煤气化工艺(5)

2019-05-26 22:57

惠生公司是一个集生产与设计、技术于一身的公司,自身拥有煤气化工厂,并完成了煤气化工厂的设计和总承包工作,清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)能被惠生公司选中,用于自建的内蒙180万吨/年甲醇(一期60万吨/年)工程中。

大唐呼伦贝尔化肥公司采用褐煤气化原料,充分显示了清华炉的技术集成优势。

山西丰喜水冷壁气化炉将可采用无烟煤作为原料,使清华炉的原料覆盖范围大大超过国内外同类技术的水平。

2.3采用清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)的四大优势

2.3.1具有独立自主知识产权

我们(以清华大学为主)自主完成了清华炉(非熔渣—熔渣分级

气化技术)的数学模型,冷态试验,热态一米炉试验;新技术与国内外已投产和将要投产的8种技术:GE、Shell、GSP、Prenflo、多喷嘴对置气化, E-Gas、航天炉、两段干粉气化不同,这8种技术的氧气均未分级,只有清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)分级给氧;清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)已取得了国家专利 ZL 02235127.2、ZL 03279783.4、ZL 2006101140391。采用清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)在知识产权问题上无后顾之忧。

2.3.2水煤浆气化工艺成熟,成功的工业实践多

清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)结合立式旋风炉理念并消

化吸收国外传统水煤浆气化技术,给料方式简洁、稳定;系统压力易于提高;配套技术成熟。正因为有这些优势,清华炉(非熔渣—熔渣

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分级气化技术)的第一个工程项目就取得了生产平稳,投产三年来取得了年运转率达94%,年负荷率达120%的好成绩。这个业绩表明,传统水煤浆气化技术工业实践已经为清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)的工业应用开辟了低风险的坦途。

2.3.3以清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)为核心的经济型分级气流床气化技术是企业技术改造的最优选择

以清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)为核心的经济型分级气

流床气化技术是一个全新的技术集成,包括:高浓度水煤浆制备、二次给氧气化室、雾化激冷室、集中排渣技术、高效洗气塔、高压灰水能量回收技术、灰水系统真空控制技术、闪蒸汽回收利用技术。 技术集成的基础是三结合的技术开发团队,以及这个团队在技术创新中所建立的三个基点:实事求是的设备国产化体系;全系统优化的工艺流程;科学高效的项目建设机制。与同类技术相比,以清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)为核心的经济型分级气流床气化技术整体可节约投资20%。由于清华炉(非熔渣—熔渣分级气化技术)自身特点,降低了主喷嘴氧化强度,延长了主喷嘴的使用寿命。工业实践已经证明,采用经济型分级气流床气化技术运行周期更长,系统更为安全、平稳。

2.3.4不断创新,清华炉(非熔渣-熔渣分级气化技术)可持续发展

①水冷壁的研究

为了改善煤种的适应性,扩宽气化煤在灰熔点方面的要求,就必

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须进一步提高炉温。在这方面,采用膜式水冷壁是一个比较好的选择。我们与热工行业的专家紧密结合,工作进展十分顺利,预计丰喜肥业三期工程中采用的膜式水冷壁气化炉2010年底可投入运行。

②干粉进料的研究

经典的干粉进料方式需充分干燥,分仓加压,这种方式是切实可

行的,但过程过于复杂,且能耗高、测控难度大,影响装置运行的稳定性。我们开展干粉泵送的研究,并就干粉泵申请了专利,希望走出一条新路。

③新废热锅炉流程研究

煤气化应用于发电行业,废热锅炉流程优于激冷流程。我们申请

了专利,并设计了全新的废热锅炉流程,将在“国家IGCC和煤气化中心”中建设日投煤量25吨的实验装置。新废热锅炉流程将比较彻底地解决气流床气化炉出口气体的高温与废热锅炉耐高温材料选择的矛盾。

④褐煤改性研究

在中国已探明储量的煤炭资源中,褐煤所占比例达15%以上。为

提高褐煤的使用价值,我们申请了专利,并设计了针对褐煤的连续法高压中温改性流程。希望此项研究能在环境友好条件下做好褐煤改性工作。

对水煤浆加压气化工艺技术的浅述

1、水煤浆加压气化工艺技术的现状

水煤浆加压气化是美国德士古公司开发并应用于工业化生产的。

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国外已建成投产的装置有16套,45台气化炉。国内已建成投产的装置有28套,81台气化炉;正在建设,设计的装置还有14套,41台气化炉。这些已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、一氧化碳、燃料气、联合循环发电,各装置自建成投产后,一直连续稳定、长周期运行。该工艺技术的专利许可证费已有大幅度降低,装备国产化率已达90%以上,由于国产化率高,装置投资相应低。一套投煤量500t/d,气化压力为4.0MPa的气化炉系统投资约7000万元。一套投煤量1000t/d,气化压力为4.0Mpa的气化炉系统投资约11000万元。一套投煤量750t/d,气化压力为6.5MPa的气化炉系统投资约9000万元。

近年来国内有关大专院校和科研单位开发了具有自主知识产权的水煤浆气化工艺技术。华东理工大学开发的多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术,西北化工研究院开发的多元料浆加压气化技术,都各有其特点。

2、缺点及优点

(1)水煤气化对煤质的适应性较广。烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。气化温度一般比在还原性气氛下的灰熔点T4高50~100℃,由于耐火砖衬里承受高温抗渣的限制,一般要求煤的灰熔点在还原性气氛下T4<1300 ℃。气化温度下的煤灰粘度要求在25~40Pa.s之间,且变化平稳。对较高灰熔点的煤,也可以采用高灰熔点煤与低灰熔点煤混配煤或加石灰石作助熔剂以降低灰熔点的办法来解决。

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原料煤中氯、氟等卤素低一些比较好,否则在气化及后续系统的设备、管道选材上需特别注意。

原料煤的成浆性必须作实验室试验,成浆性好的煤,其煤浆流动性能好,气化用的氧气消耗少。要求制成水煤浆的煤浆浓度在60%以上。影响制成高浓度水煤浆的一个重要因素是原料煤的内在水分,要求内在水分低于10%,否则制不成高浓度的水煤浆。西北化工研究院曾对兖矿南屯煤矿洗煤厂的煤泥可以制成符合加压气化的水煤浆,这样便可以降低生产成本。原料煤的可磨性指数(HGI)要高,原料煤容易磨细,磨煤消耗的功率就少,成浆性能好。

原料煤中灰分含量要低,一般煤中灰分含量从20%降至6%,可节省煤耗5%左右,氧耗10%左右。有的厂已采用煤灰含量低的洗煤作原料,效果比较好。

(2)气化压力从2.5到8.5MPa皆有工业性生产装置在稳定长周期运行。采用6.5MPa气化有利于采用甲醇等压合成工艺,采用8.5MPa气化有利于用采用氨等压合成工艺,以降低能耗,节省投资。 (3)气化系统的热利用,有两种形式,一种是废热锅炉型,可回收煤气中的热量副产高压蒸汽,适用于联合循环发电;另一种是水激冷型,可制得水气比高达1.4的合成气,满足后续工序一氧化碳 变换的需要,变换工序不需要外供蒸汽。

适用于煤制合成氨、氢气、甲醇等化工产品。

(4)气化炉生产能力比较大,目前最大的气化炉日投煤量为2000t,国内最大的气化炉日投煤量为1000t,直径Φ3200mm。

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