煤气化工艺(3)

2019-05-26 22:57

化炉内平均温度。在工业生产中得到验证:烧嘴寿命达到106天,比传统工艺长一倍。煤种适应性宽,可采用灰熔点1400℃的煤,比传统工艺高100℃。

2. 分级给氧气流床气化炉的流场更为合理,如图所示。

由于二次给氧在氧气入口处形成反扩散火焰,氧气进入了炉顶部区域。请注意:传统的气化炉没有水平方向的给氧,在炉顶部形成了缺氧的黑区,不能承担气化反应,分级给氧工艺二次给氧反扩散火焰的卷吸使部分煤颗粒和氧进入炉顶部区域。由于水平方向只有质量很小的氧气射流,在向下主气流作用下,即使水平方向氧气流速达到160m/s也不会射到对面炉壁;水平方向射流中没有固体煤颗粒射入,

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只从主气流中卷吸部分煤颗粒参与燃烧和气化,不会产生过度高温威胁炉顶砖。以上两方面使分级给氧工艺具有本质上的安全性。这一点也在工业生产中得到验证:不投入二次给氧时,炉顶砖上附有厚厚的高低不平蜂窝状渣层,投入二次给氧以后,炉顶砖上附有致密均匀的渣层。

分级给氧气化工艺流场的优势在于恰到好处地利用了炉顶部区域传统工艺的黑区完成燃烧气化过程,而没有过度反应影响炉顶砖的寿命。

运行8000小时后的耐火砖(新砖厚度23cm)

清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)从化学反应过程上与现有气流床煤气化技术有着本质的区别,而不单单是气化炉的物理特征上的差别,因此是具有独立知识产权的新型专利技术。现有的气流床煤气化工艺,不论是一级给料的GE、Shell、GSP、Prenflo和多喷嘴气化,还是两级给料的E-Gas的两段水煤浆和西安热工院的两段干粉气化,气化炉内原料的反应过程都是一样的,即经历了脱水分和挥发份→燃烧→气化三个阶段。而清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)通过氧气的分级加入,将煤的气化反应过程从三个阶段变为五个阶段,

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即脱水分和挥发份→燃烧→气化→再燃烧→再气化,在化学反应过程上有着本质的区别。 1.5.2与国内外同类技术比较

与国内外同类技术比较情况归纳汇总如下: 序项 目 号 1 气化原料 2 气化原理 3 气化炉给氧级数 气化炉主烧嘴给氧量4 与反应需氧化学当量脱离约束 关系 5 气化炉轴向温度特性 低—高—低 气化炉主烧嘴端部温6 度 7 有效气体成份 8 气化炉长径比 比可加大 9 煤种适应性 低,长径比不宜加大 在灰熔点1300oC以下在灰熔点1400oC以下运行 运行 比不分级高1~2% 低(低200℃) 高 高—低 约束 分级气化技术 水煤浆 部分氧化 2 气化技术 水煤浆 部分氧化 1 水煤浆非熔渣—熔渣 国内外其它水煤浆 炉温轴向温度均衡,长径炉温轴向温度从高到清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)的独特型和先进性已经得到国内外专家的认可。在国内,国际工程咨询公司对该技术进行了评

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估,评估认为“具有自主知识产权,能与当今世界先进的壳牌(Shell)、德士古(Texaco)、GSP等气化技术竞争;从小试到工业化生产,在参与各方的共同努力下,各项工作进展都很顺利,已经具备了高技术产业化的条件。……在当前国内大搞煤化工,各企业纷纷引进国外技术的形势下,急需开发具有自主知识产权的新技术,以打破外国公司的技术垄断;评估建议,企业加强合作,尽快完成工业化规模的实验,及时总结经验进入鉴定推广阶段。”在国际上,我们与GE、IHI、Shell等公司在气化技术方面一直保持着密切的技术交流,并且得到这些公司对该技术的认可,此外BP也意识到本技术的专利独特性,已经和我们签订了技术评估协议(BP Reference: BPI/PAT/EDK/50487),目前已完成评估工作,对清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)的基础研究和工程实践给与很高评价。

清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)是在消化吸收国外水煤浆气化技术的基础上自主创新,具有国外成熟技术运行稳定的基本性能,又有自己独特的创新点。采用该技术的丰喜肥业集团气化装置(20万吨/年甲醇气头)自2006年1月23日首次化工投料至今,年运转率达到94%,年负荷率达到120%,创造了国内水煤浆气化装置运行的好成绩。

由于氧气分级供给,气化炉主烧嘴给氧量与反应需氧化学当量脱离约束,减少了主烧嘴的氧化负荷,改善了主烧嘴的工作环境,延长了其运行周期,工程实践中最长运行周期已达到106天;由于氧气分级供给,比不分级气化炉轴向温度均衡,长径比可加大,同样直径气

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化炉的生产能力大于国内外其它水煤浆气化技术的气化炉;由于氧气分级供给,改善了炉内的温度场,提高了炉内的平均气化温度,使有效气体成份提高1~2%;由于炉内高温区在二次进氧的范围内,平均炉温高,出渣区域接近高温区域,扩大了清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)煤种的适应性。在丰喜肥业的气化装置上已达到的指标是:气化炉测量温度低于进料煤灰熔点100℃(实际高温区温度高于灰熔点,但无法测量),这一点十分重要:以耐火材料为防护的气化炉一般耐受温度可达到1300℃,清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)就可以使用灰熔点为1400℃的煤作为气化原料,大大扩展了煤种的适应性。

1.6气化炉的能力匹配

下面列出几种不同炉型,采用清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技

术)与采用传统水煤浆技术硬件投资相近,但是能力范围却有不同。

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