后L技術(shù)探過第4卷第23期CONSTRUCTION2014年8月水煤漿氣化與粉煤氣化的模擬評價李水銀伊泰新疆能源有限公司新疆烏魯木齊830000摘要:隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,油價也在不斷上漲,煤炭經(jīng)過氣化產(chǎn)生有效合成氣(CO+H3),有效合成氣經(jīng)過變換、凈化、合成反應(yīng)生產(chǎn)特種石化產(chǎn)品,因此就為潔凈煤仳工開辟了新的前景。本文就用模擬法對水煤漿氣化和粉煤氣化進行評價,促進其快速發(fā)展關(guān)鍵詞:水煤漿氣化;粉煤氣化;模擬評價中圖分類號:TQ534文獻標識碼:A粉煤氣化技術(shù)航天爐的主要特點是具有較高的熱效率(可達95%)和碳1.簡介粉煤氣化原理轉(zhuǎn)化率(可達99%);氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu),能承受1500℃至料煤以粉狀亼爐,粉煤和氣化劑經(jīng)由燒嘴進亼氣化爐,1τ0℃·的髙溫;對煤種要求低,可實現(xiàn)原料的本地化;擁有完在氣化爐1400~1700℃溫度下進行燃燒和氣化反應(yīng),在此高全自主知識產(chǎn)權(quán),專利費用低;關(guān)鍵設(shè)備已經(jīng)全部國產(chǎn)化,投溫下參加反應(yīng)的各種物質(zhì)的化學活性充分顯示岀來,因而碳轉(zhuǎn)資少,生產(chǎn)成本低。據(jù)專家測算,應(yīng)用航天爐建設(shè)年處理原煤化率特高,有效氣(CO+H2)產(chǎn)率特高,合成氣氣中甲烷含量25萬噸的氣化工業(yè)裝置,一次性投資可比殼牌氣化爐少3億元,特低比德士古氣化爐少5440萬元;每年的運行和維修費用比殼牌氣2.粉煤氣化共性特點化爐少2500萬元,比德士古氣化爐少500萬元2.1氣化強度大。由于氣流床氣固兩相的接觸好,增強了它與殼牌、德士古等國際同類裝置相比,有三大優(yōu)勢:熱傳導和熱交換,氣化強度大,直徑爐的單臺煤氣產(chǎn)量可超過是投資少,比同等規(guī)模投資節(jié)省三分之一;二是工期短,比殼4000m/h。牌爐建設(shè)時間縮短三分之一;三是操作程序簡便,適應(yīng)中國煤2.2使用廉價煤料?？墒褂酶呋业暮置?、不粘煤、弱粘煤和化工產(chǎn)業(yè)的實際,易于大面積推廣。長焰煤等煤料,特別是褐煤價格較低,可顯著降低煤氣的生產(chǎn)41特點成本。(1)采用干煤粉進料,加壓二氧化碳氣或高壓氮氣輸送3. Shell氣化該氣化爐煤種適應(yīng)性廣。She'氣化技術(shù)是荷蘭Shel國際石油公司開發(fā)的一種加壓(2)氣化溫度約1400~1600℃,煤氣中有效氣體氣流床粉煤氣化技術(shù),該技術(shù)以干煤粉進料,采用純氧和蒸汽(CO+H2)達到90%以上,甲烷含量幾乎為零,碳轉(zhuǎn)化率達到氣化,氣化溫度達1500℃左右,采用液態(tài)排渣,碳轉(zhuǎn)化率達99%以上99%,有效氣體(CO+H2)達90%以上,甲烷含量幾乎為零,(3)比水煤漿氣化氧耗低15%~25%。氧耗和煤耗較低。氣化爐水冷壁采用特殊的結(jié)構(gòu),使用壽命可(4)采用粉煤進料,采取水冷壁以渣抗渣的方式,避免了達25a以上。氣化采用廢鍋流程,可副產(chǎn)高壓蒸汽,但是氣化使用耐火材料壽命短的缺陷。爐帶有導氣管和廢鍋,氣化爐結(jié)構(gòu)復雜,設(shè)備費及專利費均較(5)燒嘴設(shè)在氣化爐頂部,燒嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計采取了新工高。粗煤氣除塵也是一關(guān)鍵技術(shù),技術(shù)須全面依賴進口,國內(nèi)藝,使其壽命大大延長,可達到800h以上,組合式燒嘴使其技術(shù)支撐率低。自湖北雙環(huán)的Shel妒爐開車后,又有中石化企業(yè)開停車使用方便的氣化爐裝置先后開車,但這些裝置的運行不太正常。神華寧(6)采用激冷流程,省去繁瑣、昂貴的廢鍋,使氣化氣被煤的100萬ta直接煤制油項目氣化使用的是Shel爐,運行基本水蒸汽飽和,故變換工段不需補加中壓蒸汽,使得流程設(shè)計合正常,但運行成本較高,該項目Shl'氣化爐裝置的一次性投理,節(jié)約能耗。設(shè)備選用材質(zhì)簡單,投資低。資是一般氣流床氣化爐的兩倍左右。Shel爐將用于發(fā)電廠的廢水煤漿氣化技術(shù)鍋流程照搬照抄到煤化工裝置上,流程設(shè)置不合理,粉煤輸送簡介水煤漿氣化原理采用氮氣,使合成氣中的氮氣無法分離,直接影響合成氣的質(zhì)水煤漿氣化反應(yīng)是一個很復雜的物理和化學反應(yīng)過程,水量。因此,該氣化爐較適合用于發(fā)電項目。煤漿和氧氣通過燒嘴噴亼氣化爐后瞬間經(jīng)歷煤漿升溫及水分蒸3.1特點發(fā)、煤熱解揮發(fā)、殘?zhí)繗饣蜌怏w間的化學反應(yīng)等過程,最終第一,煤種適應(yīng)性廣泛,能氣化煙煤、無煙煤及石油焦生成以CO和H為主要成分的氣化氣,灰渣釆用液態(tài)排渣。該等。對煤反應(yīng)活性要求極低。第二,節(jié)能,比氧耗與比煤耗較氣化爐主要有GE爐和西北院多元料漿爐、華東理工多噴嘴爐低。第三,碳轉(zhuǎn)化率接近百分之百,且排岀的熔渣不會對環(huán)境清華爐造成污染。氣化污水中含有害物質(zhì)較少,極易處理,甚至能做單噴嘴的CE爐和多元料漿爐:水煤漿加壓氣化是美國德到零排放。第四,安全性能高,運行成本低廉。第五,單臺氣士古公司在上世紀70年代開發(fā)的工藝,德士古水煤漿氣化被美化爐生產(chǎn)能力大。第六,具有先進的技術(shù)操作控制系統(tǒng),能確國 GEEnergy公司收中國煤化工該氣化技術(shù)是保技術(shù)操作在最佳狀態(tài)下運行。將一定粒度的煤粒水煤漿,與氧4航天氣化氣在加壓及高溫狀CNMHG水煤漿加壓氣第4卷第23期技術(shù)探討2014年8月CONSTRUCTIONI化裝置多數(shù)采用激冷流程,此工藝適用于灰熔點≤1350℃(可4.1特點用添加助熔劑的方法解決)、灰份≤20%、內(nèi)水份≤10%的煤。多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)為兗礦集團有限公司與華東2.水煤漿氣化共性特點理工大學聯(lián)合開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù),其特點主要體21氣化壓力高,壓力等級:2.7,4.0,6.5,8.7MP現(xiàn)在以下幾個方面:一是多噴嘴進料后將會在爐內(nèi)形成撞擊流22碳轉(zhuǎn)化率高。該技術(shù)碳轉(zhuǎn)化率在96%~98%之間場,強化了混合和熱質(zhì)的傳遞;二是噴淋和鼓泡復合床型的合2.3氣化爐結(jié)構(gòu)簡單,無機械傳動裝置。成氣初步洗滌冷卻系統(tǒng),有效避免了合成氣帶水、帶灰;三是24氧耗高,比粉煤氣化耗氧高15%~25%左右。采用了凈化效果好、能耗低的分級凈化系統(tǒng),避免了設(shè)備結(jié)垢2.5燒嘴操作周期較短,僅為3~6個月;耐火磚平均每二或是堵灰;四是除渣單元與熱回收,用含渣水蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽年需更換一次,更換時間為30d與灰水直接接觸,同時完成傳質(zhì)、傳熱過程,其先進性為:無26需要設(shè)置備用系列,以保證年生產(chǎn)率。影響長周期運轉(zhuǎn)的隱患;回收熱量充分,熱效率高。運行中已3GE氣化經(jīng)證實有較長的周期和很好的能量回收效果中國煤化工項目常建在水資源缺乏的地區(qū)。如何利用與處三、粉煤氣化和水煤漿氣化的區(qū)別理工藝中的水資源是一重要的課題。相較于其他氣化技術(shù),GE對于粉煤氣化技術(shù)和水煤漿氣化技術(shù)經(jīng)過實際考察、多方水煤漿氣化技術(shù)工藝所產(chǎn)生的廢水少、氮氧含量低,大幅降低研究,粉煤氣化技術(shù)和水煤漿氣化技術(shù)相比有以下優(yōu)勢了廢水處理的難度與技術(shù)要求。而且,工藝所產(chǎn)生的部分廢水氧耗量:對于釆用純氧氣化工藝,氧耗是一個重要指標還能夠回收制漿,將整體氣化系統(tǒng)的水最充分的循環(huán)利用與空分裝置的大小和投資有直接關(guān)系,對于水煤漿氣化,由于1特點進料中含有40%左右的水,在氣化爐內(nèi)蒸發(fā)這些水需要大量的GE的水煤漿氣化技術(shù)近年來有了:大型化、高壓氣化、更熱量,這些熱量由燃燒來提供,因此,水煤漿原料的氣化爐氧寬廣的煤種適應(yīng)性。大型化氣化爐能夠減少10~15%的設(shè)備耗一般要比粉煤原料的氣化爐高15%~25資金投人,降低了項日風險。中國國內(nèi)目前已有8臺1800立方碳轉(zhuǎn)化率:原料煤消耗的一個重要指標是碳轉(zhuǎn)化率,碳轉(zhuǎn)英尺、日投2000噸煤的氣化爐穩(wěn)定運作中。中國煤化工行業(yè)中化率越高,原料煤消耗越低,單噴嘴進料的水煤漿氣化爐碳的確存在著對GE氣化技術(shù)大型化的疑慮。但物理證明的結(jié)果轉(zhuǎn)化率一般在95%左右,多噴嘴水煤漿氣化爐碳轉(zhuǎn)化率大于是:單一噴嘴大型化是最為可靠穩(wěn)定的技術(shù)。任何正常的運作98%,而粉煤進料的氣化爐碳轉(zhuǎn)化率都在99%以上。時間下,均能夠保持最佳的氣化火焰與霧化效果,進而保證氣有效氣含量:水煤漿氣化有效氣(OO+H2)82%~85%,化效能。粉煤氣化有效氣(CO+H2)90%~93%。4.多噴嘴氣化四、結(jié)束語多噴嘴的氣化爐:華東理工大學的多噴嘴對置式水煤漿氣煤氣化技術(shù)種類較多,發(fā)展較快,但隨著能源的枯竭及人化爐采用撞擊流技術(shù)來強化混合、傳質(zhì)和傳熱。水煤漿通過四們環(huán)保意識的增強,四噴嘴水煤漿氣化技術(shù)、航天粉煤氣化技個對稱布置在氣化爐中上部同一水平面的預(yù)膜式噴嘴,與氧氣術(shù)為代表的氣流床技術(shù)及地下煤氣化技術(shù)將會受到越來越多的起對噴進入氣化爐,在爐內(nèi)形成撞擊流,完成氣化反應(yīng),碳重視轉(zhuǎn)化率和有效氣成分均可提高約2%~3%,相應(yīng)的比煤耗降參考文獻低約2.2%,比氧耗降低約8.0%,但投資比單噴嘴氣化爐增加李璐伶,諸林,范峻銘`E水煤漿氣化爐動力學建模與5%~20%。該氣化爐的使用業(yè)績也比較多分析化工進展,2014,02:314-318+327文章被我刊收錄,以上為全文此文章編碼:2014A8239中國煤化工CNMHG