2012年1月化肥工業(yè)水煤漿水冷壁氣化爐項目總結王中剛,韓喜民(山西陽煤豐喜肥業(yè)<集團>有限責任公司臨猗分公司山西臨猗0400摘要日處理煤750t水煤漿水冷壁氣化爐工藝示范裝置具有氧氣分級供給、氣化爐采用永冷壁代替耐火磚、水煤漿進料流程短、噴嘴使用壽命長等特點。在氣化壓力4.0MPa條件下,制得的煤氣中有效氣體(CO+H2)體積分數(shù)≥79.7%,碳轉化率達98.0%,噴嘴使用壽命超過6個月,基本達到三廢零排放。與德士古氣化爐相比,采用該技術設備可全部國產(chǎn)化,降低建設投資,經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著。關鍵詞水冷壁氣化爐水煤漿總結Sum-Up of Project for Water-Cooled WallGasifier Based on Coal-Water SlurryWang Zhonggang, Han XiminLinyi Branch of Shanxi Fengxi Fertilizer Industry Group >LtdAbstract A process demonstration unit of a water-cooled wall gasifier based on coal-water slurryfor the treatment of 750 t of coal a day has the following characteristics: supply of oxygen in stages,useof water-cooled wall instead of refractory bricks in the gasifier, short flow path for coal-water slurryfeed, and long service life of the nozzle. Under a gasification pressure of 4.0 MPa, the gas producedhas an effective gas(CO+H2)volume fraction of >79. 79, the carbon conversion is 98.0%,theservice life of the nozle exceeds 6 months, on the whole attaining zero discharge of wastes. Comparewith the Texaco gasifier. the use of such a technology it is possible to adopt domestic made equipmenlower the construction investment, and the economic and environmental benefit is remarkableKeywords water-cooled wall gasifier coal-water slurry sum-up水煤漿水冷壁氣化爐開發(fā)項目由清華大學與可擺脫爐內(nèi)部分氧化反應所需的碳與氧的化學當山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團)股份有限公司、北京達量比約束。立科科技有限公司、太原鍋爐廠共同承擔,并在山(2)氣化爐采用水冷壁,不僅利用廢熱,還能西陽煤豐喜肥業(yè)(集團)股份有限公司臨猗分公提高氣化爐溫度。氣化爐操作溫度由1350℃提司建成了以煙煤為原料的加壓氣化工業(yè)化示范裝高至1500℃,拓寬了煤種使用范圍,可以使用本置,打破了國外公司在水煤漿加壓氣化技術方面地高灰熔點煤種,為原料煤本地化提供了條件。的壟斷,形成技術領先并具有我國自主知識產(chǎn)權(3)與干粉加壓進料相比,水煤漿進料流程的煤氣化技術。該項目總投資7000萬元,氣化短,進料壓力更高,無需使用惰性載氣,操作及控爐于2010年9月19日開始安裝2011年8月制計量簡便進料連續(xù),便于輸送,且安全可靠。22日一次投料成功。截止到目前,水煤漿水冷壁(4)噴嘴預混程度調節(jié)氣體可以采用CO2,氣化爐運行穩(wěn)定,各項工藝參數(shù)達到運行指標。N2,水蒸氣等其他氣體,結合氧氣的分級給入,降低了噴嘴1水煤漿水冷壁氣化爐工藝技術特點中國煤化工的使用壽命。(1)氧氣分級供給,氣化爐工藝燒嘴和側壁2產(chǎn)亂CNMHG術工藝指標氧氣噴嘴分別加氧,使氣化爐工藝燒嘴的氧氣量(1)產(chǎn)能規(guī)模:單臺爐日處理煤750t化肥工業(yè)第39卷第1期(2)建設內(nèi)容:依托山西陽煤豐喜肥業(yè)(集白煤末4個煤種進行了混燒,均取得良好的運行團)股份有限公司臨猗分公司水煤漿水冷壁氣化效果完全符合合成氨生產(chǎn)要求。距離山西陽煤爐項目,建設1臺壓力4.0MPa、單臺爐日投煤量豐喜肥業(yè)(集團)股份有限公司臨猗分公司50km750t的工業(yè)化示范裝置。的河津、平陸兩地具有豐富的煙煤資源,可作為水(3)主要技術指標:煤氣中的有效氣體成分煤漿水冷壁氣化爐裝置的原料煤。另外,目前臨(CO+H2)體積分數(shù)≥79.7%;碳轉化率≥98.0%,猗分公司固定層造氣爐原料煤篩選出的煤末量約比德士古氣化爐提高了1.5%以上;噴嘴的使用壽100kta,因粒度太小而無法在固定層造氣爐上使命≥6個月。用,將此煤末用于水煤漿水冷壁氣化爐制氣,可最3經(jīng)濟效益大限度地利用煤炭資源。(3)水煤漿水冷壁氣化爐具有煤種適應性水煤漿水冷壁氣化爐與德士古氣化爐主要技氣化強度高、污染少操作簡便等特點。與術經(jīng)濟指標對比數(shù)據(jù)見表1。德士古水煤漿加壓氣化、 Lurgi固定層加壓氣化、表1水煤漿水冷壁氣化爐與德士古氣化爐she粉煤加壓氣化等工藝技術相比,具有投資主要技術經(jīng)濟指標對比數(shù)據(jù)少、見效快、與后工段壓力相匹配等特點,十分項目德士古水煤漿水冷符合我國采用小氮肥工藝的裝置進行技術改造氣化爐壁氣化爐的要求。有效氣(CO+H2)體積分數(shù)/%79.079.7(4)水煤漿水冷壁氣化爐采用液態(tài)排渣,煤冷煤氣效率/%中90%(質量分數(shù))以上的灰分以渣的形式排出碳轉化率%98.0渣中含碳質量分數(shù)<10%,碳轉化率≥98%,有效噴嘴使用壽命/d30~50120氣(CO+H2)體積分數(shù)79.7%,比同類型氣化爐日投煤量70t水煤漿水冷壁氣化工業(yè)示范高1.7%。若按現(xiàn)有31.25裝置依托180kt/a合成氨生產(chǎn)裝置,總投資為(CO+H2)48450m3/h(標態(tài))計,300k/a合成7000萬元左右(包括1臺氣化爐及原料煤細磨裝氨裝置年節(jié)煤53.5t;按入爐煤價格740元/置),其經(jīng)濟效益分析如下。計,每年節(jié)約394.6萬元。(1)國外專利收費折合人民幣約198萬元。(5)水煤漿水冷壁氣化爐檢修方便,運行周而山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團)股份有限公司是水期長,檢修費用低。水冷壁取代耐火磚最直接優(yōu)煤漿水冷壁氣化技術的開發(fā)參與單位,因此本項點:①每年耐火磚更換、砌筑費用總計310萬元目可節(jié)約此專利費用而水煤漿水冷壁氣化爐設計壽命為10年,扣除水(2)按無煙塊煤價格800元/t、煙煤410元/t冷壁費用,共節(jié)約3000萬元;②耐火磚每年更換計,每年可節(jié)約原料煤費用5850萬元。需時1個月,而水煤漿水冷壁氣化爐檢修只用5d,(3)示范氣化爐成功后,按技術推廣能力使水煤漿水冷壁氣化爐每年多1個月的運行期,按2000k/a計,僅國內(nèi)外專利費差價一項就可節(jié)現(xiàn)有氣化爐生產(chǎn)能力計算每年每臺水煤漿水冷壁約投資近2億元人民幣。另外,每年可節(jié)約原料氣化爐可多生產(chǎn)合成氨9001煤費用6億元人民幣,經(jīng)濟效益十分顯著。5結語社會效益(1)水煤漿水冷壁氣化技術在生產(chǎn)周期、運(1)該項目的設備可全部國產(chǎn)化,大大降低行成本、節(jié)能效益經(jīng)濟效益和環(huán)境效益等方面均了建設投資,對推動我國氮肥工業(yè)的技術升級以有明顯的優(yōu)勢及原料結構調整具有非常重要的意義。(2)環(huán)中國煤化工干凈美觀。基2)可使氣化用煤當?shù)鼗档腿霠t煤成本。本達到三CNMH生化處理即可水煤漿分級氣化工業(yè)裝置自2006年建成投產(chǎn)后,達到環(huán)保排放標準先后對甘肅華亭煤、陜西神木煤、內(nèi)蒙古煤、陽泉(下轉第62頁)化肥工業(yè)第39卷第1期經(jīng)認真分析、仔細排查,發(fā)現(xiàn)在水聯(lián)運排水過氣的冷量,使變換氣溫度提高至-16℃左右,入塔程中,由于環(huán)境溫度太低,E6底部出口排液導淋處貧甲醇溫度至-50℃,此時出塔工藝氣中CO2含發(fā)生結冰堵塞,水聯(lián)運結束后排水時,造成排水完量緩慢上升,逐步達到甲醇合成需求。全的假象。隨后系統(tǒng)導入甲醇,初次建立甲醇循43蝶閥的調節(jié)精度不足環(huán)。由于上塔靠位差將甲醇送至下一層塔盤,此在此套裝置中,設計時考慮到負荷較高,需要處管道、設備處于U形彎的最低點,存有大量積的甲醇循環(huán)量較大(滿負荷320m3/h),甲醇管徑水,而甲醇密度遠低于水的密度,無法靠位差由甲也較大,因此采用的蝶閥較多,貧甲醇閥、機泵出醇將水帶出此低點,進而形成“水封”,在系統(tǒng)甲醇口閥多為蝶閥。蝶閥的流通量大,但調節(jié)效果、精循環(huán)降溫冷卻時,低溫下結冰堵塞管道。度遠低于其他調節(jié)閥。因此,在其開關時極易產(chǎn)出現(xiàn)事故的原因明確后,立即中斷使用各臺生波動,特別是貧甲醇閥,由于前后壓差較大,即氨冷器,使系統(tǒng)全面回溫復熱。由表1可以看出:使手動調節(jié)也無法克服。目前運行中只能在手動系統(tǒng)復熱期間,T21溫度已復熱至常溫,而T和·狀態(tài)下加強監(jiān)測。T10溫度由于內(nèi)部冰塊堵塞,仍處在0℃以下。經(jīng)4.4界區(qū)閥不能雙向密封徹底回溫后,E6內(nèi)的冰塊融化,通過E6出口低溫甲醇洗裝置的開車特點是導氣前需要用203.2mm(8”)預留口閥門導淋將這部分甲醇/水高壓N2將系統(tǒng)充壓至5.0MPa,提前進行循環(huán)降混合液引至地下甲醇收集漏斗。排放完全后,系溫。此時低溫甲醇洗裝置壓力遠高于變換裝置,要統(tǒng)恢復開車,溫度顯示正常,E6管程進、出口管道求變換與低溫甲醇洗裝置之間的界區(qū)閥(MV8)具完全打通。有很好的反向密封性能。在幾次開停車過程中,發(fā)42系統(tǒng)導氣時CO2徹底吸收現(xiàn)Mv8不能起到良好的隔離效果,停車后,存在甲系統(tǒng)初次導氣后,經(jīng)分析,H2S體積分數(shù)≤醇洗裝置壓力向前系統(tǒng)變換裝置倒竄的現(xiàn)象。另0.01×10-6,但CO2在線分析儀顯示CO2體積分外,在開車建立甲醇循環(huán)時,大量氣體通過MV8漏數(shù)為0.01%,手動分析也是如此,顯然無法滿足甲至前裝置需要大量的N2維持高壓區(qū)Cl的壓力醇合成需要。造成這種情況的原因可能有以下幾并且對今后大檢修時的界區(qū)隔離留下了隱患。點:①系統(tǒng)甲醇循環(huán)量過大,洗滌太充分;②4臺經(jīng)確認,此閥為單端面密封蝶閥,只具有單向氨冷器提供的冷量太足,入洗滌塔的貧甲醇溫度密封效果。后利用停車機會,在閥后增加1個手動達到-55℃,系統(tǒng)最低點溫度達-63℃;③E1提閘閥,系統(tǒng)充壓時用氮量明顯減少,并在隨后的前系供的冷量過大,導致變換氣入C1溫度太低,工藝統(tǒng)的檢修中起到了很大作用。氣入口溫度T3顯示為-19.03℃,工藝氣中的5結語CO2在此溫度下進入洗滌塔極易被吸收。針對以上各種原因,逐一進行排除。當時甲經(jīng)歷了上述問題的暴露、消化及處理,對該套醇循環(huán)量為70m3/h,變換氣流量為4000m3/h,裝置的認識得到提高。目前,渭化公司三期低溫氣液比并不超出范圍,甲醇循環(huán)量偏小,如再減少甲醇洗裝置運行穩(wěn)定,整套裝置的設計、施工、安此量可能導致氣液比失調。于是降低氨壓機轉裝及電氣儀表調試均得到檢驗,圓滿地完成了新速,減少氨冷器提供給系統(tǒng)的冷量,并打開E1尾裝置的試車調試工作。氣管程203.2mm(8"),減小尾氣提供給入塔變換(收到修改稿日期2011-12-20)必必必必必必的仍必必必④必必必必必必必必必必必必必必必必必(上接第58頁)展的一條重要途徑。作為潔凈高效的產(chǎn)業(yè)化技(3)合成氣中硫以H2S形式存在經(jīng)處理后術,其具有市場音鉑力強,特別適合于轉化為元素硫大型化的中國煤化于煤基合成氣(4)水煤漿水冷壁氣化技術將環(huán)境保護中傳制備過程CNMH包系統(tǒng)等,應用統(tǒng)的“末端治理”轉化為清潔生產(chǎn),將傳統(tǒng)的煤氣前景非常廣闊。化技術提高至一個嶄新的水平,是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)(收稿日期2011-10-27)