第40卷第21期廣州化工Vol. 40 No. 212012年11月Guangzhou Chemical IndustryNovember.2012生產(chǎn)技術(shù)GSP干煤粉氣化技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化陳鵬程，王婷(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司煤炭化學(xué)工業(yè)分公司，寧夏銀川750001)摘要: 主要論述了GSP氣化技術(shù)在試車以來出現(xiàn)的諸多工藝問題，通過三個(gè)階段的不斷技術(shù)改造和優(yōu)化，解決了氣化燒嘴點(diǎn)火故障、煤粉流量波動(dòng)、管道設(shè)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(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷、長周期穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞: CSP氣化技術(shù);試車;改造中圖分類號(hào): TQ546.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B文章編號(hào): 1001 -9677(2012)21 -0136 -03Application and Optimization of Dry PulverizedCoal Gasification Technology for GSPCHEN Peng - cheng, WANG Ting(Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co. , Ltd. , Ningxia Yinchuan 750001，China)Abstract: Some process problems of GSP gasification technology since commission were discussed. After three stagesinuous 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 situation.Key words: GSP gasification technology ; commissioning; modification神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)50萬噸/年煤基烯烴項(xiàng)目采用我國乃至(3)開、停車操作方便，且時(shí)間短:從冷態(tài)到滿負(fù)荷約2 h。世界上第一套商業(yè)化運(yùn)行的GSP干粉煤加壓氣化流程，該項(xiàng)目(4)操作彈性大:負(fù)荷70% ~ 110%，設(shè)備使用壽命長和.于2008年開工建設(shè)，2010年9月30日機(jī)械竣工，2010 年底五維護(hù)費(fèi)用低。臺(tái)氣化爐全部投料試車成功。(5) 自動(dòng)化水平高:整個(gè)系統(tǒng)操作簡單，安全可靠。由于GSP氣化技術(shù)首次工業(yè)化應(yīng)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T藝問題，經(jīng)過三個(gè)階段的技術(shù)改造優(yōu)化，相關(guān)問題已得以解渣不含 有害物質(zhì)，可做建筑原料。決，裝置實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。GSP氣化技術(shù)首套大規(guī)模氣化1.2 GSP氣化裝置運(yùn)行情況項(xiàng)目示范裝置運(yùn)行成功，標(biāo)志著潔凈煤氣化技術(shù)在國內(nèi)又多了2010年10月-12月原始試車期間，氣化爐單爐連續(xù)運(yùn)行一條成功的技術(shù)路線。時(shí)間最長不超過2小時(shí)，直到2010 年年底最長運(yùn)行63h。主要1 GSP 氣化技術(shù)應(yīng)用情況問題是煤粉流量波動(dòng)大、點(diǎn)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(yùn)行逐步趨于穩(wěn)定，1.1 GSP氣化技術(shù)特點(diǎn)從2011年4月15日裝置開工起，單爐運(yùn)行時(shí)間穩(wěn)步提升，截GSP氣化技術(shù)采用干粉進(jìn)煤的方式，具有很強(qiáng)的煤種適應(yīng)止2011年底單爐最長連續(xù)運(yùn)行756小時(shí)。單爐最低投料負(fù)荷達(dá)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(yùn)行負(fù)荷已達(dá)到100%，系統(tǒng)基本保持3臺(tái)爐運(yùn)行。用。由此，在煤氣化過程中，炭轉(zhuǎn)化率得到很大提高，達(dá)到系統(tǒng)之所以運(yùn)行周期短，主要問題是由于合成氣含塵量超標(biāo)造98% ~99%，合成氣中有效成分Co和H2含量高達(dá)90%以上，成變換原料氣預(yù)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GSP氣化技術(shù)將是煤化工發(fā)展檢修。2012年6~7月份停車改造后，實(shí)現(xiàn)了四臺(tái)爐穩(wěn)定運(yùn)行，的主要選擇之一_切。GSP 氣化技術(shù)的特點(diǎn)有(2-41;總負(fù)荷達(dá)到系統(tǒng)負(fù)荷的110%。單爐有效氣產(chǎn)能達(dá)到15.5萬.(1)煤種適應(yīng)性強(qiáng):可以氣化高灰熔點(diǎn)的煤，對煤種的適Nm2/h (設(shè)計(jì)值13萬Nm'/h);粗煤氣有效氣含量為90% ~應(yīng)性更為廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤到石油93%。GSP爐的有效氣含量明顯高于德士古爐(75% ~ 80% )和四噴嘴爐(78% ~ 82% )。焦均可氣化，也可以用多種煤摻燒。(2)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越:溫度1350 ~ 1750 C，碳轉(zhuǎn)化率9%，2存在的問題及技術(shù)優(yōu)化改造CH, <0.05%(V)，C0+H2>90%， 不含重?zé)N，冷煤氣效率達(dá).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(gè)階段的技第40卷第21期陳鵬程等: GSP干煤粉氣化技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化137術(shù)優(yōu)化和改造，徹底解決了系統(tǒng)存在的瓶頸問題，實(shí)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(yùn)行?；鹧嫘螤?，減小氧氣和煤粉的螺旋混合強(qiáng)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2.1.1主要問題動(dòng)，造成系統(tǒng)短時(shí)間過氧;④調(diào)整氣化用煤質(zhì)，開車初期使用(1)點(diǎn)火燒嘴故障頻繁。點(diǎn)火燒嘴點(diǎn)火成功率低，經(jīng)常拔更利于掛渣的煤種，改善氣化爐掛渣效果。點(diǎn)火槍進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn)，每次拔點(diǎn)火槍做點(diǎn)火試驗(yàn)需要花費(fèi)4 h(4)針對煤粉輸送系統(tǒng)特殊件問題，請有經(jīng)驗(yàn)的廠家對特殊元件進(jìn)行測繪，更換材質(zhì)，在疏松元件頭部增加防護(hù)擋板，左右，影響系統(tǒng)開車。(2)氣化爐投煤不穩(wěn)定，煤粉流量波動(dòng)大。GSP原設(shè)計(jì)煤并將其長度適當(dāng)加長，使其與容器內(nèi)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(jìn)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(shí)系統(tǒng)壓差調(diào)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(shí)現(xiàn)兩臺(tái)爐同時(shí)運(yùn)行量波動(dòng)很大，系統(tǒng)難以自己調(diào)整，主燒嘴跳車頻繁。63 h,為全廠工藝流程打通奠定了基礎(chǔ)。(3)水冷壁燒損。由于水冷壁搗打料強(qiáng)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(shí)間過氧等原因，曾出現(xiàn)過1臺(tái)爐水冷壁局(1)文丘里洗涂后含固量高的洗御水返回激冷水系統(tǒng)循環(huán)部盤管燒穿，抓釘大面積燒損情況。使用，造成激冷水固含量不斷增大，閥門短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)磨損，(4)煤粉輸送系統(tǒng)特殊件脆弱。西門子原設(shè)計(jì)鎖斗疏松系統(tǒng)因此頻繁停車，2011 年共發(fā)生手動(dòng)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(shí)驗(yàn)工廠直接放大到大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，導(dǎo)致放合成氣洗滌系統(tǒng)運(yùn)行不佳，導(dǎo)致后系統(tǒng)堵塞嚴(yán)重，2011 年氣化大后不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，脫落的疏松件進(jìn)人煤粉管線導(dǎo)致裝 置因變換系統(tǒng)堵塞停車搶修6次。煤粉管線堵塞。2.2.2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(diǎn)火問題處理。試車初期LPG熱值達(dá)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(jìn)行點(diǎn)火，點(diǎn)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(jìn)行灰水閃蒸、澄清處理。處理后的文LPC點(diǎn)燃主燒嘴。另外對點(diǎn)火燒嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，點(diǎn)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(jīng)解決。水水質(zhì)明顯改善，系統(tǒng)閥門、機(jī)泵使用壽命延長。2)氣化爐投煤流量波動(dòng)問題處理。對煤粉進(jìn)料管線進(jìn)行(2)合成氣含塵量高問題處理措施。改造，在3根煤粉進(jìn)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(jìn)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(jìn)入氣改，如對激冷室液位計(jì)、文丘里分離罐液位計(jì)實(shí)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(nèi)件及出口管線進(jìn)行改造，減緩罐底堵渣、排減壓裝置，同時(shí)在減壓裝置前增加了背壓閥，在煤粉循環(huán)時(shí)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(shí)三通閥切至氣免大顆粒灰渣帶人文丘里洗滌系統(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(shí)煤粉不會(huì)有大的波動(dòng)。增對原料氣分離罐進(jìn)行了改造，即去除原料氣分離罐絲網(wǎng)除沫加回流管線的另一個(gè)目的是為了防止投料前煤粉結(jié)塊造成投料器，改為在頂部增加三塊泡罩塔。時(shí)鎖斗進(jìn)料和泄料不暢通，最終煤粉給料不足導(dǎo)致跳車。改造后，含塵量明顯降低，由改造前的10 mg/m'L以上減(3) 水冷壁燒損后工藝調(diào)整措施。①增加水冷壁循環(huán)水小到5 mg/m'L以下，見表1。但是由于GSP爐產(chǎn)生的細(xì)灰遠(yuǎn)比量，由原設(shè)計(jì)的167 Vh提高至300 Vh;②對氧氣旋風(fēng)單角度設(shè)計(jì)高，帶灰渣問題沒有實(shí)現(xiàn)根本性解決。及煤粉噴入角度進(jìn)行修改優(yōu)化，氧氣旋風(fēng)罩角度由339最終改麥1改造前后合成氣含塵量對比( mg/m'L)時(shí)間1#爐2#爐3#爐4#爐5#爐備注改造前2011 年8月3日-9月11日139.616.511.712. 6平均值2011年9月25日-11月1日.2. 61.542.813.44改造后2011年11月10日-11月16日4.822.3 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(dǎo)致排液管線堵塞、閥門磨通過前兩個(gè)階段的技術(shù)優(yōu)化改造，氣化裝置運(yùn)行逐步趨損，裝置停車數(shù)次。好，但以下幾個(gè)瓶頸問題仍然嚴(yán)重制約裝置滿負(fù)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(yùn)行。系統(tǒng)采用先冷卻后閃蒸，這種設(shè)計(jì)使得閃蒸沒有推動(dòng)力，實(shí)質(zhì)(1) 合成氣含塵量還遠(yuǎn)未達(dá)到小于設(shè)計(jì)的1 mg/m'L, 導(dǎo)為減壓過程，無法實(shí)現(xiàn)閃蒸分離功能。文丘里洗滌水開路控制致變換系統(tǒng)粗合成氣加熱器、變換保護(hù)床堵塞的問題未得到根后，借用了旁路閃蒸系統(tǒng)采取連續(xù)運(yùn)行模式，充分暴露出了旁本性解決。路閃蒸容易堵塞和磨損的問題。(2) CSP 氣化爐激冷室采用噴嘴進(jìn)行激冷降溫除灰渣，在因此，在第二階段改造時(shí)就開始著手論證第三階段長期技140廣州化工2012年11月減少氣液接觸時(shí)間可以減少對氣體組分的吸收問],我們適續(xù)表9當(dāng)降低了膠液入塔位置。結(jié)果顯示該方法對提高濕凈化氣中的13193 0.68 37.9 37.6 第18層2.40CO2含量有效。結(jié)果如表7和表8所示。30920. 68第18層2.302工藝優(yōu)化結(jié)果平均值131.4 193 0. 6837.537.62.55通過以上實(shí)驗(yàn)，我們適當(dāng)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(yīng)用到聯(lián)合裝置上，應(yīng)用結(jié)果如液入塔位置降低到第14層，原料氣人塔溫度控制在38 C左表9 所示。右，胺液入二級吸收塔溫度38 C左右。通過對表9進(jìn)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(jié)果在裝置 上的應(yīng)用參考文獻(xiàn)表9優(yōu)化后相關(guān)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(shù)在普光氣田的應(yīng)用Table 9 After optimization of process parameters[J].天然氣工業(yè)，2011,31(5): 99 -102.二級吸收[2] 原青民，蘇建華,唐蒙,等. CB17820 - 199天然氣[S].中國:中國數(shù)據(jù)原料氣級吸收氣液比肢液入氣體入胺塔出口標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000-03 -01./( kNm'; 塔胺液循/(kNm' 塔溫度塔溫度 人塔黃景梁.用胺液選擇性脫硫[J].化肥設(shè)計(jì), 1984(5):80 - 84.選取點(diǎn)/h環(huán)量/t胺液) /C/C層數(shù)CO2含量4] D. Law. New MDEA Design in Cas Plant Improves Sweetening, Reduces/(/h)CO2[J]. Oil Gas,1994 ,92(35):83-85.13193 0.68 37.437.6 第18層2.81[5] D. H. Mackenzie et al. Design and Operatin of A Selective Swelening192 0.69 37.5 37.7 第18層 2.73Plant[J]. Using MDEA, 1987 ,7(1):31 -36.6] 王開岳天然氣凈化工藝-脫硫脫碳、脫水、硫磺回收及尾氣處理131 191 0.69 37. 337.4 第18層2.52[ M].北京:石油工業(yè)出版社,2005 :58 -66.(上接第137頁)2.3.2改 造措施遠(yuǎn)高于德士古和四噴嘴氣化爐(4]。(1)進(jìn)變換原料氣預(yù)熱器前增加氣液分離罐，達(dá)到氣液分(2) GSP 氣化爐從冷備到具備投煤條件時(shí)間短，僅需2 h,離及除塵效果，減少原料氣換熱器堵塞。主燒嘴停車后30 min內(nèi)可實(shí)現(xiàn)連投;而德士古氣化爐由冷備到(2)在氣化爐合成氣出口增加鼓泡塔，實(shí)現(xiàn)對合成氣粗洗具 備投煤條件至少需要24 h,主燒嘴停車后連投最短需2 h。目的，對合成氣中粗顆粒和灰分進(jìn)行洗滌分離。(3)自動(dòng)化程度高，全部開停車過程在中控室操作;而德(3)在現(xiàn)有原料氣分離罐上部再增加3層塔盤，將原料氣士古 和四噴嘴氣化爐開停車現(xiàn)場操作工作量較大。分離罐改為“ 洗滌塔”，強(qiáng)化精洗過程。(4)GSP爐激冷流程，省去了SHELL爐廢鍋的高昂投資,(4) 將現(xiàn)有洗滌水流程改為澄清處理后的高壓循環(huán)水- +文且 密相輸送系統(tǒng)較SHELL更穩(wěn)定[)]; CSP 技術(shù)突出的特點(diǎn)在于丘里- +原料氣分離罐~ +鼓泡塔- +閃蒸系統(tǒng)，減少系統(tǒng)磨損。耗氧低，有效氣成份比水煤漿爐高10%以上。(5)對現(xiàn)有旁路閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用單管程換熱器,盡量避免管道袋型，防止堵塞;由于增加鼓泡塔后水量增加200 Vh,配套增加了1套澄清槽。[1] 任光. 煤制甲醇過程中煤氣化技術(shù)的選取[J].同煤科技,2010(2):(6) 進(jìn)變換原料氣預(yù)熱器增加靜態(tài)混合器，提高冷側(cè)合成39 - 43.氣溫度，降低換熱器冷熱端溫度差，防止換熱管結(jié)垢堵塞。[2] 許世森,張東亮， 等.大規(guī)模煤氣化技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:273 -276.經(jīng)過改造優(yōu)化后，氣化爐已實(shí)現(xiàn)四開一備運(yùn)行目標(biāo)，合成[3] 唐宏青. GSP工藝技術(shù)[J].中氮肥,005(3);13 -18.氣含塵量降到0.5 mg/m'L以下，截至2012 年8月26日不算正[4] 北京索斯泰 克煤氣化技術(shù)有限公司,CSPTM煤氣化技術(shù)的應(yīng)用[J].常倒?fàn)t四爐連續(xù)運(yùn)行673 h (技改前四爐運(yùn)行最長37h)，日產(chǎn)化肥工業(yè),2005 ,33(3):5 -9.甲醇量連續(xù)超過5000 vd的設(shè)計(jì)產(chǎn)量，最高已突破日產(chǎn)550 [S] 沈湘林,熊源泉 煤粉加壓密相輸送實(shí)驗(yàn)研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)以上。報(bào)2005(12):24 -25.3 GSP氣化爐運(yùn)行總結(jié)(I) GSP 爐氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率高，粗煤氣中有效氣含量