煤气化工艺流程(德士古气化炉)
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一、Texaco煤气化工艺介绍德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP,是美国德士古石油公司TEXACO在重油气化的基础上发展起来的。
1 945年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置,并提出了水煤浆的概念,水煤浆采用柱塞隔膜泵输送,克服了煤粉输送困难及不安全的缺点。
7 0年代开发并推出具有代表性的第二代煤气化技术,即加压水煤浆气化工艺,70年代末80年代初完成示范工作并实现工业化,80年代投入工业化生产,成为具有代表性的第二代煤气化技术。
德士古水煤浆气化技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术。
先后在美国、日本、德国及我国渭河、鲁南、上海三联供建成投产多套工业生产装置,经多年的运行实践证明,德士古加压水煤浆气化技术是先进并成熟可靠的。
见下图。
水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气(纯度为98%以上)经德士古烧嘴混合后呈雾状,分别经喷嘴中心管及外环隙喷入气化炉燃烧室,在燃烧室中进行复杂的气化反应,反应温度为1350-1450℃,压力为4.0-6.0Mpa,生成的煤气(称为合成气)和熔渣,经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却,冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔,熔碴落入激冷室底部冷却、固化,定期排出。
在碳洗塔中,合成气进一步冷却、除尘,并控制水气比(即水汽与干气的摩尔比),然后合成气出碳洗塔进入后工序。
气化炉和碳洗塔排出的含固量较高黑水,送往水处理系统处理后循环使用。
首先黑水送入高压、真空闪蒸系统,进行减压闪蒸,以降低黑水温度,释放不溶性气体及浓缩黑水,经闪蒸后的黑水含固量进一步提高,送往沉降槽澄清,澄清后的水循环使用。
二、德士古水煤浆气化工艺的环保优势德士古水煤浆气化工艺的气化反应是在1200~1500℃的高温下进行的,炉膛中的还原气氛使煤或残留物的有机成分几乎完全分解,并且阻碍了有害于环境的新化合物例如烃类的生成。
典型的灰渣组成如下:灰分组成:这些灰渣与燃煤电厂的灰渣没有什么区别,也被广泛的应用在建材行业中。
德⼠古⽓化技术Texaco Texaco((德⼠古德⼠古))⽓化技术德⼠古⽓化是⼀种以⽔煤⽓为进料的加压⽓流床⽓化⼯艺。
⼀、德⼠古⽓化的基本原理德⼠古⽓化的基本原理德⼠古⽔煤浆加压⽓化过程属于⽓化床疏相并流反应,⽔煤浆通过喷嘴在⾼速氧⽓流的作⽤下,破碎、雾化喷⼊⽓化炉。
氧⽓和雾状⽔煤浆在炉内受到耐⽕砖⾥的⾼温辐射作⽤,迅速经历预热、⽔分蒸发、煤的⼲馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的⽓化等⼀系列复杂的物理、化学过程,最后⽣成⼀氧化碳,氢⽓⼆氧化碳和⽔蒸⽓为主要成分的湿煤⽓,熔渣和未反应的碳,⼀起同向流下,离开反应区,进⼊炉⼦底部激冷室⽔浴,熔渣经淬冷、固化后被截流在⽔中,落⼊渣罐,经排渣系统定时排放。
煤⽓和饱和蒸汽进⼊煤⽓冷却系统。
⽔煤浆是⼀种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更⾼,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同⽔平。
也是⼀种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料。
具有较好的发展与应⽤前景。
⽔煤浆的⽓化是将⼀定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的⾮⽜顿型流体,与氧⽓在加压及⾼温条件下不完全燃烧,制得⾼温合成⽓的技术,以其合成⽓质量好、碳转化率⾼、单炉产⽓能⼒⼤、三废排放少的优点⼀直受到国际社会的关注。
⼆、Texaco Texaco((德⼠古德⼠古))⽓化炉技术特点德⼠古⽓化炉是⼀种以⽔煤浆进料的加压⽓流床⽓化装置,⽔煤浆由⽓化剂夹带由专门的喷嘴喷⼊炉内,瞬间⽓化。
优点优点::(1)甲烷含量低,利于甲醇与氨的合成(2)设备结构简单,内件很少;理论上可以⽤于任何煤种(3)具有较长的实际运⾏经验,操作危险性⼩,可⽤率达80%-85%(4)利⽤⽔煤浆便于⾼压泵送的特点,可以制备压⼒很⾼的粗煤⽓(5)能充分利⽤⼀切污⽔源制作⽔煤浆(6)⽓化炉的运⾏费⽤较低(7)后续的除灰系统⽐较简化缺点缺点::对煤质要求⽅⾯,要求活性好,灰熔点低,由于其⼯艺原料是⽔煤浆(含碳60%左右)要求流动性、成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧认可,改变煤种也需要经过试烧认可。
目录第一章:德士古水煤浆加压气化技术概况第一节:概述第二节:国外发展情况第三节: 国内发展情况第四节:德士古水煤浆加压气化技术有待改进第二章:煤及水煤浆的性质第一节:煤的工业分析和元素分析第二节:煤的工艺性试验第三节:德士古对水煤浆性质的要求第三章:气化原理及操作条件的选择第一节:德士古水煤浆加压气化原理第二节:气化反应条件的选择第四章:德士古水煤浆加压气化工艺流程及主要设备第一节:工艺流程叙述第二节:主要设备介绍第五章:开停车方法第一节:原始开车前的检查准备工作第二节:气化炉的烘炉第三节:正常开车第四节:正常停车第五节:紧急停车第六章:正常操作要点第七章:PLC和DCS简介第一节:联锁和可编程控制器(PLC)第二节:集中分散控制系统(DCS)第八章:一般故障及处理第九章:安全生产第一节:概述第二节:装置设计中的防范措施第三节:安全生产管理第一章德士古水煤浆加压气化技术概况第一节概述化学工业有限公司20万吨/年甲醇项目是新建一套利用神木本地所产烟煤作为原料,经空分、气化、净化、合成等几个化工工序,年产20万吨甲醇的生产装置。
其中气化装置是采用德士古水煤浆加压气化工艺,向甲醇生产制备合格水煤气。
煤气化已有一百多年的发展历史,先后开发了一百多种气化工艺和气化炉型,有工业应用前景的十余种。
煤气化分类无统一规定,最常用的是按原料在气化炉内的移动方式分为固定床、流化床和气流床三种:固定床气化是块煤从炉顶加入,自上而下经历干燥、干馏、还原、氧化和灰渣层,灰渣最终经灰箱排出炉外;气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层,生成的煤气显热用于煤的干馏和干燥。
固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求很高,要求入炉煤要有一定的粒(块)度及均匀性,对煤的机械强度、热稳定性、含碳量、灰熔点、粘结性、结渣性等指标都有比较严格的限制。
流化床气化是气化剂由炉下部吹入,使细粒煤(﹤6mm)在炉内呈并逆流反应,为了维持炉内的“沸腾”状态并保证不结疤,气化温度应控制在灰软化温度(T2)以下,要避免煤颗粒相聚而变大以致破坏流态化,显然不能使用粘结性煤。
一、德士古(TEXACO)气化法德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。
德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的。
1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。
在此基础上,1956年开始开发煤的气化。
本世纪70年代初期发生世界性能源危机,美国能源部制订了煤液化开发计划,于是,德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Moutebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置,用于试烧煤和煤液化残渣。
联邦德国鲁尔化学公司(Ruhrchemie)和鲁尔煤炭公司l(R1flhrkohie)取得德士古气化专利,于1977年在奥伯豪森一霍尔顿(Oberl!fausezi-Hoiten)建成目处理煤150t的示范工厂。
此后,德士古气化技术得到了迅速发展。
目前国外共有一套中试装置,三套示范装置和四套生产装置,见下表。
除这些已建成的装置外,还有一些装置在设计或计划之中。
德士古气化炉是所有第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个,并已实现工业化。
(一)德士吉气化的基本原理和德士古气化炉德士古水煤浆加压气化过程属于气流床疏相并流反应。
德士吉气化炉的结构如下图所示。
水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下,破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐衬作用,迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程,最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳,一起同流向下离开反应区,进入炉子底部激冷室水浴,熔渣经淬冷、固化后被截留在水中,落入渣罐,经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸气进入煤气冷却净化系统。
气化炉是一直立圆筒形钢制受压容器,炉膛内壁衬以高质量的耐火材料,以防止热渣和热粗煤气的侵蚀。
气化炉近于绝热容器,其热损失非常低。
蒙特贝洛中试用气化炉直径1.5m,高6m,操作压为在2.07~8.27MPa。
德士古水煤浆加压气化属于先进的第二代煤气化技术。
炉型主要分为激冷型和废热锅炉型,国内引进的鲁南、渭河、上海焦化、淮南等几套德士古煤气化装置均采用激冷型气化炉。
从厂家运行的实际情况来看,都存在着合成气偏流问题,现就此作简明介绍,仅供有关技术人员和操作人员参考。
1 工艺过程简述德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是用高压煤浆泵将煤浆送入烧嘴,同时将来自空分的高压氧也送入烧嘴,氧走烧嘴的外环隙和中心管,煤浆走内环隙,二者一起由烧嘴喷入气化炉中,充分混合雾化,在1350~1400 ℃温度下进行气化反应,生成的高温合成气和熔融渣一起流经渣口,激冷环、下降管,进入激冷室的激冷水中。
高温合成气和熔融渣与激冷水直接接触激冷,激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度,将熔融渣冷却后沉积,实现气渣分离。
分离出的渣经破渣机,通过锁斗定期排入渣池,由捞渣机捞出装车外运。
激冷水是由激冷水泵从洗涤塔抽出,送入激冷环,并沿下降管内壁旋转均匀分布下流。
激冷水在下降管内壁形成的水膜,不仅避免高温气流及熔渣与下降管内壁直接接触而保护下降管,同时也逐渐降低气体温度。
在激冷水中激冷后的合成气沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升,出激冷室后,经文丘里洗涤器和洗摘要:结合渭化德士古气化装置运行实际情况,从加强原料煤质量管理,选择适当的操作温度和抓好备炉工作等3方面论述了德士古气化炉稳定运行的要点。
关键词:德士古煤气化炉稳定运行要点我厂德士古水煤浆气化装置是目前国内运行中压力等级最高的一套装置,它的长周期稳定运行,不仅可以使我集团公司的生产水平再上新台阶,同时也为我国的煤化工发展提供有益借鉴。
结合我公司实际运行情况及本人多年操作经验,仅就德士古气化炉稳定运行的要点浅谈一下笔者的看法。
1.加强原料煤的质量管理,提高煤浆浓度为了进一步提高气化炉的生产能力,实现气化炉长周期,安全稳定运行,并达到高产、优质、低耗之目的。
首先要加强煤的质量管理,固定碳、化学活性、机械强度、热稳定性、灰熔点等指标入厂前要严格把关,力求提高;尽量降低硫份、灰分等杂质的含量。
德士古水煤浆气化技术特点摘要:由于工业化时代的降临,能源在人们生活中的位置越来越重要,资源变得不可或缺,能源被越来越多的人们所需要,同时,也提高了我国能源开发和加工的技术水平。
且主要分析了德士古水煤浆气化技术的特点与工艺,探究了我国德士古水煤浆气化技术的发展历程,综合实际状况对存在的问题进行了梳理总结,对德士古水煤浆气化技术的研发与应用进行了简单的分析。
关键词:德士古水煤浆气化技术;特点;发展水煤浆是70年代末国际石油危机时出现的一项煤炭高新技术产品,它是由70%左右的煤炭、30%的水和少量添加剂组成的外观像重油的产品。
水煤浆技术是将固态的煤燃料变为液态的煤基燃料。
它既保留了煤的燃烧特性,又具备了类似重油的液态应有的特点。
用它代替重油燃烧,是一种制备相对简单、便于运输储存、安全可靠的新型清洁燃料,在西方发达国家已经得到工程应用。
我国是一个煤炭资源丰富而石油资源相对短缺的国家,煤炭消耗占我国能源总消耗的75%。
煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分,具有主导性地位,而德士古水煤浆气化技术又是煤炭气化技术的典型代表。
它是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺,具有对煤种适应性大、整体热利用率高等优点。
本文介绍了德士古水煤浆气化工艺,并对其应用前景进行了展望。
一、加压水煤浆气化的优点1.对煤种的要求较传统的方式来说更宽泛年份浅一点的烟煤和粉煤都可以作为原料。
对1350℃的要求是不超过灰熔点的温度。
煤的耐磨性和塑性都很好,60%为水煤浆最低浓度。
2.气化压力范围大工业装置操作压力可以在2.5~8.0MPa,其中4.0MPa更常见,现在对越来越大的设备需求增大,越来越多地采用6.5MPa,高气化压力可以节省合成压缩功。
3.气化炉热利用率高热冷却过程中产生的蒸汽含量高的合成气体用于合成氨的生产。
在转化过程中不再需要蒸汽。
废锅工艺也可回收热量,产生高压蒸汽。
4.气化炉内无传动装置,结构比较简单。
5.单位体积产量大,直径2800mm,4.0MPa气化炉,日产氨或甲醇500t,目前中国最大直径气化炉为4000mm。