水煤浆气化装置操作优化技术及其应用
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水煤浆气化装置操作优化技术及其应用
作者:赵玉刘彩洪张攀
来源:《中国化工贸易·下旬刊》2018年第07期
摘要:在水煤浆气化装置运行过程中,合成气带水是经常出现的问题。
合成气在气化炉激冷室内经过洗涤、冷却、分离,将洗涤冷却水带出气化炉,再经过旋风分离器、水洗塔洗涤冷却后,会造成气化炉液位低,水洗塔液位高,而且会导致洗涤冷却水随合成气一起带入后系统变换工段,严重时会造成变换催化剂损坏。
关键词:水煤浆气化;装置操作;优化技术;应用
这几年来加压化的煤气化技术发展越来越成熟,比如:鲁奇(Lurgi)炉,德士古(TEXACO)炉,道化学(DOW)炉,谢尔(Shell)炉。
TEXACO水煤浆气化技术是第二代煤气化技术在当前世界上发展较快的和普遍应用的。
合成氨,甲醇,含氧化物,洁净煤气化联合循环发电等领域已成功应用该技术。
安全与绿色是TEXACO水煤浆气化工艺最具有时代特色的优点,此外,它还有许多优点,如操作流程简单易操作,启动和停止比较方便,气化炉的结构也比较简单,加载和卸载的速度较快,煤种适用的范围广泛,合成气质量优,价格低廉,转化率可观。
1 水煤浆制备工艺技术现状
在水煤浆气化行业中,工程技术人员和用户非常重视气化工艺和合成工艺等技术,往往忽视了水煤浆气化的基础环节-水煤浆制备。
因此,气化水煤浆的质量(浓度、粒度和稳定性等)相对较差,给后续生产环节带来了诸多问题,如气化效率低、能耗(煤耗、氧耗)偏高、生产成本增加等。
目前,气化水煤浆质量及其影响具体如下:
①水煤浆的浓度偏低(60%左右),致使单位合成气所需氧耗偏高;
②水煤浆的粒度偏粗,雾化性能较差,气化后灰中含炭量较高,致使单位合成气所需煤耗偏高;
③水煤浆粒度分布不合理,浆体的流动性较差,致使煤浆管道、泵、阀门等磨损严重;
④水煤浆的稳定性较差,储存期相对较短,仅为24h,给生产管理带来一定难度。
2 我国水煤浆气化设备的运行水平
2.1 气化炉负载
山东鲁南的合成氨的能了在20世纪90年代末就已经高达十几万吨,经过计算,德士古气化炉的负载可以高于装备设计能力的1.33倍。
这样的骄人成绩就是由于各种创新和改革的作用。
从不断地提高运行时间开始,到提高气化炉的合理操作压力,再到提高水煤浆的浓度,都凝聚了工作人员的心血,进而提高转化效率。
上海焦化德士古气化炉负荷以入炉氧流量计,生产时实际氧流量与设计氧流量之比已经超过了1:1。
2.2 烧嘴使用额度
烧嘴的使用额度问题也是需要改革创新的因素之一。
在上海焦化气化炉中,几乎没有出现过烧嘴使用问题,通常情况下,一个新的烧嘴可以连续使用超过三个月,即使在生产中出现问题,也能进行修复,后期能再继续使用至少两个月以上。
在使用中还可以进行二次修复、三次修复或者是更多次修复后继续使用,最终更换烧嘴。
2.3 高温热电偶
德士古公司出品的高温热电偶,其寿命时间长,经过上海焦化公司的进一步改进,使得它所生产的高温热电偶比德士古生产的寿命还要长。
2.4 向火面耐火砖
德士古的水煤浆气化工艺对于煤的灰熔点要求不高,如果没有达到要求,可以选择加入石灰石作为助溶剂。
正是由于灰熔点不高,造成了灰分中的氧化钙和三氧化二铁的含量高,对耐火材料具有很强的腐蚀能力,因此,对于向火面的要求就很高,相对来说,这种砖的价格就比一般砖的价格要高,砖的耐火性能也影响了整个企业的经济效益。
随着科学技术的发展,开车时的耐火砖的使用寿命相比以前大大提高。
例如,山东鲁南耐火砖的使用时间已经达到了一万四千小时,陕西渭河的筒体砖的使用时间达到平均1万小时,其锥底砖的使用时间也达到了平均七千小时。
2.5 配煤技术
煤种成浆性能与煤质特征密切相关,变质程度较浅的煤种属较难成浆煤种,较难制备高浓度水煤浆;而变质程度较深的煤种属易成浆煤种,可制备出较高浓度的水煤浆。
因此,对于难成浆煤种,改善其成浆性能的途径,除了从原料煤种粒度级配、制浆工艺及添加剂技术等方面加以解决外,还可通过配人一定比例的易成浆煤种,达到改善其成浆性能的目的。
不仅如此,配煤技术的实施,还可扩大原料煤种的适用范围,实现原料多样化及资源的合理利用。
目前国内运行的几套水煤浆加压气化制合成气装置,受原料煤质的限制,为了提高生产能力、降低气化过程中的能耗、氧耗和煤耗,大都采用配煤技术来改善原料煤种的成浆性能,提高制浆浓度,实现水煤浆加压气化装置的长周期安全稳定、经济运行。
因此,通过配煤技术来提高水煤浆制浆浓度,对于气化装置经济稳定运行以及煤炭资源的合理配置具有很强的实用意义。
3 结束语
气体流速大,系统的热负荷高,气化炉、水洗塔液位高,气化炉温度高,氧压及系统压力波动,激冷水系统水质差等。
对合成气带水原因有理性的认识,能及时正确的采取防范措施,减少了因带水问题导致的停车及对设备管道的检修,从而使气化炉安全、稳定、长周期运行,增加企业的经济效益。
参考文献:
[1]丁振伟,王伟.德士古煤气化炉合成气带水问题分析与探讨[J].中氮肥,2003(03):25-27.
[2]朱冬梅.水煤浆加压气化炉带水原因分析及应对措施[J].化肥设计,2002,06(2):32-34.。