(lái),已0,+ Ar0.運行2a多時(shí)間,開(kāi)創(chuàng )了以無(wú)煙煤為原料的水煤0.52漿氣化工藝之先河,實(shí)際生產(chǎn)運行情況表明,氣0.040.0445.95化爐產(chǎn)能、有效氣含量、比煤耗、比氧耗等主要H2S0.300.27性能指標均優(yōu)于設計值,噸氨綜合能耗達到國內co+H80.24同類(lèi)型裝置中上水平,取得了良好的運行業(yè)績(jì)。