第2期(總第159期)化No.2(Total No 159)2012年4月Coal Chemical IndustApr.2012水煤漿水冷壁氣化工藝及生產(chǎn)運行吳存?zhèn)}(山西陽煤豐喜集團臨猗分公司,山西臨猗044100)摘要以水煤漿水冷壁氣化技術(shù)在山西陽煤豐喜集團臨猗分公司應(yīng)用為例,主要介紹了水煤漿水冷壁氣化的工藝及設(shè)計特點,總結(jié)了水煤漿水冷壁氣化爐的優(yōu)勢,運用該技術(shù)可解決現(xiàn)有耐火磚爐存在的爐體易損耗、工作效率低等問題,具有良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞煤氣化,水煤漿水冷壁,氣化爐文章編號:1005-9598(2012)02-001003類號:TQ534.4文獻標識碼:B1項目概況產(chǎn)合成氨。至2012年1月9日,連續(xù)運行了140d刨新了煤氣化試車歷史山西陽煤豐喜集團與清華大學(xué)合作研發(fā)的水煤漿水冷壁氣化技術(shù)的成功運行,為開發(fā)利用豐富的2工藝流程及設(shè)計特點“三高”煤資源走出了一條創(chuàng)新之路。該技術(shù)擁有煤種適應(yīng)性廣、投資省維修費用低、自動化程度高、運轉(zhuǎn)2.1水冷壁爐工藝流程周期長、產(chǎn)出氣體成分穩(wěn)定等優(yōu)勢,是具有先進水平水煤漿水冷壁氣化工藝以煤漿加壓氣化方式供的煤氣化技術(shù)之料,利用氧氣對煤漿進行部分氧化來生產(chǎn)水煤氣,煤陽煤豐喜集團臨猗分公司(簡稱豐喜臨猗公司)漿通過隔膜式煤漿泵和燒嘴進入氣化爐,采用純氧作氨醇系統(tǒng)氣化工段原有3臺耐火磚爐存在著耐火磚為氣化劑氣化溫度在水冷壁爐膛內(nèi)達到灰熔融性溫壽命有限、需定期換磚、檢修周期長、煤種適應(yīng)范圍窄度以上采用液態(tài)排渣氣體及熔渣經(jīng)過激冷后,完成等弊端,為此氨醇優(yōu)化項目中采用了水煤漿水冷壁氣全部的氣化過程化技術(shù)。在新增的第4臺氣化爐內(nèi)使用水冷壁技術(shù)在氣化爐的燃燒室內(nèi),以水冷壁代替耐火磚,可設(shè)計單臺爐投煤量600t/d,單臺爐發(fā)氣量10000以提高燃燒室的燃燒溫度,不再擔心提溫后對耐火磚m/h,設(shè)計壓力40M的高溫侵蝕損毀極大地擴展了煤種適應(yīng)范圍。氣化豐喜臨猗公司水煤漿水冷璧爐工程總投資9000萬爐內(nèi)的水冷壁采用強制循環(huán),使水一直處于過冷狀元,涵蓋水冷壁氣化爐、破渣機、鎖斗、鎖斗沖洗水罐、態(tài),有效地增加了水冷壁向火面熔渣層的凝固厚度,激冷水過濾器、汽包、工藝燒嘴、碳洗塔等設(shè)備以及氣以減少蒸汽的產(chǎn)生量保護水冷壁管在安全穩(wěn)定的狀化框架的土建、安裝的費用(由于系統(tǒng)原有磨煤和渣態(tài)下運行。汽包中的水通過鍋爐水循環(huán)泵,送入水冷水處理等裝置,不在本次改造范圍)。其中主要設(shè)備包壁主系統(tǒng)(筒體、膜式壁),上盤管系統(tǒng)(爐口)、下盤括:氣化爐主體、水冷壁及汽包、工藝燒嘴和鍋爐水循管系統(tǒng)(渣口)和燒嘴冷卻水系統(tǒng),通過水冷壁系統(tǒng)和環(huán)泵。首臺水冷壁爐于2009年10月在豐喜臨猗公司燒嘴冷卻水系統(tǒng)的鍋爐水進入汽包,在汽包中產(chǎn)生部開始土建,2010年6月開始設(shè)備安裝,2011年6月系分蒸汽,產(chǎn)生的蒸汽進入全廠蒸汽管網(wǎng),汽包液位補統(tǒng)安裝完成,經(jīng)過了2個月的系統(tǒng)調(diào)試,于2011年8充水經(jīng)本廠的中壓鍋爐工段供水管進行補充。水煤漿月22日一次投料成功并且同時送氣供給后系統(tǒng),生水冷壁氣化爐流程示意圖見下頁圖1收稿日期:2012-02-28作者簡介:吳存?zhèn)}(1969—),男,山西臨猗,工程師,大專,1990年畢業(yè)于北京煤炭工業(yè)學(xué)校采煤專業(yè),現(xiàn)從事煤化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作,E-mail:baiwei163.com。2012年4月倉:水煤漿水冷壁氣化工藝及生產(chǎn)運行1.3MPa蒸汽外送2.2.2煤漿投料過程汽包補充水水煤漿水冷壁氣化爐使用“火點火"的方式進行(汽包D煤漿投料,通過汽包加蒸汽的辦法,在鍋爐水提前循鍋爐水循環(huán)泵環(huán)運行到200℃后,開始點火烘爐,烘爐溫度升到800℃即可,主要靠烘爐的燃料氣與純氧燃燒的火焰點燃入爐煤漿,利用反應(yīng)生成熱來完成自身的熱反應(yīng)煤氣去碳洗塔平衡,在投料成功后,觀火孔的攝像探頭及光敏探頭黑水去高壓閃蒸均有顯示,通過程控閥切換,退出烘爐的燃料氣及烘爐氧氣,使中心氧氣管線由烘爐燃料氣切換成氧氣爐頭的燃料氣與氧氣切換流程示意圖見圖2。隔式煤娛漿烘爐燃料調(diào)節(jié)閥2妖爐料8多a口電子打火裝置圖1水煤漿水冷壁氣化爐流程示意圖高溫煤氣經(jīng)過激冷水激冷后,進入氣化爐下半部切換閥換閥分激冷室,產(chǎn)生的黑水經(jīng)過渣水處理系統(tǒng)處理后,循主氧氣調(diào)節(jié)閥煤漿環(huán)利用。粗渣經(jīng)過破渣機與鎖斗,間歇式排出系統(tǒng)主氧氣22點火及投料燒嘴2.2.1烘爐點火過程調(diào)節(jié)閥烘爐的燃料氣管線與燒嘴的中心氧氣管線公用烘爐氧氣點火氧氣送入正式氧氣管線。待投料正常后程控實氣化爐現(xiàn)切換。最終的點火烘爐與投料在1個燒嘴上一體烘爐氧氣調(diào)節(jié)閥2化完成,不需要更換燒嘴,也不需要提前標定氧氣和燃料氣的流量,可以根據(jù)計算值,在進燒嘴前通過放圖2燃料氣與氧氣切換流程示意圖空和調(diào)節(jié)閥把燃料氣與點火氧氣的流量調(diào)整至合理的數(shù)值然后啟動點火程序根據(jù)程序遙控相關(guān)閥門,3水煤漿水冷壁氣化爐的優(yōu)勢使氣體進入燒嘴,最后電子點火槍打火點燃火焰,完在運行中除保證汽包液位及鍋爐水系統(tǒng)的循環(huán)成燒嘴的烘爐啟動步驟,電子打火裝置在點火后,由正常外,其余操作與水煤漿耐火磚氣化爐幾乎無異。氣缸推動將電子打火槍退出中心氧管線。水煤漿水冷壁運行參數(shù)列于表1。衰1水煤漿水冷壁爐運行參數(shù)入爐煤漿人爐氧氣汽包壓力氣化爐壓有效氣比氧耗流量/mh+流量/m3h2力/MPa體積分數(shù)/%/m3·(1000m3)136303.7-3.83.5~3.677.69-79.29水冷壁主盤管水冷壁產(chǎn)水冷壁主盤管水冷壁頂盤管水冷壁下盤管水冷壁環(huán)腔水流量/m2h1蒸汽量/th出口溫度/℃出口溫度/℃出口溫度/℃溫度/℃2751.0-1.5245~248193-198225-22931保持水煤漿進料的均勻穩(wěn)定性3.2掛渣均勻,渣層厚實利用隔膜式煤漿泵為系統(tǒng)供煤煤漿流量靠煤漿供煤穩(wěn)定的最大好處是掛渣均勻,均勻的掛渣可泵的變頻進行調(diào)節(jié),數(shù)據(jù)準確方便,使氣化的供料系以使渣層隨著反應(yīng)的進行而逐步加厚,副產(chǎn)蒸汽量統(tǒng)穩(wěn)定、安全。通過變頻調(diào)節(jié)可以在系統(tǒng)的50%-100%低,璧溫甚至比耐火磚爐還低,除拱頂部分在110℃負荷內(nèi),實現(xiàn)流量的任意調(diào)節(jié)。120℃外,筒體部分均在100℃以下。12-媒化工2012年第2期另外燒嘴使用的是三通道式,煤漿進入燒嘴后,升高30,但副產(chǎn)了蒸汽15t/h,同時水冷壁的費用極噴出的是一個倒火炬的形態(tài),對渣層的沖刷分布是穩(wěn)低,使用年限也長。定的。水煤漿水冷壁爐與干煤粉水冷壁爐相比,煤漿制33氣體成分穩(wěn)定備系統(tǒng)安全節(jié)能。制備1t粉煤(干基)耗電34.3kW氣體的成分受到氧氣和煤漿供料的影響,由于水制備1t煤漿(干基)耗電16.7kW,并且不考慮類似煤漿的供料平穩(wěn),氧煤比一定的情況下,爐溫幾乎不干煤粉的管道磨損問題,水煤漿氣化產(chǎn)生的粗渣與細變,出口的在線氣體分析趨勢顯示氣化爐運行平穩(wěn),灰比例大,易于分離處理主氣體體積分數(shù)(干基)為C042%、H238%、C0221%,穩(wěn)水煤漿水冷壁爐的進爐氧氣不需要額外再補充定了后系統(tǒng)的運行蒸汽,而干煤粉水冷壁爐需要對氧氣進行蒸汽加熱34可摻用煤質(zhì)差的“三高”煤并補入蒸汽;煤漿輸送不需要像干粉輸送那樣,需蒸1年11月曾試燒了一種高灰分的煤,相應(yīng)地汽伴管保溫來防止結(jié)塊;送出氣化系統(tǒng)水汽比達到提高爐溫后氣體產(chǎn)出CO2略高一些,產(chǎn)出蒸汽量有1.2以上,不需要在變換系統(tǒng)再補入蒸汽,不需要增所升高,其余指標未發(fā)生變化,能夠滿足后工段的需加變換觸媒的裝填量及負荷,而且配置水煤漿使用求。對比同期運行的耐火磚爐卻出現(xiàn)了渣口縮小提水來源于后系統(tǒng)的工業(yè)廢水。升爐溫后爐磚損耗加劇的現(xiàn)象。經(jīng)過對上述各部分的分析和詳細的測算,以變換4生產(chǎn)運行中存在的問題后所得到氣體為基點,國產(chǎn)的干煤粉水冷壁爐1000m(CO+H2)氣體的綜合能耗約17.18GJ,而水煤漿水冷41水冷壁循環(huán)水總管直徑過小,影響了過冷水流壁爐1000m(c0+H2)氣體的綜合能耗為15.860J,相量,如果能夠在水冷壁的總管上加大尺寸,可以提高比之下,水煤漿水冷壁氣化技術(shù)不遜于國產(chǎn)的干煤粉水冷壁的過水流速,從0.4m/s提高到1.0m/s,對于水冷壁氣化水冷壁的安全性會有更大的提高。42目前與原系統(tǒng)的3臺耐火磚爐共同使用磨煤機6小結(jié)系統(tǒng),煤漿的差異性不易顯現(xiàn)出來,計劃單獨設(shè)置1套磨煤機,專供水煤漿水冷壁氣化爐,可以有效地調(diào)水煤漿水冷壁氣化爐把水冷壁氣化與水煤漿氣整水冷壁爐的適用煤種,并能進行多方面的配煤實驗?；瘍烧叩膬?yōu)點結(jié)合起來,在豐喜臨猗公司得到了成功的應(yīng)用,尤其是產(chǎn)出的氣體成分十分穩(wěn)定,符合合成5水煤漿水冷壁爐與耐火磚爐、干煤粉水冷氨尿素系統(tǒng)的氣體成分需求,鑒于水煤漿加壓簡便壁爐的對比易行,可以設(shè)計到更高的壓力。初步的生產(chǎn)運行表明水煤漿水冷壁氣化工藝是適應(yīng)中國國情的優(yōu)良煤氣水煤漿水冷壁爐與水煤漿耐火磚爐相比,氧煤比化工藝之Technology of Coal Water Slurry Gasifier with a Cooling Screen and Its ApplicationWu cuncangLinyi Branch of Shanxi Fengxi Fertilizer Group Co, Ltd, Linyi Shanxi 044100, China)Abstract Most current coal water slurry gasifiers use refractory bricks at their walls, and the technology of coal water slurry gasification with a cooling screen was tested in Fengxi, and it turned out to be a success. The CwS gasificationprocess and its characteristics were introduced in this paper. The refractory bricks are likely to be damaged, besides, suchgasifiers have a low productivity. Overcoming such disadvantages, the new gasifier has a good application prospectKey words coal gasification, coal water slurry gasifier with a cooling screen, gasification furnace“你《煤化工》歟迎廣大讀者踴躍投稿,投稿信mhgk@126com十““