第40卷第21期2012年11月s.Chemical Industry州化工Vol 40 No 21November 2012生產技術GSP干煤粉氣化技術的應用及優(yōu)化陳鵬程,王婷(神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司煤炭化學工業(yè)分公司,寧夏銀川750001)摘要:主要論述了CSP氣化技術在試車以來出現(xiàn)的諸多工藝問題,通過三個階段的不斷技術改造和優(yōu)化,解決了氣化燒嘴點火故障、煤粉流量波動、管道設備磨損及粗煤氣帶灰含大等一系列問題,逐漸使氣化裝置實現(xiàn)了滿負荷、長周期穩(wěn)定運行。關鍵詞:GSP氣化技術;試車;改造中圖分類號:TQ5462文獻標識碼:B文章編號:1001-9677(2012)21-0136-03Application and Optimization of Dry PulverizedCoal Gasification Technology for GsPCHEN Peng-cheng, WANG TingShenhua Ningxia Coal Industry Group Co., Ltd., Ningxia Yinchuan 750001, China)Abstract Some process problems of GsP gasification technology since commission were discussed. After three stagescontinuous modification and optimization, most of problems such as failure of pilot burner ignition, coal mass flow fluctua-tion, piping and equipment erosion and dust entrainment in raw syngas were solved. Currently, the gasification systemgradually achieved full load and stable operation situationKey words: GSP gasification technology; commissioning; modification神華寧夏煤業(yè)集團50萬噸/年煤基烯烴項目釆用我國乃至(3)開、停車操作方便,且時間短:從冷態(tài)到滿負荷約2h世界上第一套商業(yè)化運行的GSP干粉煤加壓氣化流程,該項目(4)操作彈性大:負荷70%~110%,設備使用壽命長和于2008年開工建設,2010年9月30日機械竣工,2010年底五維護費用低。臺氣化爐全部投料試車成功。(5)自動化水平高:整個系統(tǒng)操作簡單,安全可靠由于GSP氣化技術首次工業(yè)化應用,試車以來出現(xiàn)了很多(6)對環(huán)境影響小:無有害氣體排放,污水排放量小,爐工藝問題,經過三個階段的技術改造優(yōu)化,相關問題已得以解渣不含有害物質,可做建筑原料。決,裝置實現(xiàn)滿負荷穩(wěn)定運行。CSP氣化技術首套大規(guī)模氣化1.2GSP氣化裝置運行情況項目示范裝置運行成功,標志著潔凈煤氣化技術在國內又多了2010年10月~12月原始試車期間,氣化爐單爐連續(xù)運行一條成功的技術路線。時間最長不超過2小時,直到2010年年底最長運行63h。主要1GSP氣化技術應用情況問題是煤粉流量波動大、點火系統(tǒng)不靈敏等,系統(tǒng)不穩(wěn)定。2011年上半年技改消缺后,氣化裝置運行逐步趨于穩(wěn)定1.1GSP氣化技術特點從2011年4月15日裝置開工起,單爐運行時間穩(wěn)步提升,截GSP氣化技術采用干粉進煤的方式,具有很強的煤種適應止2011年底單爐最長連續(xù)運行76小時。單爐最低投料負荷達性,從較差的褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤到石油焦均可使75%,最高運行負荷已達到10%,系統(tǒng)基本保持3臺爐運行。用。由此,在煤氣化過程中,炭轉化率得到很大提高,達到系統(tǒng)之所以運行周期短,主要問題是由于合成氣含塵量超標造98%~99%,合成氣中有效成分CO和H2含量高達90%以上成變換原料氣預熱器堵和文丘里洗滌系統(tǒng)閥門磨損,被迫停車并且降低了氧氣的消耗量,因此CSP氣化技術將是煤化工發(fā)展檢修的主要選擇之一山2012年6~7月份停車改造后,實現(xiàn)了四臺爐穩(wěn)定運行,GSP氣化技術的特點有2-4:總負荷達到系統(tǒng)負荷的110%。單爐有效氣產能達到15.5萬(1)煤種適應性強:可以氣化高灰熔點的煤,對煤種的適Nm3/h(設計值13萬Nm/h);粗煤氣有效氣含量為90%應性更為廣泛,從較差的褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤到石油中國煤化工土古爐(75%-80%)焦均可氣化,也可以用多種煤摻燒和四噴嘴爐CNMHG2)技術指標優(yōu)越:溫度1350-1750℃,碳轉化率9%,2存在的問題及技術優(yōu)化改造CH4<0.05%(V),CO+H2>90%,不含重烴,冷煤氣效率達80%(依煤種有所不同)以上,氧耗低,煤耗低從原始開車至2012年7月,氣化裝置已完成三個階段的技方搪陳鵬程(1982-),男,工學學士學位,助理工程師,主要從事煤化工氣化工藝技術及管理工作。第40卷第21期陳鵬程等:GSP干煤粉氣化技術的應用及優(yōu)化137術優(yōu)化和改造,徹底解決了系統(tǒng)存在的瓶頸問題,實現(xiàn)了氣化為25°,煤粉噴入角度從基于中心線70°改為大約50°,改變了裝置安穩(wěn)長滿優(yōu)運行?；鹧嫘螤?減小氧氣和煤粉的螺旋混合強度,減緩對水冷壁上2.1第一階段部的沖刷;③控制主燒嘴氧煤比開車值,避免主燒嘴氧煤比波主要問題動,造成系統(tǒng)短時間過氧;④調整氣化用煤質,開車初期使用(1)點火燒嘴故障頻繁。點火燒嘴點火成功率低,經常撥更利于掛渣的煤種,改善氣化爐掛渣效果。點火槍進行點火試驗,每次拔點火槍做點火試驗需要花費4h(4)針對煤粉輸送系統(tǒng)特殊件問題,請有經驗的廠家對特左右,影響系統(tǒng)開車。殊元件進行測繪,更換材質,在疏松元件頭部增加防護擋板(2)氣化爐投煤不穩(wěn)定,煤粉流量波動大。GSP原設計煤并將其長度適當加長,使其與容器內壁平齊。改造后的特殊元粉流量是利用給料容器與氣化爐之間的壓差進行控制,且壓差件大大延長了使用壽命,降低了成本,煤粉流量更加穩(wěn)定。較小,主燒嘴投料時系統(tǒng)壓差調整太慢,在投料成功后煤粉流第一階段改造之后,2010年12月底實現(xiàn)兩臺爐同時運行量波動很大,系統(tǒng)難以自己調整,主燒嘴跳車頻繁63h,為全廠工藝流程打通奠定了基礎。(3)水冷壁燒損。由于水冷壁搗打料強度不夠,加之開車2.2第二階段初期氣化爐掛渣效果不佳、3條煤粉管線形成偏噴、燒嘴火焰2.2.1主要問題寬度偏大、系統(tǒng)短時間過氧等原因,曾出現(xiàn)過1臺爐水冷壁局(1)文丘里洗滌后含固量高的洗滌水返回激冷水系統(tǒng)循環(huán)部盤管燒穿,抓釘大面積燒損情況使用,造成激冷水回含量不斷增大,閥門短時間內出現(xiàn)磨損(4)煤粉輸送系統(tǒng)特殊件脆弱。西門子原設計鎖斗疏松系統(tǒng)因此頻繁停車,201l年共發(fā)生手動閥門磨穿20余次件、給料器疏松元件、流化板采用合成樹脂粘合的卵石過濾器(2)合成氣含塵量高,一、二級文丘里分離罐排液不暢,材料制成,屬實驗工廠直接放大到大規(guī)模工業(yè)化應用,導致放合成氣洗滌系統(tǒng)運行不佳,導致后系統(tǒng)堵塞嚴重,2011年氣化大后不能滿足實際生產需要,脫落的疏松件進入煤粉管線導致裝置因變換系統(tǒng)堵塞停車搶修6次。煤粉管線堵塞。2改造措施2.1.2改造措施(1)改造文丘里洗滌系統(tǒng)流程,將文丘里洗滌水開路控(1)燒嘴點火問題處理。試車初期LPG熱值達不到要求,制。將兩級文丘里洗滌后的激冷水不再直接送往激冷水罐,而改用天然氣進行點火,點火成功后切換為LPG升壓,最終利用直接送至旁路閃蒸系統(tǒng)進行灰水閃蒸、澄清處理。處理后的文LPG點燃主燒嘴。另外對點火燒嘴結構進行了改造,點火問題丘里洗滌水由循環(huán)水泵加壓送至激冷水罐。流程改造后,激冷已經解決。水水質明顯改善,系統(tǒng)閥門、機泵使用壽命延長。(2)氣化爐投煤流量波動問題處理。對煤粉進料管線進行(2)合成氣含塵量高問題處理措施。改造,在3根煤粉進料管線上分別加裝流量控制角閥及回流管對于合成氣含塵量高的問題,進行了很多小的優(yōu)化和技線,將壓差控制改為流量控制。回流管線使煤粉在沒有進入氣改,如對激冷室液位計、文丘里分離罐液位計實施防堵改造化爐之前通過三通閥返回到低壓煤粉倉,在回流裝置上增加了對文丘里分離罐內件及出口管線進行改造,減緩罐底堵渣、排減壓裝置,同時在減壓裝置前增加了背壓閥,在煤粉循環(huán)時提水不暢問題;對激冷室粗合成氣出口擋板及噴頭改造,盡量避高煤粉管線的壓力和氣化爐的壓力相同,投料時三通閥切至氣免大顆?；以鼛胛那鹄锵礈煜到y(tǒng)等等。最主要的優(yōu)化措施是化爐方向即可,這樣可以保證投料時煤粉不會有大的波動。增對原料氣分離罐進行了改造,即去除原料氣分離罐絲網除沫加回流管線的另一個目的是為了防止投料前煤粉結塊造成投料器,改為在頂部增加三塊泡罩塔時鎖斗進料和泄料不暢通,最終煤粉給料不足導致跳車。改造后,含塵量明顯降低,由改造前的10mg/m3L以上減(3)水冷壁燒損后工藝調整措施。①增加水冷壁循環(huán)水小到5mg/m3L以下,見表1。但是由于CSP爐產生的細灰遠比量,由原設計的167th提高至300th;②對氧氣旋風罩角度設計高,帶灰渣問題沒有實現(xiàn)根本性解決。及煤粉噴入角度進行修改優(yōu)化,氧氣旋風罩角度由33°最終改表1改造前后合成氣含塵量對比(mg/m3L)3#爐4#爐改造前2011年8月3日~9月11日16.512.6平均值2011年9月25日-11月1日2.612.81改造后平均值2011年11月10日-11月16日2.56平均值2.3第三階段不好,激冷室出口合成氣帶灰渣量較大,造成文丘里洗滌系統(tǒng)2.3.1主要問題洗滌分離后洗滌水中固含量高,導致排液管線堵塞、閥門磨通過前兩個階段的技術優(yōu)化改造,氣化裝置運行逐步趨損,裝置停車數(shù)次好,但以下幾個瓶頸問題仍然嚴重制約裝置滿負荷、長周期、(3)黑水旁路閃蒸使用后磨損及堵塞問題突出。旁路閃蒸安全運行。系統(tǒng)采用先冷卻后閃蒸中國煤化工動力,實質(1)合成氣含塵量還遠未達到小于設計的1mg/m3L,導為減壓過程,無法實CNMHG水開路控制致變換系統(tǒng)粗合成氣加熱器、變換保護床堵塞的問題未得到根后,借用了旁路閃蒸系玩木取是仃具,兀廳暴露出了旁本性解決。路閃蒸容易堵塞和磨損的問題。實際運行過程中,因為細灰含量大,氣化爐激冷室的除渣效果米,在第二階段改造時就開始著手論證第三階段長期技(2)GSP氣化爐激冷室采用噴嘴進行激冷降溫除灰渣,在因(下轉第140頁)州化工2012年11月減少氣液接觸時間可以減少對氣體組分的吸收,我們適續(xù)表9當降低了胺液人塔位置。結果顯示該方法對提高濕凈化氣中的51311930.6837.937.6第18層2.40CO2含量有效。結果如表7和表8所示。51301920.6837.537.8第18層2.302工藝優(yōu)化結果平均值131.41930.6837.537.62.55通過以上實驗,我們適當提高氣液比至0.68左右,將胺我們將優(yōu)化后的工藝參數(shù)應用到聯(lián)合裝置上,應用結果如液入塔位置降低到第14層,原料氣入塔溫度控制在38℃左表9所示。右,胺液入二級吸收塔溫度38℃左右。通過對表9進行分析,可以看出濕凈化氣中CO2含量由0.95%提高到了2.55%,效果顯著3工藝優(yōu)化結果在裝置上的應用參考文獻表9優(yōu)化后相關工藝參數(shù)1]吳基榮,毛紅艷高含硫天然氣凈化新工藝技術在普光氣田的應用Table9 After optimization of process parameters[J].天然氣工業(yè),2011,31(5):99-102[2]原青民,蘇建華,唐蒙,等,GB17820-1999,.天然氣[S].中國:中國數(shù)起原料氣塔胺液氣液比胺液入氣體人胺液二級吸收二級吸收標準出版社,2000-03-01塔出口選取點/(kNm(kNm3塔溫度塔溫度人塔[3]黃景梁.用胺液選擇性脫硫[冂].化肥設計,1984(5):80-84A)環(huán)量A胺液)/℃℃層數(shù)O含量[4] D Law. 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