化學(xué)工程與裝備2011年第2期Chenical Engineering0l年2月多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)及其優(yōu)越性蔣甲金,宋羽1,路文學(xué)2,李磊2(1.兗礦新疆煤化工有限公司,新疆烏魯木齊8300112.水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心,山東滕州277527摘要:介紹了我國自主研發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的開發(fā)及工業(yè)化應(yīng)用,多噴嘴對(duì)置式氣化爐流場結(jié)構(gòu)及多噴嘴進(jìn)料的特點(diǎn),技術(shù)特點(diǎn)及工藝指標(biāo)關(guān)健詞:多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù):流場結(jié)構(gòu):工藝指標(biāo)氣流床氣化技術(shù)因煤種適應(yīng)范圍比較廣,氣化溫連打破運(yùn)行周期紀(jì)錄度、壓力高,易于大型化,成為煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向。2多噴嘴對(duì)置式氣化爐流場結(jié)構(gòu)及多噴嘴進(jìn)料的特點(diǎn)目前國際上應(yīng)用較多的氣流床氣化技術(shù)主要有,以水煤2.1多噴嘴對(duì)置式氣化爐流場結(jié)構(gòu)漿為原料的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)、GE( Texaco)四噴嘴氣化通過燒嘴的物料(水煤漿及氧氣)在同一水氣化技術(shù)和 Global E-Gas氣化技術(shù),以干煤粉為原料平面上向中間對(duì)噴,物料撞擊后形成由射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞的 Shell氣化技術(shù)、 Prenflo氣化技術(shù)和GsP氣化技擊流殷、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū)組成的氣化爐內(nèi)流術(shù)。其中多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)是我國自主創(chuàng)新、場.多噴嘴對(duì)置式氣化爐流場結(jié)構(gòu)示意見圖自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù),該技術(shù)的成功開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化為我國大規(guī)模開展的煤化工事業(yè)提供了關(guān)鍵的氣化技術(shù)同時(shí)標(biāo)志著我國在水煤漿氣流床氣化技術(shù)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。1多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的開發(fā)及工業(yè)化應(yīng)用1.1技術(shù)的開發(fā)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)在兗礦魯南化肥廠進(jìn)行了中試研究。該技術(shù)于2000年1月通過了專家鑒定,專家對(duì)新型水煤漿氣化爐技術(shù)給予了高度的評(píng)價(jià),認(rèn)為所開發(fā)的新型(多噴嘴對(duì)置)水煤漿氣化爐技術(shù)性能優(yōu)于德士古氣化爐,已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,并可望在以下方面發(fā)揮作用:1.射流區(qū)2.撞擊區(qū)3.撞擊流股區(qū)推進(jìn)化肥領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步:促進(jìn)動(dòng)力燃料及大宗化學(xué)品原料4.回流區(qū)5.折返流區(qū)6.管流區(qū)路線由油基向煤基的轉(zhuǎn)換;促進(jìn)煤清潔利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展圖1多噴嘴對(duì)置式氣化爐流場結(jié)構(gòu)示意圖1.2技術(shù)工業(yè)化十五”期間,在國家科技部支持下,多噴嘴對(duì)置式水水煤漿、氧進(jìn)入氣化室后,相繼進(jìn)行霧化、傳熱、蒸發(fā)、煤漿氣化技術(shù)進(jìn)入商業(yè)示范階段在兗礦國泰化工有限公司建設(shè)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)裝置及配套工程該脫揮發(fā)分燃燒和氣化6個(gè)物理和化學(xué)過程田,前5個(gè)過程工程氣化部分由2臺(tái)(A、B爐)日處理煤1150噸,直徑度較快,在1,2,3,4和5這5個(gè)流型區(qū)域中已基本完3400氣化壓力4Fa氣化爐組成,配套生產(chǎn)24萬噸甲成,而氣化反應(yīng)除在上述5個(gè)區(qū)域中進(jìn)行外,主要在管流區(qū)蛇本氣化妒內(nèi)的氣心過程經(jīng)歷了穎粒的瀚流醇、聯(lián)產(chǎn)71.8W燃?xì)獍l(fā)電。該技術(shù)的成功運(yùn)行打破了國外的技術(shù)壟斷,具備了與國外氣化技術(shù)競爭的實(shí)力,是我國煤彌用中國煤化工以及煤裝蒸發(fā)與顆粒氣化發(fā)展史上重委的里程碑自投產(chǎn)以來,千噸級(jí)多噴嘴對(duì)中CNMHG應(yīng)、煤焦的多相反應(yīng)灰渣的形成等步驟①置水煤漿氣化爐、醋酸合成裝置、燃?xì)獍l(fā)電裝置等關(guān)鍵裝備22多噴嘴進(jìn)料的特點(diǎn)經(jīng)不斷優(yōu)化、創(chuàng)新和完善,已全部達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,并接蔣甲金:多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)及其優(yōu)越性與單燒嘴相比較,四噴嘴氣化技術(shù)具有如下特點(diǎn):四噴取出,裝上封堵耐火磚,就可以進(jìn)行投料,因而從烘爐到投嘴形成撞擊的物料混合,使氧氣與煤漿混合更加充分,霧化料的過渡時(shí)間短、爐溫高,避免了耐火磚的熱震效果更加好:對(duì)置式(側(cè)置)燒嘴氣化技術(shù),4股射流經(jīng)過撞(4)通過帶壓連投操作技術(shù),可實(shí)現(xiàn)氣化爐及后系統(tǒng)擊才形成撞擊流股,其軸向速度衰減明顯加快,爐內(nèi)流體的在不停車的情況解決故障,大大增強(qiáng)了抵御故障的能力,提停留時(shí)間分布得到改善,消除短路,不存在短路物流,轉(zhuǎn)化高了有效生產(chǎn)時(shí)間率高:撞擊區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的顆粒振蕩現(xiàn)象,使顆粒停留時(shí)間相對(duì)(5)噴淋和鼓泡復(fù)合床型的合成氣初步洗滌冷卻系統(tǒng)延長;撞擊區(qū)內(nèi)速度脈動(dòng)劇烈,淄流強(qiáng)度最大,說明混合效避免了合成氣帶水、帶灰,有利于洗滌冷卻室液位控制.并果最好;平推流長,氣化反應(yīng)進(jìn)行完全,氣化指標(biāo)優(yōu):多噴使合成氣充分潤濕,有利于后續(xù)工段進(jìn)一步除塵凈化嘴處理負(fù)荷高,在大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用中其優(yōu)勢非常明顯(6)采用分級(jí)凈化思路的合成氣初步凈化系統(tǒng),凈化3技術(shù)特點(diǎn)及工藝指標(biāo)效果好,系統(tǒng)能耗低,設(shè)備不易結(jié)垢堵灰3.1技術(shù)特點(diǎn)(7)熱回收與除渣單元采用含渣水燕汽與返回灰水直1)該技術(shù)開車方便、操作靈活、投煤負(fù)荷增減自如,接接觸工藝,同時(shí)完成傳質(zhì)、傳熱過程.回收熱量充分,高自動(dòng)化程度高,全部采用集散控制系統(tǒng)(DC)控制,特別是溫灰水與閃蒸汽溫差低于2℃,熱效率高,開停車水循環(huán)流氧煤比完全可以投自動(dòng)串級(jí)控制程簡單、方便(2)多噴嘴對(duì)置式氣化爐噴嘴之間的協(xié)同作用好,氣3.2工藝指標(biāo)化爐負(fù)荷可調(diào)節(jié)范圍大目前為50%110%,負(fù)荷調(diào)節(jié)速度快工業(yè)運(yùn)行表明,多噴嘴對(duì)置水煤漿氣化裝置與 Texaco適應(yīng)能力強(qiáng),有利于裝置大型化單噴嘴水煤漿氣化裝置相比,有效氣成分提高2%~8%,〔3)多噴嘴對(duì)置式氣化爐可以在烘爐階段就可以將工碳轉(zhuǎn)化提高2%~3%,而比氧耗、比煤耗均有大幅降低藝燒嘴安裝好,當(dāng)爐溫達(dá)到投料條件時(shí),將預(yù)熱噴嘴從頂部詳見表1表1多噴嘴對(duì)置水煤漿氣化裝置與 Texaco水煤漿氣化裝置工藝指標(biāo)比較裝置能力有效氣比氧耗比煤耗碳轉(zhuǎn)化率成分裝置煤種單爐噸煤Kg煤c+H)%/100(0+)/1000(00+H)多噴嘴對(duì)置華魯恒升水煤漿氣化北宿煤裝置充礦國事1000充礦魯南化肥廠。40082835479697北宿焦GE水煤漿氣上海焦化有限公司95神府煤化裝置洞河化肥廠①與四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化裝置考核同期的兗礦魯南化肥廠運(yùn)行數(shù)據(jù)結(jié)論煤長期以來的出路問題可以說多噴嘴對(duì)置水煤漿氣化技術(shù)(1)大型煤氣化技術(shù)一直被國外所壟斷我國引進(jìn)的煤氣是煤炭資源的潔凈高效利用技術(shù)化技術(shù)裝備價(jià)格昂貴多噴嘴水煤漿氣化爐技術(shù)打破了國外(3)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)氣化效率高、適合煤的壟斷,且專利費(fèi)僅相當(dāng)于國外技術(shù)的1/3,設(shè)備國產(chǎn)化程大規(guī)模氣化度在90以上,完全可以在國內(nèi)加工制造。多噴嘴對(duì)量式水煤漿氣化爐在兗礦國泰化工有限公司示范裝置上經(jīng)過兩年參考文獻(xiàn)的長周期運(yùn)行,技術(shù)已經(jīng)完全成熟。目前有十幾家企業(yè)開始選用此技術(shù),應(yīng)當(dāng)說,多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)具有廣1趙東志,等.新型水煤漿氣化技術(shù)的開闊的市場前景中國煤化工(1):3639(2)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化煤種適應(yīng)性強(qiáng),可適用于CNMHG[J.節(jié)能與環(huán)保,包括高硫煤和褐煤在內(nèi)的所有煤種,特別對(duì)低灰熔點(diǎn)高2001;(11):15-17.堿煤具有很好的適用性。其凈化裝置還可以分離出煤炭中的[3]王輔臣射流攜帶床氣化爐內(nèi)宏觀混合過程研究[j].化硫,做成硫磺銷售,不僅經(jīng)濟(jì)環(huán)保,而且還解決了我國高硫工學(xué)報(bào),1997;49(2):35-37