2015年12月云南化工Dec.2015第42卷第6期Yunnan Chemical TechnologyVol 42. No 6doi:10.3969/j.iss.1004-275X.2015.06.016水冷壁水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)及運(yùn)行情況喬治,李相軍2(1.河南省安陽正一中學(xué),河南安陽455000;2.清華大學(xué),北京100084)摘要:介紹了水冷壁水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢,并用實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行情況和工藝數(shù)據(jù)驗(yàn)證了水冷壁水煤漿氣化爐的先進(jìn)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性關(guān)鍵詞:水冷壁;水煤漿;氣化爐中圖分類號:TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1004-275X(2015)06-0062404水冷壁水煤漿氣化爐氣化技術(shù)采用水煤漿的效果。該技術(shù)具有氣化爐連續(xù)運(yùn)行周期加壓氣化、激冷流程,氣化室內(nèi)件是一臺(tái)膜式長,制造和維修費(fèi)用低,煤種的適用范圍廣等水冷壁,安裝在氣化爐承壓外殼中,氣化爐運(yùn)特點(diǎn)。行時(shí),高溫熔融的液態(tài)渣在水冷壁表面固化形成固態(tài)灰渣層,能夠?qū)λ浔谄鸨Ｗo(hù)作用,防水冷壁水煤漿氣化爐氣化工藝流程止水冷壁管受到熔渣的侵蝕,達(dá)到“以渣抗渣”水冷壁水煤漿氣化爐氣化工藝流程見圖1。工藝曉嘴合成氣洗塔文里正煤爾水往高壓問罐圖1水冷壁水煤漿氣化爐氣化工藝流程Fig. 1 Gasfier process of the coal water slurry gasifier中國煤化工收稿:2015-10-18CNMHG*通信聯(lián)系人:李相軍,清華大學(xué)熱能系,工程師,長期從事煤氣技術(shù)化研究、乙也而及生廠直運(yùn)仃導(dǎo)等工作。2015年第6期喬治等:水冷壁水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)及運(yùn)行情況水煤漿和氧氣經(jīng)過工藝燒嘴一起送入氣化爐2.2系統(tǒng)啟動(dòng)快中,在氣化爐燃燒室內(nèi)的高溫、高壓(1250~1550組合式點(diǎn)火升溫過程簡化,點(diǎn)火、投料程序一體℃、4.0~6.5MPa)條件下發(fā)生復(fù)雜的氧化還原化完成。水煤漿投料點(diǎn)火采用特殊設(shè)計(jì)的點(diǎn)火技反應(yīng),生成以CO、H2、CO2為主要成分的粗合成術(shù),氣化爐從冷態(tài)到滿負(fù)荷運(yùn)行,整個(gè)過程僅需3h。氣,并有一系列的副反應(yīng)發(fā)生。粗合成氣與灰渣進(jìn)入下降管與激冷環(huán)噴出的激冷水換熱并逐漸冷2.3投資少卻,然后進(jìn)入激冷室下部水中水浴,粗合成氣中水冷壁水煤漿氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu),與耐含有的灰渣被激冷后固化,較大的灰渣顆粒冷卻火磚氣化爐相比,氣化爐外殼溫度低,爐殼鋼板材后沉入激冷室底部經(jīng)過破渣機(jī)進(jìn)入渣鎖斗2,3料采用國產(chǎn)的14Cr1MoR,而不需要采用進(jìn)口另外一部分顆粒較小的灰渣隨著黑水一起進(jìn)入閃SA387,并且不需要換磚,維修作業(yè)少,所以水冷蒸工段,還有一部分較細(xì)的灰渣顆粒會(huì)被合成氣壁水煤漿氣化爐一般不設(shè)備用爐,對于同等規(guī)模夾帶進(jìn)入下步工序的氣化裝置,至少可以節(jié)省一套備用氣化爐初步洗滌冷卻后的粗合成氣沿激冷室向上流系統(tǒng)+。動(dòng),通過激冷室側(cè)壁的合成氣出口管通過文丘里與干粉氣化爐相比,由于沒有復(fù)雜的煤粉制洗滌器進(jìn)入合成氣洗滌塔。首先,進(jìn)入洗滌塔底備和輸送系統(tǒng),單臺(tái)氣化爐的投資低。對于40萬部進(jìn)行水浴,洗掉其中的大部分細(xì)渣,然后,沿洗U/a合成氨規(guī)模的氣化裝置,2臺(tái)干粉氣化爐投資滌塔向上流動(dòng),經(jīng)過塔盤與灰水或冷凝液逆流直約4~5億元,而2臺(tái)水冷壁水煤漿氣化爐投資只接接觸,洗滌剩余的固體顆粒,離開洗滌塔的合成需2.5~3億元?dú)庵泻瑝m量小于1mg/m3。在洗滌塔頂部安裝有2.4煤種適應(yīng)性強(qiáng)旋流板除沫器,合成氣在離開洗滌塔時(shí)除去其中水冷壁水煤漿氣化爐采用水冷壁保護(hù)結(jié)構(gòu)夾帶的水霧,干凈的合成氣出洗滌塔送出界區(qū)。不再受制于耐火磚的工作溫度限制,與其它類型2水冷壁水煤漿氣化爐技術(shù)工藝特點(diǎn)的水冷壁氣化爐相比,由于水冷壁水煤漿氣化爐流場和溫度場均勻的優(yōu)勢,比較容易掛渣且掛渣水冷壁水煤漿氣化爐充分吸收消化了水煤漿更為均勻,可以使用灰熔點(diǎn)更高一些的煤做為原耐火磚和干粉水冷壁氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí),還避料,煤種適應(yīng)性更強(qiáng)。開了它們的不足之處,具有很明顯的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)2.5對環(huán)境友好2.1安全性好)和耐火磚氣化爐相比。因?yàn)闆]有耐火磚,排放廢水中不含六價(jià)鉻,也沒有含鉻廢渣的污染。水冷壁水煤漿氣化爐水冷壁采用熱能工程領(lǐng)水冷壁水煤漿氣化爐從點(diǎn)火、投料一直到正常負(fù)域成熟的懸掛式垂直管結(jié)構(gòu),水冷壁結(jié)構(gòu)簡單合荷,只需要2~3h,氣化爐升溫時(shí)間短,大大減少理,冷卻均勻,系統(tǒng)阻力低,不會(huì)出現(xiàn)汽水分層現(xiàn)象。既保證了水循環(huán)的安全性又避免了復(fù)雜的熱了烘爐燃料氣消耗和廢氣的排放。2)和干粉氣化爐相比。干粉氣化在磨煤烘膨脹處理問題。水冷壁水煤漿氣化爐在研發(fā)過程中充分考慮干過程中,不可避免的要排放含有粉塵、CO、H2S、了水冷壁水汽自然循環(huán)的可行性,在特殊故障無CO2、SO2等有害成分廢氣。干粉氣化的料位計(jì)法強(qiáng)制水循環(huán)時(shí),水汽系統(tǒng)可自然循環(huán),保護(hù)水冷密度儀等儀表都是輻射性較強(qiáng)的、受特別監(jiān)控的壁不受損壞。儀表水冷壁水煤漿氣化爐采用組合燒嘴,常壓下水冷壁水煤漿氣化爐煤氣化技術(shù)殘?zhí)亢客瓿蓺饣癄t點(diǎn)火、升溫、投煤全過程,不需切換燒低,廢渣易于收集處理,廢水無難處理污染物,正嘴。點(diǎn)火時(shí)送入燃料氣,用燃料氣將氣化爐溫度常生產(chǎn)過程中無廢氣排放。還可以用工廠難以處升至800℃,在常壓下投水煤漿,燃料氣與水煤漿理的有機(jī)廢水來磨制煤漿,環(huán)保方面優(yōu)勢明顯。同軸伴燃,穩(wěn)燃后切斷燃料氣,點(diǎn)火燒嘴退岀。由2.6燒嘴中國煤化工于有燃料氣的伴燃,投料后氣化爐溫度馬上上升,水冷壁CNMHG用獨(dú)特的水不會(huì)發(fā)生爆燃。夾套冷卻結(jié)構(gòu),米用高溫冷卻水,減小了應(yīng)力腐云南化工2015年第6期蝕和露點(diǎn)腐蝕,使燒嘴運(yùn)行環(huán)境得到優(yōu)化。燒嘴?點(diǎn)煤、朔州煤等。幾種有代表性的煤種參數(shù)見冷卻水壓力比氣化爐高,即使燒嘴冷卻水輕微泄表1漏,也不必立即停車。燒嘴運(yùn)行時(shí)間可以保證連表1不同煤種的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)續(xù)運(yùn)行120d以上。Tab 1 Coal analysis data of different coal type朔州陽泉無煙煤3水冷壁水煤漿氣化爐的運(yùn)行情況成分神華煤混煤配神木煤l(水分)/%5.132.533.1山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司(固定碳)/%54.0954.0558.622011年8月22日,具有我國完全自主知識(揮發(fā)份)/%32.7732產(chǎn)權(quán)的首臺(tái)水煤漿水冷壁氣化爐在山西陽煤豐喜v(灰份)/%8.0110.5113.60肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司一次投料成功,至今已(全硫)/%0.52連續(xù)運(yùn)行了四年多,操作壓力4.0MPa,氣化爐直低位發(fā)熱量27.7427.60徑2800mm。已使用或試燒過的煤種達(dá)數(shù)十種,/(MJ/kg)揮發(fā)分含量6%~35%,灰分含量6%~36%,灰熔點(diǎn)流動(dòng)溫度1150~1520℃。表2、表3、表4為各種不同煤種的燃燒情況,豐喜肥業(yè)水冷壁氣化爐使用的典型煤種由表2~表4數(shù)據(jù)可知,水冷壁水煤漿氣化爐的有:神木煤、低階半焦煤、神華化工煤、高灰熔轉(zhuǎn)化率較高,燃燒效率高。表2不同煤種的灰熔點(diǎn)分析結(jié)果Tab 2 Analysis results of ash melting point of different coal species煤種taa/℃神華煤l1881295朔州混煤13701400無煙煤配煤140514571513表3煤渣水分灰分分析Tab 3 Analysis of coal ash water名稱w(水分)/%w(灰分)/%粗渣93.186.8262.1531.03注:為朔州混煤渣樣的分析。表4不同煤種的粗煤氣成分Tab 4 Crude gas composition of different coal species煤種%(CO2)/%4(O2)/%(CO)/%神華煤0.242.45朔州混煤無煙煤配煤36.53.2新疆天業(yè)0.62%。燃燒情況為:①粗渣中水分3.69%、灰新疆天業(yè)水冷壁氣化爐于2015年8月21日分92.65%、碳含量3.69%;細(xì)渣中水分17.15%、開車成功,操作壓力為6.5MPa,水冷壁系統(tǒng)工作灰分54.98%、碳含量27.87%。②粗煤氣中φ壓力7.0MPa,氣化爐直徑2800mm,是世界上首(H2)34.68%、q(C0)41.42%、(CO2)20.76%套操作壓力6.5MPa的水冷壁氣化裝置,該氣化q(CH4)0.03%裝置主要采用本地煤配半焦,水分1.61%、固定這些數(shù)據(jù)中國煤化工的轉(zhuǎn)化率較高,燃燒效aYHCNMHG碳47.32%、揮發(fā)份22.84%、灰份28.22%、全硫2015年第6期喬治等:水冷壁水煤漿氣化爐的工藝特點(diǎn)及運(yùn)行情況654結(jié)語參考文獻(xiàn):[1]劉樂利水煤漿加壓氣化主要技術(shù)與裝備進(jìn)展[J水冷壁水煤漿氣化爐的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是煤種適應(yīng)煤化工,2013,164(1):63-6性好、操作簡單、維修工作量少、運(yùn)行費(fèi)用低、綠色2]汪家銘.水煤漿水冷壁氣化技術(shù)及其應(yīng)用[J].化學(xué)環(huán)保。系統(tǒng)投資少、設(shè)備可全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,技術(shù)工業(yè),2010,30(10):30-33支持方便及時(shí)。從目前水冷壁水煤漿氣化爐裝置[3]劉孝弟,張勇,顧學(xué)穎.水煤漿加壓氣化技術(shù)的發(fā)展途徑探討[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2013,39(1):5-14.在企業(yè)的運(yùn)行情況來看,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或部分[4]馬飛躍.水煤漿耐火磚氣化爐改造的可行性分析超過國外先進(jìn)技術(shù)水平。[J].化肥工業(yè)2012,39(4):29-32Process Characteristics and Operation of Actual Productionof Coal Water Slurry Gasifier with Water Cooled wallQIAO Zhi, LI Xiang-jun"(1. Henan Anyang Zhengyi Middle School, Anyang 455000, China; 2. Tsinghua University, Beijing 100084, ChinaAbstract: This article describes the process characteristics and technological advantages of gasifierwith water cooled wall, and the advanced nature, practicality and stability of the coal water slurry gasifier areverified by the operation of actual production and process dataKey words: water cooled wall; coal water slurry; gasifier(上接第54頁)Flame Atomic Absorption Spectrophotometric Method for Determination of Silver in Tin ConcentratesZHANG Gui-bingYunnan Tin Industry Limited by Share Ltd Smelting Branch, Gejiu 66100, China)Abstract: the sample was decomposed by hydrochloric acid and nitric acid, and the silver in tin con-centrate was determined by Flame Atomic Absorption Spectrophotometry in aqua regia. The recovery of thestandard was between 96% and 108. 6%, the relative standard deviation was 0. 77% to 4.0%Key words: flame atomic absorption spectrophotometry; tin concentrate; silver中國煤化工CNMHG