第40卷第21期2012年11月s.Chemical Industry州化工Vol 40 No 21November 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CSP氣化技術(shù)在試車以來(lái)出現(xiàn)的諸多工藝問(wèn)題,通過(guò)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(wèn)題,逐漸使氣化裝置實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷、長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞:GSP氣化技術(shù);試車;改造中圖分類號(hào):TQ5462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 TingShenhua Ningxia Coal Industry Group Co., Ltd., Ningxia Yinchuan 750001, China)Abstract Some process problems of GsP gasification technology since commission were discussed. After three stagescontinuous 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 situationKey words: GSP gasification technology; commissioning; modification神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)50萬(wàn)噸/年煤基烯烴項(xiàng)目釆用我國(guó)乃至(3)開(kāi)、停車操作方便,且時(shí)間短:從冷態(tài)到滿負(fù)荷約2h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(zhǎng)和于2008年開(kāi)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(jiǎn)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(lái)出現(xiàn)了很多(6)對(duì)環(huán)境影響小:無(wú)有害氣體排放,污水排放量小,爐工藝問(wèn)題,經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的技術(shù)改造優(yōu)化,相關(guān)問(wèn)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。CSP氣化技術(shù)首套大規(guī)模氣化1.2GSP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(guó)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(zhǎng)不超過(guò)2小時(shí),直到2010年年底最長(zhǎng)運(yùn)行63h。主要1GSP氣化技術(shù)應(yīng)用情況問(wèn)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1.1GSP氣化技術(shù)特點(diǎn)從2011年4月15日裝置開(kāi)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(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行76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(wú)煙煤到石油焦均可使75%,最高運(yùn)行負(fù)荷已達(dá)到10%,系統(tǒng)基本保持3臺(tái)爐運(yùn)行。用。由此,在煤氣化過(guò)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(wèn)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(mén)磨損,被迫停車并且降低了氧氣的消耗量,因此CSP氣化技術(shù)將是煤化工發(fā)展檢修的主要選擇之一山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,GSP氣化技術(shù)的特點(diǎn)有2-4: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(wàn)(1)煤種適應(yīng)性強(qiáng):可以氣化高灰熔點(diǎn)的煤,對(duì)煤種的適Nm3/h(設(shè)計(jì)值13萬(wàn)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(wú)煙煤到石油中國(guó)煤化工土古爐(75%-80%)焦均可氣化,也可以用多種煤摻燒和四噴嘴爐CNMHG2)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越:溫度1350-1750℃,碳轉(zhuǎn)化率9%,2存在的問(wèn)題及技術(shù)優(yōu)化改造CH4<0.05%(V),CO+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(kāi)車至2012年7月,氣化裝置已完成三個(gè)階段的技方搪陳鵬程(1982-),男,工學(xué)學(xué)士學(xué)位,助理工程師,主要從事煤化工氣化工藝技術(shù)及管理工作。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(wèn)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(zhǎng)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(duì)水冷壁上2.1第一階段部的沖刷;③控制主燒嘴氧煤比開(kāi)車值,避免主燒嘴氧煤比波主要問(wèn)題動(dòng),造成系統(tǒng)短時(shí)間過(guò)氧;④調(diào)整氣化用煤質(zhì),開(kāi)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)常撥更利于掛渣的煤種,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)4h(4)針對(duì)煤粉輸送系統(tǒng)特殊件問(wèn)題,請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的廠家對(duì)特左右,影響系統(tǒng)開(kāi)車。殊元件進(jìn)行測(cè)繪,更換材質(zhì),在疏松元件頭部增加防護(hù)擋板(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(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng),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(zhǎng)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63h,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(kāi)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(wèn)題寬度偏大、系統(tǒng)短時(shí)間過(guò)氧等原因,曾出現(xiàn)過(guò)1臺(tái)爐水冷壁局(1)文丘里洗滌后含固量高的洗滌水返回激冷水系統(tǒng)循環(huán)部盤(pán)管燒穿,抓釘大面積燒損情況使用,造成激冷水回含量不斷增大,閥門(mén)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(mén)子原設(shè)計(jì)鎖斗疏松系統(tǒng)因此頻繁停車,201l年共發(fā)生手動(dòng)閥門(mén)磨穿20余次件、給料器疏松元件、流化板采用合成樹(shù)脂粘合的卵石過(guò)濾器(2)合成氣含塵量高,一、二級(jí)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)入煤粉管線導(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(kāi)路控(1)燒嘴點(diǎn)火問(wèn)題處理。試車初期LPG熱值達(dá)不到要求,制。將兩級(jí)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L(zhǎng)PG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LPG點(diǎn)燃主燒嘴。另外對(duì)點(diǎn)火燒嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造,點(diǎn)火問(wèn)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(mén)、機(jī)泵使用壽命延長(zhǎng)。(2)氣化爐投煤流量波動(dòng)問(wèn)題處理。對(duì)煤粉進(jìn)料管線進(jìn)行(2)合成氣含塵量高問(wèn)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(duì)于合成氣含塵量高的問(wèn)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?；亓鞴芫€使煤粉在沒(méi)有進(jìn)入氣改,如對(duì)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(guò)三通閥返回到低壓煤粉倉(cāng),在回流裝置上增加了對(duì)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(wèn)題;對(duì)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?；以鼛胛那鹄锵礈煜到y(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(duì)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10mg/m3L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5mg/m3L以下,見(jiàn)表1。但是由于CSP爐產(chǎn)生的細(xì)灰遠(yuǎn)比量,由原設(shè)計(jì)的167th提高至300th;②對(duì)氧氣旋風(fēng)罩角度設(shè)計(jì)高,帶灰渣問(wèn)題沒(méi)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33°最終改表1改造前后合成氣含塵量對(duì)比(mg/m3L)3#爐4#爐改造前2011年8月3日~9月11日16.512.6平均值2011年9月25日-11月1日2.612.81改造后平均值2011年11月10日-11月16日2.56平均值2.3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(wèn)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(mén)磨通過(guò)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(wèn)題仍然嚴(yán)重制約裝置滿負(fù)荷、長(zhǎng)周期、(3)黑水旁路閃蒸使用后磨損及堵塞問(wèn)題突出。旁路閃蒸安全運(yùn)行。系統(tǒng)采用先冷卻后閃蒸中國(guó)煤化工動(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1mg/m3L,導(dǎo)為減壓過(guò)程,無(wú)法實(shí)CNMHG水開(kāi)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(wèn)題未得到根后,借用了旁路閃蒸系玩木取是仃具,兀廳暴露出了旁本性解決。路閃蒸容易堵塞和磨損的問(wèn)題。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,因?yàn)榧?xì)灰含量大,氣化爐激冷室的除渣效果米,在第二階段改造時(shí)就開(kāi)始著手論證第三階段長(zhǎng)期技(2)GSP氣化爐激冷室采用噴嘴進(jìn)行激冷降溫除灰渣,在因(下轉(zhuǎn)第140頁(yè))州化工2012年11月減少氣液接觸時(shí)間可以減少對(duì)氣體組分的吸收,我們適續(xù)表9當(dāng)降低了胺液人塔位置。結(jié)果顯示該方法對(duì)提高濕凈化氣中的51311930.6837.937.6第18層2.40CO2含量有效。結(jié)果如表7和表8所示。51301920.6837.537.8第18層2.302工藝優(yōu)化結(jié)果平均值131.41930.6837.537.62.55通過(guò)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,原料氣入塔溫度控制在38℃左表9所示。右,胺液入二級(jí)吸收塔溫度38℃左右。通過(guò)對(duì)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Table9 After optimization of process parameters[J].天然氣工業(yè),2011,31(5):99-102[2]原青民,蘇建華,唐蒙,等,GB17820-1999,.天然氣[S].中國(guó):中國(guó)數(shù)起原料氣塔胺液氣液比胺液入氣體人胺液二級(jí)吸收二級(jí)吸收標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000-03-01塔出口選取點(diǎn)/(kNm(kNm3塔溫度塔溫度人塔[3]黃景梁.用胺液選擇性脫硫[冂].化肥設(shè)計(jì),1984(5):80-84A)環(huán)量A胺液)/℃℃層數(shù)O含量[4] D Law. New MDEA Design in Gas Plant Improves Sweetening, Reduces/(Uh)CO2[J]. Oil Gas,1994,92(35):83-8532 193 0. 68 37. 4 37.6 45 18H 2.81 [5] D H. Mackenzie et al. Design and Operation of A Selective Sweetening1331920.6937.537.7第18層2.73Plant[J. Using MDEA, 1987, 7(1): 31-361311910.6937.337.4第18層2.52[6]王開(kāi)岳.天然氣凈化工藝一脫硫脫碳、脫水、硫磺回收及尾氣處理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005:58-66(上接第137頁(yè))2.3.2改造措施遠(yuǎn)高于德士古和四噴嘴氣化爐{1(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2h,離及除塵效果,減少原料氣換熱器堵塞。主燒嘴停車后30min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(duì)合成氣粗洗具備投煤條件至少需要24h,主燒嘴停車后連投最短需2h目的,對(duì)合成氣中粗顆粒和灰分進(jìn)行洗滌分離。)自動(dòng)化程度高,全部開(kāi)停車過(guò)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(pán),將原料氣士古和四噴嘴氣化爐開(kāi)停車現(xiàn)場(chǎng)操作工作量較大。分離罐改為“洗滌塔”,強(qiáng)化精洗過(guò)程(4)GSP爐激冷流程,省去了SHFL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5;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(duì)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參考文獻(xiàn)200t/h,配套增加了1套澄清槽。[1]任光煤制甲醇過(guò)程中煤氣化技術(shù)的選取[].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)出版經(jīng)過(guò)改造優(yōu)化后,氣化爐已實(shí)現(xiàn)四開(kāi)一備運(yùn)行目標(biāo),合成社,2006:273-276氣含塵量降到0.5mg/m3L以下,截至2012年8月26日不算正[3]唐宏青.CSP工藝技術(shù)[].中氮肥,2005(3):13-18常倒?fàn)t四爐連續(xù)運(yùn)行673h(技改前四爐運(yùn)行最長(zhǎng)37h),日產(chǎn)[4]北京索斯泰克煤氣化技術(shù)有限公司,GSP煤氣化技術(shù)的應(yīng)用[J化肥工業(yè),2005,33(3):5-9甲醇量連續(xù)超過(guò)500td的設(shè)計(jì)產(chǎn)量,最高已突破日產(chǎn)5500t[5]沈湘林熊源泉煤粉加壓密相輸送實(shí)驗(yàn)研究[J.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005(12):24-253GSP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中國(guó)煤化工CNMHG