水煤浆气化技术

水煤浆气化技术（精选8篇）

水煤浆气化技术 篇1

水煤浆气流床气化是指煤或石油焦等固体碳氢化合物以水煤浆或水炭浆的形式与气化剂 (高纯度的氧气及空气) 一起通过喷嘴, 气化剂高速喷出与煤浆并流混合雾化, 在气化炉内衬有耐火材料的反应室中进行火焰型非催化部分氧化反应的工艺过程。具有代表性的工艺技术有水煤浆加压气化技术、两段式水煤浆气化技术和多喷嘴煤浆气化技术。它们当中以水煤浆加压气化技术开发最早、在世界范围内的工业化应用最为广泛。就德士古水煤浆气化中的化学反应原理及生产中的影响因素进行论述。

1 气化炉内的反应

德士古水煤浆加压气化属气流床气化。浓度为60%~70%的水煤浆和99.6%的氧气, 通过德士古烧嘴混合后喷射雾化进入气化炉发生部分氧化反应, 生成以CO和H2为有效组分的粗合成气。在气化炉内的反应一般认为是由煤的裂解和挥发份的燃烧及气化反应三部分组成。

煤的裂解反应如下:

挥发分与高浓度的氧完全燃烧后, 煤气中只含有少量的甲烷 (一般在0.1%以下) , 而不含焦油、酚、高级烃等可凝聚产物。

煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃烧反应, 生成CO、CO2等气体, 放出反应热;另一方面, 煤焦、又和水蒸汽、CO2等发生化学反应, 生成CO、H2。

煤的燃烧反应:

气化过程的基本反应即部分氧化反应的代表式是:

经过前面所述的反应, 气化炉中的氧气已完全消耗, 这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、二氧化碳发生的气化反应, 生成CO和H2。

2 主要影响因素及生产工艺条件的选择

2.1 煤质

煤的性质对气化过程有很大的影响。随着气化工艺选取的不同, 煤品质的要求也不尽相同。主要从煤中的总水分、煤中的固定炭、煤中的挥发物、煤中的灰分以及煤的热值等方面进行分析。

煤的总水分包括外水和内水。外水对德士古煤气化没有影响, 但如果波动太大对煤浆浓度有一定影响, 而且会增加运输成本, 应尽量降低。而煤的内水是煤的结合水, 以吸附态和化合态形式存在于煤中。内水是影响成浆性能的关键因素, 内水越高成浆性能越差, 制备的煤浆浓度越低, 对气化时的有效气体含量、氧气的消耗和高负荷运行均不利。

煤的固定碳与可挥发物之比称为燃料比。当煤化程度增加时它也显著增加。煤中的挥发分高有利于煤的气化和碳转化率的提高, 但是挥发分太高的煤种容易自燃, 给储煤带来一定麻烦。

煤中的灰分由于升温、熔化及转化要消耗煤在氧化反应中所产生的反应热, 所以灰分含有率越高, 煤的总发热量就越低, 煤化特性也较差。同时, 灰分含量的增高, 不仅会增加废渣的外运量, 而且会增加渣对耐火砖的侵蚀与磨损, 还会使生产系统黑水中的固体含量增高, 加重黑水对管道、阀门、设备的磨损, 也容易造成结垢堵塞现象, 因此应尽量选用低灰分的煤种, 以保证气化运行的经济性。

典型的灰渣组成见表1, 在日常煤灰及典型的灰渣中, 其Si O2、Al2O3、Ca O和Fe2O3的组成约占灰分组成的90%~95%, 它们的含量的相对变化对灰熔点影响极大, 因此许多学者常用四元体系Si O2-Al2O3-Ca O-Fe2O3来研究灰的黏温特性。

单位:% (质量分数)

一般认为, 灰分中Fe2O3、Ca O、Mg O的含量越多, 灰熔点越低;Si O2、Al2O3含量越高, 灰熔点越高。

对于灰熔点高于1400℃的煤则需要使用助溶剂, 以降低煤的灰熔点。助溶剂的种类及用量要根据煤种的特性确定, 一般选用氧化钙 (石灰石) 或氧化铁作为助溶剂。加入助溶剂后气化温度的降低将使单位产气量和冷煤气效率提高、氧耗明显降低, 但同时也会使碳转化率稍有降低, 排渣量加大, 过量加入石灰石还会使系统结垢加剧。

除了以上影响因素外, 煤的发热量即热值, 也是煤的主要性能指标之一, 其值与煤的可燃组分有关, 热值越高每千克煤生产有效气量就越大。

2.2 水煤浆的性质及浓度

煤浆浓度是德士古气化法极为重要的工艺参数。对煤浆的输送来说, 因为煤浆泵的启动对煤浆的临界黏度有一定的要求, 一般水煤浆黏度控制在1Pa·s左右。煤浆的流变性质, 是选用输送煤浆管径的重要依据, 同时煤浆的流变性能又与煤种、煤粉的细度、含固量、添加剂种类及浓度等参数有关。

在水煤浆制备过程中, 通过加入木质素磺酸钠、腐植酸钠、硅酸钠或造纸废液等添加剂来调节水煤浆的粘度、流动性和稳定性。因为所加入的添加剂具有提高煤粒的亲水性作用, 使煤粒表面形成一层水膜, 从而容易引起相对运动, 提高煤浆的流动性。但是添加剂的加入往往会影响煤浆的稳定性, 在实际制备过程中, 有时添加两种添加剂, 能同时兼顾降低粘度和保持稳定性的双重目的。由于水煤浆粘度及各种流变特性与煤种有密切的关系, 在确定选用何种添加剂前, 必须根据具体煤种通过试验方可选定。

在较低的气化温度下, 增加煤浆浓度, 可以提高气化效率。一般煤粒度愈细, 煤浆浓度愈高, 碳转化率或气化效率愈高, 但是也会引起煤浆黏度剧增, 给气化炉加料带来困难。因此, 不同的煤种都有一个最佳粒度和浓度, 需预先进行实验选择。

综合以上各种因素, 当添加剂选择为木质素磺酸铵时, 水煤浆浓度一般控制在60%~65%。

2.3 氧煤比

氧煤比即气化1kg干煤所用氧气的标准立方米数, 单位为Nm3/kg干煤。氧煤比对碳转化率、冷煤气效率、煤气中CO2含量, 产气率均有影响。

随着氧煤比增加, 燃烧反应所产生的热量成为吸热反应所必需的热量, 碳转化率显著上升, 当氧煤比增加到一定值后, 曲线转化率趋于平缓, 冷煤气效率增加。冷煤气效率是指煤气化后煤气中可燃烧的含碳气体中的碳与煤气中总碳量之比, 当氧煤比高到一定值时, 冷煤气效率反而下降, 这是因为氧煤比过高, 一部分碳完全氧化生成二氧化碳, 使煤气中的有效成份降低。同时煤气中氢气被燃烧成水后产气率也开始下降。

从氧煤比与比煤耗之间的关系考虑, 两者之间有一个先降后升的过程。这是因为氧煤比越大, 产生有效气就越多, 但到一定值后, 反而将有效气氧化成无用的组分, 因此需要用来生成有效气的氧气和原料煤就越多, 于是氧煤比和比煤耗都增加。

根据水煤浆部分氧化反应可知, 理论上氧原子数等于碳原子数即氧碳比应该为1.0。因此, 实际生产中的氧煤比为1.0左右较为合适。

2.4 气化压力

水煤浆气化反应是体积增大的反应, 提高压力对化学反应的平衡不利, 但是, 目前工业上普遍采用加压操作, 其原因是:

提高压力, 可以增加反应物浓度, 加快反应速度, 从而降低生成气中甲烷的含量, 提高气化效率。采用加压气化, 喷嘴雾化效果好, 有利于降低气体中甲烷的含量和提高碳的转化率, 提高有效的气产率。由于加压气化, 气体体积缩小, 气化炉容积不变时气化炉生产强度提高, 同时生产出的煤气压力高, 大大减小压缩煤气时的动力消耗。

需要说明的是虽然加压气化对碳与水蒸汽、碳与二氧化碳、甲烷水蒸汽转化等体积增大反应的化学平衡均不利, 但对气化影响最大的逆变换反应则无影响。

由于气化压力的提高, 对设备的材料及制造要求更严格, 因此选择气化压力需从生产的技术经济效果进行综合考虑。目前, 水煤浆加压气化依据其不同的工艺流程, 所选择的压力范围为2.7~8.5MPa。

2.5 气化温度

煤、甲烷、碳与水蒸气、二氧化碳的气化反应均为吸热反应, 气化反应温度高, 有利于这些反应的进行。若维持高炉温, 则须提高氧煤比。氧用量增加, 氧耗增大, 冷煤气效率下降。因而, 气化反应温度不能过高。气化反应温度过低, 则影响液态排渣。气化温度选择的原则是保证液态排渣的前提下, 尽可能维持较低的操作温度。最适宜的操作温度是使液态灰渣的黏度低于250MPa·S的温度。由于煤灰的熔点和灰渣黏温特性不同, 操作温度也不相同, 工业生产中, 气化温度一般控制在1300~1500℃。

2.6 气化时间

固体的气化速率要比油气化慢的多, 因此, 煤气化所需时间要比油气化长, 一般为油气化时间的1.5~2倍。水煤浆在德士古炉内的气化时间一般为3~10s之间, 它取决于煤的颗粒度、活性以及气化温度和压力。

摘要：随着中国煤炭工业产业结构调整和对循环经济及环境保护的日益重视, 开展煤化工提高煤炭资源洁净高效利用, 是煤炭工业延伸产业链的主要方向和途径。煤气化是重要的煤化工基础技术, 广泛应用于甲醇、氮肥等化工生产中。对水煤浆气流层加压气化技术、生产原理及工艺条件的选择进行了充分的论证。

关键词：水煤浆,德士古,气化过程,影响因素,氧煤比,气化效率

参考文献

[1]陈五平.无机化工工艺上册[M].北京:化学工业出版社, 2000.

[2]田铁牛.化学工艺[M].北京:化学工业出版社, 2002.

[3]朱宝轩, 霍琪.化工工艺基础[M].北京:化学工业出版社, 2004.

水煤浆气化技术 篇2

一、接班时必须做到

1.按规定穿戴劳动保护用品，持有效证件上岗。

2.提前做好接班前的预检工作。

3.按时参加交接班会，听取上班生产情况，接受本班工作安排。

4.履行接班手续，在交接班记录本上签名。

二、工作前必须做到

1.确认系统生产状况、设备运行情况。

2.确认工艺运行、指标执行情况。

三、工作中必须做到

1.各项记录填写及时、认真、仿宋。

2.严格执行控制室、调度室、车间下达的各项指令，做到令行禁止。

3.佩戴对讲机、报警仪、耳塞等用品，按时巡检并排查隐患。

4.检查现场设备运行状况，及时调优，消除系统跑、冒、滴、漏。

四、工作后必须做到

1.认真填写有关记录。

2.做好清洁文明工作。

五、交班时必须做到

1.交本班生产情况和任务完成情况。

2.交机电设备、仪表运行和使用情况。

3.交不安全因素采取的预防措施和事故处理情况。

4.交工艺指标执行情况、有关指示和注意事项。

5.交消防和防护器材完好情况。

6.履行交接班手续并签名。

六、岗位必知知识

1.重点控制指标

序号项目指标

1煤浆浓度≥59%－61%(Wt)

2粗合成气有效成份（CO＋H2）≥78%(V/V)

3碳洗塔粗煤气出口压力≤6.5MPa(G)

4变换炉热点温度≤470℃

5变换工段出口CO含量17－26%(V/V)

2.氧气助燃、氮气窒息危险，防止有毒有害介质危险。

3.气化界区主要毒物为CO气体，车间空气CO卫生标准为≤30 mg/m3。

4.区主要毒物为H2S气体，车间空气H2S卫生标准为≤10 mg/m3。

5.掌握本岗位的工艺联锁设置情况。

6.掌握煤磨机的（开、停车）步骤以及正常运行的各项监控指标。

7.干粉灭火器使用步骤：一拔（拔下保险销）、二握（握紧喷嘴）、三压（捏紧压把）、四对准（对准火焰根部扫射）。

水煤浆气化技术的发展及应用选择 篇3

煤炭是世界上分布最广储量最多的化石能源, 是世界经济和社会发展的重要动力支柱, 在未来几十年内, 煤炭将仍是世界主要能源之一, 煤炭是21世纪中国经济快速发展的重要支柱, 占有不可取代的地位。我国在煤炭综合利用中存在着方法单一、利用效率低、污染严重等问题, 这对环境保护和经济社会的可持续发展产生了巨大威胁[1,2,3]。因此, 积极发展洁净煤技术, 从而解决中国油气短缺等能源安全问题, 满足国民经济发展对能源的需求, 对中国经济社会的可持续发展具有十分重要的意义。

1 煤气化原理及发展趋势

1.1 煤气化的原理

煤的气化反应是指气化剂 (空气、水蒸气、富氧空气、工业氧气以及其相应混合物等) 与碳质原料之间以及反应产物与原料、反应产物之间的化学反应。在气化炉内, 煤炭要经历干燥、热解、气化和燃烧过程[5]。

1.1 湿煤中水分蒸发的过程:

1.2 热解 (干馏) 是煤受热后自身发生的一系列物理化学变化过程。一般来讲, 热解的形式为: :CO2, CO, CH4, H2O, H2, NH3, H2S) +焦油+焦炭

1.3 气化与燃烧过程。仅考虑煤的主要元素碳的反应, 这些反应如下:

需要指出的是, 以上所列诸反应为煤气化和燃烧过程的基本化学反应, 不同过程可由上述或其中部分反应以串联或平行的方式组合而成。

1.2 煤气化技术的发展趋势

现代煤炭气化技术发展趋势如下[4]:

1.2.1 气化压力向高压发展。气化压力由常压、低压 (<1.0MPa) 向高压 (2.0-8.5MPa) 气化发展, 从而提高气化效率、碳转化率和气化炉能力。

1.2.2 气化炉能力向大型化发展。大型化便于实现自动控制和优化操作, 降低能耗和操作费用。

1.2.3 气化温度向高温发展。气化温度高, 煤中有机物质分解气化, 消除或减少环境污染, 对煤种适应性广。

1.2.4 不断开发新的气化技术和新型气化炉, 提高碳转化率和煤气质量, 降低建设投资。目前碳转化率高达98%-99%, 煤气中含CO+H2达到80%-90%。

1.2.5 现代煤气化技术与其他先进技术联合应用。

1.2.6 煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相结合, 实现环境友好, 减少污染。

2 水煤浆气化装置

煤气化技术是煤化工系统的关键单元。目前在国内推广的煤气化技术, 我国自主开发技术和国外技术总共有10多种[5]。按气化类炉型分, 主要有固定床、流化床、气流床三种。气流床气化技术具有较大的煤种与粒度适应性和更优良的技术性能, 且工艺成熟稳定, 是煤基大容量、高效洁净的燃气与合成气制备的首选技术。

Texaco (德士古) 水煤浆气化技术

20世纪50年代初期, 美国德士古公司在重油部分氧化气化基础上, 成功开发了德士古水煤浆加压气化技术。该技术中, 将原料煤、水及添加剂等送入磨机磨成水煤浆, 由高压煤浆泵送入气化炉喷嘴, 采用炉顶单喷的进料形式, 粗煤气和熔融的液渣从排渣口排出。

Destec (E-Gas/DOW) 水煤浆气化技术

Destec (E-Gas) 煤气化工艺原称DOW煤气化工艺, 是在德士古煤气化工艺基础上发展的二段式煤气化工艺, 是由美国DOW化学公司于1973年开发的, 1987年成功应用于商业性的热电厂。道水煤浆气化炉分为两段, 下部一段为卧式炉, 水煤浆经预热以后和氧气同时由两端喷射入炉, 进行部分燃烧反应, 产生的高温气体进入上部第二段立式炉, 在立式炉底部靠近卧式炉部位喷入水煤浆, 利用一段炉产生的粗煤气显热来产生额外的合成气, 降低了氧耗和煤耗。

多喷嘴对置式水煤浆气化技术

多喷嘴对置式水煤浆气化技术由华东理工大学、充矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司于“九五”期间联合开发, 具有完全的自主知识产权。在多喷嘴对置水煤浆气化技术中, 水煤浆经隔膜泵加压, 通过4个对称布置在气化炉气化室中上部同一水平面的工艺喷嘴, 与氧气一起对喷进入气化炉。气化炉出口位于气化炉底部, 高温合成气与熔融灰清一起离开气化室进入激冷室进行降温和分离。多喷嘴对置式水煤浆气化炉与Texaco气化炉相比, 炉内流场分布更为合理, 湍流混合强度有所增加, 混合效果变好。中试研究的结果显示:合成气中的有效气成分达83%, 比相同条件下的Texaco水煤浆气化装置高1.5%-2%;碳转化率>98%, 比Texaco水煤浆气化装置高2%-3%;比煤耗、比氧耗比Texaco水煤浆气化工艺低7%。

水煤浆水冷壁气化技术

水煤浆水冷壁气化技术是在清华大学、北京达立科公司和山西阳煤丰喜集团合作开发的“非熔渣-熔渣分级气化技术”基础上进行的技术改进和创新, 是我国具有自主知识产权的创新技术。2011年水煤浆水冷壁气化炉在山西阳煤丰喜肥业集团首次投料成功, 标志着我国自主研发的水煤浆水冷壁气化技术跻身世界先进行列, 为大型煤化工企业的煤气化技术提供了新的选型。

作为清洁能源利用技术, 水煤浆水冷壁气化技术解决了长期来煤炭利用过程中的环境污染问题和多煤种的选用问题, 从而为后石油时代的来临做了相当实际的技术准备。但企业在进行煤气化技术改造时不能盲目, 要全面考虑问题。水冷壁炉只适合灰熔点高于1300℃的煤, 这样的煤制浆性能才好。

3 气化技术选择

Texaco气化技术的主要优点:对煤种适应性比较宽;单炉生产能力大;煤气质量好;甲烷含量低。主要缺点:烧嘴运行周期短, 由于水煤浆在较高线速下 (约30m/s) 对金属材质的冲刷腐蚀, 水煤浆气化喷嘴常面临喷口磨损问题;炉衬采用耐火砖存在成本高、寿命短的问题。

Destec气化炉适合于生产燃料气而不适合于生产合成气。主要缺点:二次水煤浆停留时间短, 碳转化率较低;设有一个庞大的分离器, 以分离一次煤气中携带灰渣与二次煤浆的灰渣与残炭。

多喷嘴对置式水煤浆气化炉虽然有有效气氛高、炭转化率高, 比煤耗、比氧耗低等优点, 但也存在着不足之处, 如:回流区过小、气化炉对负荷调节的适应性较差等。

水冷壁气化炉最大的优势, 就是扩展了水煤浆气化炉的煤种适应性, 对灰熔点超过1350℃的煤也能使用水煤浆气化技术, 但水冷壁炉与热壁炉仍各有千秋。热壁炉有保温材料, 其保温性能好, 外部热损失小, 转入煤气中的热量更多, 冷煤气效率会更高。因此, 对于高活性、低灰分的煤, 仍应考虑热壁炉。

4 结束语

每种技术都有自己的优点, 也有自己的缺点, 各水煤浆气化技术孰优孰劣, 很难有定论。煤本身具有复杂性和特殊性, 因此煤气化过程中存在许多无法克服的矛盾, 如:追求煤转化能效率高, 则气化温度要低, 但煤结构中存在大量苯环, 这些苯环需高温打破, 高温意味着高能耗, 同时需要空分装置提供纯氧, 因此会带来投资高、热损失大、能效低等问题, 这些问题都是由煤的特性决定的。针对解决单一问题、追求单向指标而开发的技术, 很容易误导煤化工企业, 这些技术往往强调其单项指标, 而割裂了整体性, 误导企业对技术的选取和对煤气化技术的认识。

参考文献

[1]陈俊峰.煤气化技术的发展现状及研究进展[J].广州化工, 2012.40 (5) :31-33.

[2]吕玉坤, 豆中州, 赵锴.整体煤气化联合循环 (ICCC) 发电技术发展与前景[J].应用能源技术, 2010 (10) :36-39.

[3]武利军, 周静, 刘璐等.煤气化技术进展[J].洁净煤技术, 2002.8 (1) :31-34.

[4]许世森等.大规模煤气化技术[M].北京:化学工业出版社, 2006, 1.

水煤浆气化技术 篇4

关键词：气化,工艺烧嘴,工艺

1 前言

我国是一个“富煤、贫油、少气”的国家, 这样的能源特点决定了我国需要充分利用煤炭资源优势, 大力发展现在煤化工。而煤气化装置是整个煤化工企业的一个核心装置。目前我国已投产和在建的气化炉多达近200台, 而其中主要使用的德士古水煤浆加压气化技术。

水煤浆加压气化装置长周期安全运行对企业有着重要的意义, 但是由于工艺烧嘴的使用寿命多在100天作用, 最好的运行周期也仅仅只有140天。因此在生产过程中不可避免的要频繁更换烧嘴, 因此烧嘴的更换速度特别对于企业的长周期平稳运行有重要的意义。

本文以某采用GE水煤浆加压气化技术的60万吨/年甲醇项目的为例, 说明如何设置烧嘴管口方位以及周围管道布置以满足快速更换烧嘴的需要。

2 工艺烧嘴更换原理

在气化炉开车投料之前, 需要用预热烧嘴替换工艺烧嘴对气化炉进行升温。当气化炉内温度达到1000~1200℃后, 需要对气化炉烧嘴进行更换, 首先将预热烧嘴卸下用其中设备吊出气化炉顶部, 其次用起重设备将工艺烧嘴吊装入气化炉顶部后与气化炉顶部法兰安装, 然后待工艺烧嘴安装完毕后开始连接相应的氧气、煤浆和烧嘴冷却水管道。在更换烧嘴的过程中, 由于气化炉炉温温降非常快, 因此更换烧嘴时间的必须尽量的短, 如果气化炉炉温将至1000℃以下, 则需要重新用预热烧嘴对气化炉经行升温。

3 工艺烧嘴管口方位的设置

工艺烧嘴共有5个管口, 从上到下依次为中心氧气进口、水煤浆进口、外环氧进口、烧嘴冷却水进口和烧嘴冷却水出口。在更换烧嘴的时候, 气化炉燃烧室的温度约为1000~1200℃, 为了保护工艺烧嘴, 在工艺烧嘴吊装、安装过程中需要用金属软管连接烧嘴冷却水系统, 如图1。而工艺烧嘴本身只有1000kg, 而所连接金属软管的重量相对与烧嘴本身, 重量约为烧嘴的50%。而在吊装烧嘴为必须保证烧嘴左右平衡, 因此必须将烧嘴冷却水进出口成180°对称布置。另外由于烧嘴冷却水盘管有一段是深入气化炉内 (如图2) 因此烧嘴的必须竖直向上抬起一段高度后才能左右移动, 而烧嘴冷却水进口管口均连接有阀门, 因此烧嘴冷水进出口与中心氧气进口、水煤浆进口、外环氧进口的方位必须成一定角度。否则由于与中心氧气进口、水煤浆进口、外环氧进口所连接管道均为已经安装固定, 如果管口设置不合理, 则烧嘴冷却水进出口阀门与中心氧气进口、水煤浆进口、外环氧进口所连接管道相碰, 烧嘴无法正常取出。

由于要气化炉工作温度一般为1350℃, 而工艺烧嘴与气化炉连接处一般为法兰连接。为了防止工艺烧嘴在工作温度下因受到热膨胀导致可拆连接处泄露, 因此要对工艺烧嘴经行热太紧固处理。由于连接的法兰等级较高, 不好拆卸。因此在设置管口方位时需要尽可能多的给操作工留出很大的操作空间以满足拆装需要。

4 工艺烧嘴连接管道的设置

在用预热烧嘴对气化炉进行预热时, 气化炉炉内温度由室温升至1000~1200℃, 气化炉炉壁温度由室温上升至240~250℃。由于金属有膨胀, 因此气化炉整体从底部支座出开始向上膨胀, 当更换好工艺烧嘴时, 工艺烧嘴管口相对于冷态安装时已经向上膨胀了40~50mm。如果在初始安装的时没有考虑气化炉整体的热膨胀, 那么当在热态安装好工艺烧嘴后, 工艺烧嘴与煤浆、氧气、烧嘴冷却水管道均无法连接。特别是工艺烧嘴所接的煤浆和外环氧管道法兰等级均为900LB, 管径均在DN100以上, 即使现场能强行安装, 也会对烧嘴管口造成损坏, 还可能出现法兰处泄露的情况。因此在设计时, 需要根据气化炉的支撑高度计算出工艺烧嘴安装后的管口热膨胀值。在设计管道时, 提前将与工艺烧嘴连接管道的标高设计成热态安装的标高。而且初始安装时, 上述管道与工艺烧嘴之间不先连接。

当气化炉停炉时, 此时由于工艺烧嘴已经与气化炉用螺栓连接。因此当气化炉由工作温度降至室温, 其炉壁温度也由240~250℃下降至室温时, 气化炉整体带动工艺烧嘴以及其所连接管道会有竖直向下约40~50mm的位移。为了保护工艺烧嘴管口不泄露, 需要在与工艺烧嘴所连接的管道上设置弹簧支架, 以保证与工艺烧嘴连接管道与气化炉一起位移。

本项目工艺烧嘴的烧嘴冷却水进出管口为DN40、900LB, 并且从图2可以看出, 烧嘴冷却水进出管口仅仅只是由一小段DN40管道提供管口刚性, 从手册中可以查出, 该管口的许用弯矩仅仅为1.0125KN/M。而在实际更换烧嘴的过程中, 为了保护烧嘴为了保护工艺烧嘴在工艺烧嘴安装过程中需要用金属软管连接烧嘴冷却水系统。因此在吊装烧嘴时需要连同三通阀一起吊装, 如果三通阀离工艺烧嘴过远, 由于三通阀本身重量超过烧嘴冷却进出口管口所能承受的最大弯矩, 在实际吊装过程中就会将工艺烧嘴进出口压弯 (如图3) 。从图3中可以看出工艺烧嘴的烧嘴冷却水进出口仅仅只有用一个角钢支撑, 而三通阀门距离工艺烧嘴较远, 在整体吊装时烧嘴冷却水进出管口被三通阀门压弯造成对工艺烧嘴的损坏, 从而造成气化炉停车。因此在设计烧嘴冷却水进出口管道时, 需要将三通阀设置在距离烧嘴的最近处。

5 结束语

通过对上述问题的改进, 可以更加方便的更换烧嘴, 不仅可以确保气化炉的一次投料成功, 而且可以保护烧嘴的正常工作, 以保证气化工段长期平稳的运行。

参考文献

[1]化工工艺设计手册.第四版.中国石化集团上海工程有限公司.北京:化学工业出版社, 2009.6372~373.

水煤浆气化技术 篇5

1 我国水煤浆加压气化技术在工业中的应用

(1) GE水煤浆加压气化技术美国Texaco公司首先研发了气流床煤气化装置, 此装置的原料为水煤浆、以加压气化剂作为氧, 在1993年兖矿鲁引进了水煤浆加压气化演示装置。在气化炉顶一共配置了混式和内旋式两种喷嘴, 锥底口被耐火砖划分为两个室, 分别是燃烧室、激冷室[1]。溢流床在激冷的过程中, 会出现激冷室液很难把握、激冷环容易被堵等技术缺点, 在具体生成运行过程中, 所有企业都随机应变的进行了技术改变, 基本上解决了上述问题。因为气化工艺只有一个工艺烧嘴, 在单炉进行产气时, 受烧嘴耐用性、负荷弹性调整等因素的影响, 增加了装备和单炉投煤量技术。国外GE单炉的投煤量高达每天两千吨, 国内一天投煤量可达一千吨。在我国自主水煤浆加压气化技术的作用下, 我国暂时不合适引进此项技术。

(2) 四喷嘴对置式水煤浆加压气化技术在炉顶有开工烧嘴一台, 在筒体与拱顶相交的下方均匀布置了四支工艺烧嘴, 产生了撞击流场。使用鼓泡与喷淋床相结合的床型冷却室, 这也是此项技术与GE气化技术的不同之处, 它弥补了GE技术存在这部分的缺点。洗涤冷却室在出口处设置的挡板, 使出口的过流面积增大, 使合成气出口的阻力降低;在出口处设置旋风分离器, 使合成气带风现象减少发生。在GE炉传统设计中, 在冷却室端口处有动力除渣器, 但是效果一直不是很好, 所以在更改过程中被换成静态破渣器, 新的GE炉中, 已经不存在动力除渣器。在我国大型工业演示装置兖矿国泰化工有限公司1150t/d的气化炉中, 有拱顶砖被腐蚀的现象发生, 在气化炉的长径加大之后, 已经不存在这种现象。因为气化炉中的工艺烧嘴将会实现高压煤浆泵错峰运行, 使投煤负荷更容易控制;从大型水煤浆气化的发展方面考虑, 四喷嘴气化炉的负荷, 具有较大的经济规模, 气化系统容易达成工程化关系[2]。此项技术在江苏等大企业应用的过程中, 将技术转让给美国瓦莱罗公司, 这也是国内初次向经济发达国家输送煤气化技术。

2 水煤浆加压气化重要装备

(1) 工艺烧嘴水煤浆气化技术的重点装备就是三流道式工艺烧嘴, 在设计规划和创造过程中尖端技术均在喷嘴上使用。工艺烧嘴的性能会影响含气量、产气量、碳的转化率等, 对工艺烧嘴使用时间造成影响的因素包括喷嘴结构和尺寸构成、喷嘴材料的质量、水煤浆的质量等。喷嘴结构包括预混式、预模式、内旋式三种烧嘴;从喷嘴材质上划分:包括钢制烧嘴、陶瓷烧嘴。选择热障性好、耐磨性能强、质量佳的金属材料, 要在部件上涂合金粉, 可以有效延长喷嘴使用时间。华东理工大学与北京航天动力研究所接踵研发了新型的水煤浆烧嘴与长时间使用的烧嘴技术。在喷嘴制造中使用了耐磨和热障两种材料, 以此使工艺烧嘴可以延长使用;通过优化烧嘴工作、包裹浇注材料、冷却保护壳等, 将创新技术转变成生产力。在技术不断创新的过程中, 烧嘴的运行时间现在可达到150天。

(2) 耐火衬里气化的耐火衬里包含耐火隔热浇注材料、纤维毡、向火高铬面砖等, 其中向火高铬面砖可以与气化介质接触。耐火砖通常情况下为Cr2O3-Al2O3-Zr O2系, 在质量分数中Cr2O3可达85%~89%, 耐火砖的抗渣蚀性非常强, 其中Al2O3可以使砖烧结成型, Zr O2可以使砖的抗热性更高。运行时间越长, 向火面高铬砖就会越薄。产生这种现象的主要原因就是物理冲击、化学的腐蚀等, 向火面高铬砖使用时间还受到气化炉温度影响, 如果持续高温, 耐火砖的所有性能就会降低。水煤浆加压气化可以使高温下的煤种增加适应性, 要应用配煤方式使灰熔融的温度降低, 把握操作温度, 使耐火衬里的使用时间延长[3]。我国早已研发了耐火砖烧结和损毁机理, 其耐火砖的制作水平已居于世界的首位。

3 结语

自水煤浆加压气化技术引进我国以来, 通过技术人员的努力, 突破了装备、技术难题, 开发出一批大型的水煤浆加压气化技术。随着技术的成熟和经验的积累, 我国煤气化技术已经不再受国外的垄断。此项技术被国际所认可, 并被作为大型煤气的主要生产技术。

摘要：本文主要介绍了我国工业化经常使用的四种水煤浆加压气化技术, 简述了水煤浆加压气化技术的主要装备, 研究了水煤浆加压气化技术中的气化炉、工艺烧嘴以及自动控制装置等技术装备, 逐一解决了影响装置运行的问题。

关键词：水煤浆,加压气化,关键技术,装备,进展

参考文献

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水煤浆气化技术 篇6

1 GE水煤浆气化技术系统流程

(1) 制浆系统制浆系统主要用于生产水煤浆。有一定粒度大小的粒煤经称重、计量后进入磨机破碎, 并与水混合, 达到一定粒度标准和水浆比, 形成合格的水煤浆, 送入煤浆泵。同时为了改善煤浆的成浆性, 在研磨过程中, 按照一定比例加入各类添加剂改善煤粒表面性能, 使水煤浆均匀, 从而提高不同煤的成浆性能。

(2) 粗煤气系统水煤浆经低压煤浆泵进入煤浆槽, 然后经高压煤浆泵加压后与高压氧气在德古士烧嘴雾化喷入炉内, 在燃烧室内1400摄氏度的高温下发生复杂的氧化反应气化形成粗煤气及炉渣。生成的粗煤气及炉渣经激冷环和下降管进入激冷室, 进行冷却, 并将粗煤气与炉渣分离。炉渣经冷却后, 由炉底排除;粗煤气经初步冷却后, 仍有较高温度, 并与吸收高热的冷却水形成的水蒸气结合, 形成混合气体, 一起排出气化炉, 进行洗涤、冷却、分离等工序, 将混合气体中的灰、碳粒等固体杂质分离。

(3) 烧嘴冷却系统德古士烧嘴是GE水煤浆气化技术的核心设备。经高压煤浆泵加压的水煤浆与高速氧气在烧嘴中充分混合雾化, 提高气化反映效果。同时为避免烧嘴长期高温下运行导致损坏和故障, 系统建立了一套水冷系统, 保护烧嘴的安全, 并设置了安全联锁控制, 一旦烧嘴故障, 系统则进行紧急停车。

(4) 锁斗系统炉底的炉渣, 首先进行破碎。为了保证生产的连续系, GE水煤浆气化技术, 采用锁斗系统通过设置自动循环控制系统, 定期收集炉渣。同时, 锁斗系统采用隔离法进行排渣。通过将气化炉隔离, 先进行收渣、隔离封闭、减压清洗、排渣、充压、解除隔离封闭, 每个循环半小时, 通过此法循环, 保证了气化炉的连续运行和持续排渣。

(5) 水处理系统由于激冷过程中需要利用到大量的水, 并产生含固量较高的废水。为避免系统在运行中产生的废水较多造成污染和浪费, 循环和水处理系统是不可或缺的。系统运行产生的废水经闪蒸、沉降等过程将固体物质分离出去, 将水回收循环利用。

2 GE水煤浆气化技术特点

(1) 煤种容纳性强GE水煤浆气化理论上接受各种煤种作为燃料, 其中含水、含硫、含灰较高的煤种均可以使用, 同时可以接受粘结性较高的煤种。由于原料煤进入磨机研磨制浆前经过破碎机破碎, 因此对煤种的粒度也不受限制。

(2) 碳转化率高GE水煤浆气化技术, 通过制浆系统的制浆作用、德士古烧嘴的雾化作用, 提高初煤转换成粗煤气的气化的效率, 提高煤的燃烧效率, 在炉内历经多次化学反应, 将煤中的碳转换成二氧化碳的反应, 有效的将煤中的碳进行利用。碳综合转化率一般可达93%左右。

(3) 热量回收率高GE水煤浆气化反应时, 首先煤粉裂解释放出挥发成分, 并在高温高氧下迅速燃烧, 释放大量热, 然后焦油等物质一方面燃烧形成一氧化碳、二氧化碳等气体, 另一方面与水蒸气反应形成氢气等可燃气。此过程既是吸热反应又是放热反应。充分利用了热量。同时, 由于GE水煤浆气化反应温度高 (1400度左右) 、压力大 (2.0~8.5MPa) , 经气化炉形成的粗煤气在经过激冷室后形成的高温、高压的粗煤气, 经激冷降温, 将热量传递给激冷水, 其中的热量, 具有较高的回收利用价值。可以充分利用其高温特性用于联合发电及供热取暖。

(4) 污染物排放少、水循环利用率高由于GE水煤浆化技术在高温下进行, 将焦油、酚等大分子烃类经二次高温燃烧反应, 转化成可利用的燃料, 减少了排放的废气中的有害物质。气化过程中, 由于在高温高压下进行, 充分反映, 因此产生的固态熔渣及灰分较少。通过锁斗系统的运行, 自动循环控制, 定期收集, 进行处理有效控制废弃物及粉尘的排放。同时, 系统充分利用了黑水和灰水, 进行闪蒸降温浓缩处理, 并对处理后的水作为激冷水等进行循环利用, 增加水的循环利用率, 减少了废水的排放, 同时废水中的主要成分简单, 易于处理。

(5) 生产连续性好GE水煤浆气化技术, 采用水煤浆, 物料易泵送, 易连供。同时采用锁斗系统实现连续排渣。排渣时不影响气化炉的运行, 增强了生产的连续性, 克服了以往技术方法需要间歇性排渣的缺点。同时系统的控制系统先进、可靠, 保证了运行的稳定性, 使连续生产时间达到了50天小时左右。

(6) 操作性好, 可靠性高由于GE水煤浆气化技术采用外部制浆, 内部气化, 各操作环节独立性强, 同时由于气化炉内结构简单, 炉内无机械传动等装置, 操作性好, 可靠性高。

3 GE水煤浆气化技术的重要影响因素

(1) 煤质的影响煤炭质量的好坏直接影响气化装置的运行和企业效益。由于煤质的不同, 从而直接导致气化效果及冷煤气质量。一般情况下, 含水、含硫、含灰较高的煤种, 其气化的效果较差, 气体组分也往往不是很好。煤料的煤质好、热值高、强度低、灰熔点低、低灰份及拥有较好的粘温性等等, 往往气化控制、效果及产生的气体质量较高。

当煤质含灰较高时, 气化过程中, 灰分消耗煤分反应过程中所释放的热, 用于灰分的升温、融化及转化, 从而降低冷煤气质量。高灰分导致大量的灰渣的外排, 增加锁斗工作量导致故障;增加灰渣对耐火材料的侵蚀磨损, 造成材料的老化;导致黑水中的固含量增加, 加重黑水对管道、阀门等各设备的磨损。

(2) 水煤浆的影响水煤浆的质量对气化反应起着极大的作用。较好的水煤浆具备浓度高、稳定性好, 流动性强等优点, 同时还要求有适中的水煤比。较差的水煤浆往往导致气化效果不佳, 冷煤气体质量差等问题。

(3) 助熔剂的影响由于德古士气化要求温度在煤的灰熔点以上, 高灰熔点煤质要求较高的操作温度。因此造成耗氧量的增加以及对气化环境、耐火材料的要求会提高。为降低运行成本, 提高设备寿命, 通常采用增加助燃剂的方法来降低灰熔点和采用石灰石作为助熔剂改善低质煤, 降低灰熔点。

(4) 氧煤比的影响氧煤比一般用氧原子和碳原子比表示, 实际生产中氧煤比指的是氧气和水煤浆的体积比, 氧煤比是控制气化炉内反应温度的重要参数, 直接导致气化炉温度高低。当氧煤比增加时, 致使气化炉内温度升高, 提供更多的热量, 促进气化作用。当氧煤比达到一定程度, 达到过氧平衡, 导致冷煤气中CO减少, CO2增加, 导致冷煤气质量下降。同时由于温度过高, 易导致部分设备出现过高温反应, 发生损害使用寿命甚至故障。

当氧煤比降低时, 导致氧气不足, 致使在气化过程中, 碳元素不能被完全利用, 导致煤质、焦油、酚类物质发生不完全氧化反应, 形成碳粉。同时氧不足也导致气化炉内温度降低, 加剧不完全反应, 更易导致排渣口堵塞, 造成液态排渣困难, 影响装置的稳定运行。

(5) 压力的影响当增加气压时, 提高了雾化质量, 导致雾化的煤质浓度增大, 加快了气化反应速度, 提高了气化效率和冷煤气的质量, 增加了产气量, 降低后续工作的气体压缩工作的功耗, 节省了总体成本。同时可节省设备体积。当降低气压时, 结果反之, 导致气化效率低、产气量减少, 增加后续压缩工作, 提高了总成本。

4 结语

GE水煤浆气化技术通过煤炭能源的气化处理, 实现了煤炭利用率的有效提高, 同时降低环境污染。GE水煤浆气化技术是高新、清洁技术, 是实现煤炭利用零排放的重要技术, 可以胜任现代煤炭化工产业的最新要求, 是实现煤炭能源清洁利用的里程碑。

参考文献

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[8]高丽.德士古水煤浆加压气化技术的应用[J].煤炭技术, 2010, 07:161-162.

水煤浆气化技术 篇7

关键词：德士古,水煤浆,加压气化技术,问题

随着社会经济的发展,我国工业与城镇建设发展速度也非常快,对能源需求量也逐渐提高。但是在我国石气资源比较紧缺,大部分都是进口资源,这就使得国际能源市场的变化对我国能源使用造成很大的影响。同时在煤炭资源开发方面国内技术水平还比较落后。为了有效保障能源储备及自我供给能量,我国在上世纪成功引进了德士古技术,并在原有基础上进行了改进完善,研发出更适合我国经济发展需求的德士古水煤浆加压气化技术。通过这一技术的应用,大大提高了国内煤炭资源的开采使用效率,得到普及推广。

1技术内涵及特征

该技术在分类上属于加压气化技术的一种,其应用过程比较复杂,需要使用煤浆设备及化、灰水处理等一系列工艺流程, 在催化剂的帮助下实现水煤浆的加压气化技术的整个处理过程。其具有鲜明的技术特点,表现为:(1)在不同煤炭种类中该技术的适用性比较高。整个生产过程都是以烟煤为主要原料, 还有焦煤、褐煤及无烟煤等原料。(2)该技术内部结构于技术操作都比较简单,没有复杂的传动装置,可靠性高。(3)在煤气化生产过程中应用该技术,可以有效提升煤气及煤炭的转换效率,一般情况下能够达到95%,且残渣中的碳含量也非常低,单位煤气产量、品质及有效气体的成分含量比较高。(4)该技术主要采用的是加水湿法与气流床相结合的技术,经过炉内的高温后有机杂质煤油灯含量低,因此整个技术应用过程中形成的污染气物非常少,环保性能高。同时其产生的残渣,还能够再次加工应用于建筑施工。(5)在高压环境下,气化强度大,综合能损率低。

2该技术应用过程中存在的不足

在我国煤炭资源开发过程中通过应用此项技术,实现了通过水煤浆气化联合发电技术过程,提高了能源利用率。现阶段,在该技术运行过程中我国已拥有20多台机械设备,技术发展较为成熟。但是在实际应用过程中,还存在一些问题。比如气化炉烧嘴出现故障频率高,一般情况下需要增加备用设备; 耐火砖使用周期短,更换与维修成本比较高;单喷嘴故障也会严重影响继续再生产活动。此外,操作人员的不规范操作也会影响该技术的应用效果。

3该技术实际应用过程中的策略保障

3.1有效掌控原料煤的质量

目前,该技术在我国应用过程中,设备装置运行比较稳定, 但是该技术操作水平与国外同行业相比较,还有很大的差距, 缺乏实践经验,在某种程度上严重影响了该技术的实际应用效果以及设备生产运作周期,更有甚者对整个生产设备的加工效益都有直接的影响。那么,在技术应用过程中,要严把原料煤的质量关,根据该技术的独有特点,保障原料及技术后期处理环节的稳定性,才能有效掌控整个技术系统的操作过程。同时,在实际应用中,还要掌控水煤浆的浓度及粒度等重要指标, 因为这也是直接影响该技术应用效果好坏的重要因素。

3.2改良创新技术装置设备

在该技术实际应用过程中,通过改良其设备装置可有有效提高其技术应用的实践效率。通过集散系统控制设备操控技术运作,大大提高了多喷嘴对置式自动化技术水平。在这种情况下,采煤作业在短期内将会实现高度机械化的目标,大大提高粉煤开采量。在该现代化技术从支持下,为我国煤炭行业的发展创造了广阔的发展空间。

3.3运用科学有效的措施解决管道阀门的磨损问题

在该技术实际应用过程中,其内部黑水系统含有大量灰渣,对管道阀门造成很大的磨损,这样就会导致黑水大量外泄, 环境遭到污染,也浪费了水资源;阀门芯严重磨损的话,就会导致阀门关闭不牢固,开闭过程中增加了实时调节系统的难度。 为了有效解决管道的磨损问题,就要采用科学合理方式改善。 首先,提高水质管理水平,在运行过程中降低黑水固含量,絮凝剂与分散剂进行重新筛选。其次,调整阀门芯及泵壳内材质, 尽可能选用碳化钨保护层。在泵出口增设限流管线孔,同时在易磨损部位选用陶瓷内层,就能有效预防管道阀门的磨损率。

3.4根据煤种的不同特点有效搭配燃烧

在最初应用该技术过程中,企业采用的煤种都比较单一, 这就无法有效掌控煤种的质量与价格,同时灰熔点也比较高, 容易阻塞系统、耐火装使用率低,大大增加了企业的生产成本。根绝该技术特点,在选用原料煤时,要重视煤种的气化性能及运行的稳定性能,同时根据不同煤种的灰熔点及成浆性能进行综合配比燃烧。通过一系列配置实践,选择最优化的配比组合,在我国该技术装置设备都是经过大量实践后才投入生产。

4结语

综上所述,在我国煤炭加工行业中,该技术得到了广泛普及应用,有效地提高了煤的产量及使用效率,该技术的开发改良过程中也取得了一定的效果,但是在实际应用过程中也存在很多的问题,要根据实际情况进行技术的改良,比如将水煤浆的单喷嘴气化炉改进为多喷嘴对置式气化炉,提升整个技术系统运行的稳定性能。该技术的普及应用极大地推动了我国煤炭尤其是煤气化产业的发展,推动了我国工业与社会经济的发展,对我国能源产业的整体发展具有非常重要意义。

参考文献

[1]李挺.德士古水煤浆加压气化技术的应用[J].化工管理,2016,06:7.

[2]段清兵.中国水煤浆技术应用现状与发展前景[J].煤炭科学技术,2015,01:129-133.

水煤浆气化技术 篇8

煤炭是我国基础能源及国民经济的重要原料, 在经济和社会发展中占有重要地位;而煤气化技术是清洁使用煤炭的关键技术之一, 是生产煤基化学用品的基础。本文介绍了德士古水煤浆气化技术的原理和流程, 分析了传统的德士古水煤浆气化的激冷水缺陷水源, 对其进行了技术改造, 并阐述了德士古水煤浆气化的其它国产化创新技术。

1 德士古水煤浆气化技术的原理与流程

德士古水煤浆加压气化炉是一种两相并流类型的气化炉, 氧气与煤浆通过特制工艺喷嘴进行混合, 然后喷入气化炉内, 在炉中水煤浆与氧气发生了不完全氧化还原反应, 从而产生水煤气, 其反应释放出的能量能够维持气化炉温度在煤灰的熔点温度以上, 从而满足液态排渣需要, 其主要工艺指标如表1所示。

德士古水煤浆气化技术的工作流程如下所述。

将水、煤和添加剂等原料送进磨机并将其磨成水煤浆 (磨机产生的水煤浆浓度以65%为宜) , 然后通过高压煤浆泵将其送入气化炉的喷嘴。来自空气的氧气经过氧气缓冲罐稳压后, 被送入烧嘴;送入气化炉的水煤浆与氧气在高温加压的条件下会发生不完全氧化反应, 炉膛内温度以l350~1400摄氏度为宜。气化炉产生的粗合成气与熔渣送入激冷室, 在激冷室中粗合成气经过第一次洗涤然后被水淬冷, 其温度降低, 被水蒸汽饱和后送出气化炉。气体经过文丘里的碳洗塔、洗涤器洗涤、除尘并冷却后, 送至变换工段。

气化炉反应时生成的熔渣在进入激冷室水浴后会被分离, 并在渣收集阶段排进渣斗, 然后定时排入渣池, 再由捞渣机捞出, 装车外运。

在渣收集阶段, 渣斗上部黑水的一部分可用锁斗循环泵泵出, 并循环回气化炉, 从而用于冲刷气化炉激冷室中的渣。

灰水处理工段产生的灰水流入碳洗塔, 从碳洗塔中部流出的较为清洁的灰水使用灰水循环泵加压之后, 分别送入文丘里的洗涤器和气化炉激冷环, 从而用于洗涤粗合成气, 碳洗塔、气化炉等排出的黑水经过四级闪蒸后被送往澄清槽处理。

2 激冷水水源的改造与国产化创新

2.1 存在的问题

传统德士古水煤浆气化技术因为激冷水的水源取自于带有下降管煤气洗涤塔, 因此气化炉带水严重, 激冷环与下降管壁等地方容易积渣并结垢, 这在检修期间会花费大量的人力物力用于清理煤气洗涤塔的底部与激冷环等地方的积渣和结垢。

具体来说, 原有的德士古水煤浆气化技术存在以下不足:

1) 利用煤气洗涤塔来洗涤水煤气中硫、氮、灰、碱金属盐及卤化物等物质, 溶汇到其液相中。其黑水只有一小部分排到黑水闪蒸工段, 经处理后排出, 而绝大部分被用作激冷水水源通过激冷水泵、激冷环循环回气化炉, 这易使下降管壁、激冷环、下降管和上升管环隙等处积渣并结垢, 甚至增加黑水过滤器的切换频次;此外这不利于粗煤气洗涤冷却, 易造成气化炉的液位低、托转盘超温等问题, 威胁到系统稳定性。

2) 为了使灰分物质溶解到煤气洗涤塔的液相中, 水煤气在进入煤气洗涤塔后, 先经过下降管下行送入煤气洗涤塔液相中, 而激冷水泵也是连接到煤气洗涤塔的液相管道, 这造成部分气体被水泵抽走, 使得水泵的叶轮中心不能够形成足够的负压, 易出现气缚现象, 造成了水泵打量下降, 进一步导致气化炉内的粗煤气得不到充分地洗涤与冷却, 形成了恶性循环。

2.2 改造方案

改造后的气化工段流程图如图1所示。水煤气经过煤气洗涤塔洗涤后, 进入新增的洗涤塔, 然后进入变换工段的气液分离器。经过黑水闪蒸工段处理后, 灰水通过高压灰水泵送入新增的洗涤塔, 新增的洗涤塔液相被用作激冷水水源, 并由激冷水泵送至气化炉。煤气洗涤塔水源为水煤气送来了冷凝液以及激冷水泵打入文丘的里洗涤器的黑水, 而新增的洗涤塔水源为水煤气送来了冷凝液、变换工段产生的工艺冷凝液以及黑水闪蒸工段处理后的高压灰水。

新增的洗涤塔顶部是拱顶结构, 下部是锥形结构, 在其水煤气的入口设置了防冲击挡板。其上部设有四层塔板, 顶部设有旋流板除雾器。水煤气经过下降管送入煤气洗涤塔液相后, 沿升气管经过转向帽送入煤气洗涤塔的上部分离空间, 改造后取消了原设计中的塔板与除雾器等内件。

2.3 其它国产化创新

在国产化方面, 通过科学选用国内设备与材料, 替代进口产品, 从而可以节约外汇, 摆脱国外公司的技术垄断与制约。改造后, 德士古水煤浆气化装置的主要国产化创新情况如下:

1) 装置中的气化炉与洗涤塔为材料进口、自行制造, 其它化工静设备均使用国内材料制造;

2) 使用了国产的安全系统氧气截止阀与国产的含固黑水减压调节阀;

3) 使用了新乡、洛阳研发的耐火砖, 其使用情况稳定, 可替代进口产品。

3 改造效果

1) 使用新增的洗涤塔液相用作激冷水水源之后, 水质提高明显, 其所含灰分杂质减少, 有效地减轻了下降管壁、激冷环、下降管和上升管环隙的积渣与结垢, 减少了黑水过滤器的切换频次, 整个系统工况稳定。同时通过适当增加煤气洗涤塔底部的黑水排放量, 可减少灰分杂质在系统中的累积, 从而保证系统能长周期运行。

2) 激冷水泵接口改接到新增的洗涤塔, 有效地防止了激冷水泵发生气缚现象, 保证了充足的激冷水量, 有效控制了气化炉的带水现象。

3) 在煤气洗涤塔耗费变换炉间设两台高压气液分离器, 有效地减少了去变换工段气体带灰、带水情况, 从而保护了变换催化剂。

摘要：本文首先阐述了德士古水煤浆气化技术的原理, 叙述了其工作流程;然后研究了该技术的不足, 并针对其进行了改进, 提出了德士古水煤浆气化装置国产化的创新。改进后德士古水煤浆气化装置激冷水水质提升明显, 装置寿命延长。

关键词：德士古水煤浆气化,原理,激冷水水源,国产化

参考文献

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