水煤浆水冷壁和耐火砖区别
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水煤浆气化技术的后起之秀水煤浆气化技术的后起之秀——晋华炉,目前已成为世界上最先进的煤气化技术之一。
预计在“十三五”期间,为满足新装置建设和老装置改造的需要,为适应不同原料煤制成的水煤浆,各种类型的晋华炉均会有一个良好的发展空间,其应用推广前景值得期待。
标签:水煤浆气化技术;后起之秀;晋华炉1 水煤浆气化技术的优势水煤浆气化是一种简单、成熟、经济、环保的煤气化技术,在煤化工行业得到广泛应用。
其优势主要表现在如下方面。
1.1技术成熟:采用激冷流程的水煤浆气化工艺已经有50多年的历史,原料可以采用重油、渣油、水煤浆和多元料浆等,技术简单而成熟。
1.2设备简单:气化炉结构相对简单,其后续流程中的几台关键设备的结构也较简单。
1.3投资低:相对于粉煤气化,水煤浆气化装置投资低,对设备材质的要求不高,设备制造相对容易。
1.4原料易得:水煤浆是由煤、水和煤浆添加剂按一定配比磨制而成的混合物,原料易得,煤浆流动性和稳定性较高,易于储存。
1.5操作安全:水煤浆属于非易燃流体,相对于油、气、煤粉等易燃、易爆介质来说,其安全性很高。
1.6产品成本低:产品水煤气[粗合成气,以有效气(CO+H2)计]的生产成本较低。
1.7污水处理容易:水煤浆气化产生的外排灰水较容易处理。
2 晋华炉的发展历程和特点2.1Ⅰ型晋华炉Ⅰ型晋华炉属耐火砖气化炉,原称为“非熔渣-熔渣分级气化技术”,其主要特点是采用分级给氧与向下喷射的喷嘴。
由于氧气采用分级水平供给,气化炉主喷嘴供氧量与反应需氧化学当量脱离约束,减轻了主喷嘴的氧气负荷,改善了主喷嘴的工作环境,延长了其运行周期。
在此过程中,高温区自喷嘴端部下移,喷嘴处于相对低的温度区域,并提高了出渣口区域的温度,同时提高了气化室内平均温度,使气化效率得到提高,还增加了氧煤的混合,延长了物料平均停留时间,提高了有效气成分,降低了渣中的含碳量。
由于氧气分级供给,比不分级气化炉轴向温度更均衡,其高径比可加大,突破了国内外关于水煤浆气化室截面出力的限制。
水煤浆水冷壁气化和固定床气化的对比分析首先,水煤浆水冷壁气化是一种将水煤浆喷入高温水冷壁炉膛中进行气化反应的技术。
与固定床气化相比,水煤浆水冷壁气化具有以下优点:1.煤种适应性强:水煤浆水冷壁气化可以处理各种不同种类、含灰量和含硫量的煤,具有较强的煤种适应性。
2.产气质量高:水煤浆水冷壁气化的产气质量好,气化效率高,煤气中的一氧化碳和氢气含量较高,对于后续的合成天然气、合成液体燃料等加工有利。
3.温度控制容易:水冷壁技术可以有效地控制气化反应的温度,提高反应的可控性和稳定性。
然而,水煤浆水冷壁气化也存在一些局限性:1.设备成本较高:水煤浆水冷壁气化需要高温和高压的反应环境,所以设备的制造和维护成本较高。
2.生产规模较小:由于设备复杂性和投资成本,水煤浆水冷壁气化尚处于发展初期,生产规模相对有限。
3.处理水煤浆的难度:水煤浆作为气化原料需要进行粉碎、干燥等处理,操作较为复杂。
固定床气化是一种将煤料在固定床中进行气化反应的技术。
与水煤浆水冷壁气化相比,固定床气化具有以下优点:1.技术成熟:固定床气化技术已经发展了几十年,成熟度高,设备和工艺稳定可靠。
2.适合大规模生产:由于技术成熟且设备简单,固定床气化适用于大规模煤气化项目。
3.研发投入较小:固定床气化技术相对较简单,所需的研究和开发投入相对较小。
然而,固定床气化也存在一些局限性:1.煤种适应性较差:固定床气化技术对于煤种适应性较差,一般需要选择相对纯净的炼焦煤进行气化。
2.热损失较大:固定床气化中存在大量的热损失,导致气化过程的热效率较低。
3.熔渣问题:在固定床气化过程中,煤中的灰分和矿物质会形成熔渣,容易造成设备堵塞和寿命缩短。
综上所述,水煤浆水冷壁气化和固定床气化在煤气化领域各具优势。
水煤浆水冷壁气化适用于小规模项目,能够处理不同种类和质量的煤,能够产生高质量的合成气。
而固定床气化适用于大规模生产,研发投入相对较小,但在煤种适应性和热效率等方面存在一些局限性。
多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945 年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置,20 世纪70 年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术,80 年代投入工业化生产。
该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式,壁炉为耐火砖,采用水激冷流程净化除尘,在发电项目中采用废锅流程回收热量。
单炉目前最大日投煤量可达2000t 操作压力有4Mpa 、6.5Mpa 和8.4Mpa ,操作温度为1350 左右,有效气体成分(CO+H2 )含量为82%左右,它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低(但专利转让费用高15.9 元/kNm3)。
我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂,于1993 年投产,现在为多家企业所使用。
不足之处是该技术对煤质有较严格的限制(灰熔点<1250℃)、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50 天左右,不足三个月要维护或更换,黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀,激冷环、激冷室易出问题等。
为了提高经济性,得到较高的气化效率及较好的合成气组分,要求水煤浆浓度(58%—65%)且稳定性和流动性(黏度<1200mpa.s)较好。
2.7—6.5Mpa1300— 1500℃ 60%以上,粒度分布 70%以上大于610(kg/kNm3 有效气) 400(Nm3/kNm3 有效气) 95%—99% 72% 有效成分( CO+H2 )78%—82% 大于 25MJ/kg 小于 15%,最好小于 12% 大于 25% 内水≤ 8% 1300℃以下,最好小于 1250℃ 、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发, 是对 Texaco 气化炉技术的改进,通过四个对称布置在气化炉中上 部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内, 使颗粒产生 湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中 挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。
浅谈几种煤气化工艺的优缺点我国石油、天然气资源欠缺,煤炭资源相对丰硕。
进展煤化工产业,有利于推动石油替代战略的实施,知足经济社会进展的需要,煤化工产业的进展关于减缓我国石油、天然气等优质能源供求矛盾,增进钢铁、化工、轻工和农业的进展,发挥了重要的作用。
因此,加速煤化工产业进展是必要的。
1.各类气化技术现状和气化特点煤化工要进展,一个重要的工艺环节确实是煤气化技术要进展。
我国自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术,包括初期引进的Lurgi固定床气化、U-gas流化床气化、Texaco水煤浆气流床气化,Shell气流床粉煤气化、和近期拟引进的BGL碎煤熔渣气化、GSP气流床粉煤气化等等,世界上所有的气化技术在我国几乎都是有应用,正因为我国是一个以煤为要紧燃料的国家,世界上也只有我国利用如此众多种类的煤气化技术。
随着煤气化联合循环发电(IGCC)、煤制油(CTL)、煤基甲醇制烯烃(MTP&MTO)等煤化工技术的进展,用煤生产合成气和燃气的加压气化工艺最近几年来有了较快的进展。
Lurgi固定床气化、Texaco 水煤浆气化、Shell干粉加压气化、GSP干粉加压气化、BGL碎煤熔渣气化、和我国自有知识产权的多喷嘴水煤浆气化、加压两段干煤粉气流床气化、多元料浆气化等等技术在我国的煤化工领域展开了猛烈的竞争,对增进煤化工的进展做出了奉献。
Lurgi固定床气化工艺在我国有哈气化、义马、天脊、云南解肥、兰州煤气厂等6个厂;Texaco水煤浆气化工艺已在我国鲁南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等9个厂投入生产,情形良好;Shell干粉加压气化技术在我国已经有双环、洞氮、枝江、安庆、柳化等5个厂投产,还有10余个项目正在安装,将于尔后几年陆续投产;多喷嘴水煤浆气化已在山东华鲁恒升、兖矿国泰2个厂投运,还有7个厂家正在安装,最晚在2020年投产;GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司的煤化工厂也将投入建设;加压两段干煤粉气流床气化技术已通过中实验收,华能集团“绿色煤电”项目2000t/d级和内蒙古世林化工1000t/d 级的气扮装置正在设计安装中。
水冷壁水煤浆气化炉运行总结水冷壁水煤浆气化炉于2022年8月22日投料胜利。
到目前为止已经运行56天。
整体运行状况来看良好。
主要经济运行指标如下:1、氧煤比470Nn?/h,老系统氧煤比437Nn?/h;投煤量与老系统系统基本相当;2、粗渣中含碳量在15%以下,老系统的渣中含碳量一般在25%以下;蒸汽产量:1.4吨/小时(并入L3Mpa蒸汽管网);3、目前CO2保护气的加入量掌握在ZOONnRh以上;从这一个多月的运行煤耗基本没有变化,基本维持以前水平。
氧耗比耐火砖炉子稍有增加。
水冷壁水煤浆气化炉的运行参考数据明显比耐火砖炉子多,炉温的推断方式最为明显。
存在的问题主要有以下几点:1、设计的数据和实际的运行数据差距还是比拟大,尤其是锅炉水系统,在设计的理念上就要进行重新熟悉,我们需要的是大量的水进行系统循环,以保证内件的平安运行,而不是追求气化的蒸汽产量。
目前正着手联系设计院对这方面的改造。
(锅炉水给水泵进出口管线加粗)2、热偶方面需要进一步改造,刚投料环腔保护气CO2120Nm3/h;由于热偶导线管漏导致环腔温度高,保护气CO2增至220Nm3/h以上,致使系统CO2 高。
3、阀门方面:PV1313-4 (放空阀)、HV 1302-4(放空阀前阀)、LV1308-4(高压灰水进洗涤塔调整阀)、FV1321-4 (中心氧调整阀)、LV1381(汽包加水阀)、PV1382(汽包压力调整阀)、FV1307-4 (氧气调整阀)、FV1330 (烘炉氧气调整阀)、FV1361、FV1362 (烘炉弛放气调整阀)、存在调整困难、阀门打不开问题,目前已上报技改重新购买。
二厂气化车间2022年10月16日。
煤气化常见问题,以及解答一氧化碳随氧煤比的变化问题。
氧煤比增加,将有较多的煤发生燃烧反应,放热量增大,气化炉温度升高,为吸热的气化反应提供更多的热量,对气化反应有利。
因此,碳的转化率、冷煤气效率及产气量上升,CO2和比氧耗、比煤耗下降。
随着氧煤比的进一步增加,碳转化率增加不大,同时由于过量氧气进入气化炉,导致了CO2的增加,使冷煤气效率,产气率下降,比氧耗、比煤耗上升。
因此,氧煤比应有一个最适宜值,一般认为氧碳的原子比在1.0左右比较合适。
C元素是要平衡的,抛开碳转化率的因素不谈,CO浓度的趋势和CO2应该是相反的。
如果考虑C转化率的问题,则情况略有不同,但大的趋势不变。
总体来说生成的CO量随氧煤比的变化趋势是先增加,后减小,中间会出现一个最大值。
水煤浆气化反应略有不同,因为变换反应对气体组成影响也很突出,氧量的增加会导致碳氧化生成CO2的比例增加,但温度上升会导致变换反应减少,具体情况也需要详细分析,但感觉总体趋势应该还是一样的。
2)德士古气化炉液位低跳车究竟要设置那些连锁?激冷水要不要设置流量低低跳车连锁?水洗塔要不要设置液位低低跳车连锁?设置激冷室液位15%连锁(此值是经过设计院、GE公司共同讨论定下来的,气化炉尺寸是3200mm*3800mm)。
激冷水设置连锁是很有必要的。
至于碳洗塔液位连锁就没有什么意义,完全可以不要。
气化炉液位低低连锁有三选二,运行时应该把此连锁投上!以保安全!激冷水没必要设置流量低低跳车连锁,因为气化炉系统有个激冷水低低连锁,当激冷水低低时,事故激冷水补水阀会全开!水洗塔更没必要设置跳车连锁,有足够的时间处理它!气化炉液位在正常运行期间是必须要挂的。
的确当液位低的时候这两个阀会自动关闭的,但是这个液位只比跳车值高一点点。
至于气化炉液位低会让这两个阀连锁关闭主要是防止因液位低而导致窜气,不是用来保护气化炉液位的。
如果是激冷水泵出了问题,备泵会自启动的,除氧水泵直接手动给气化炉供水这是万不得以的办法,一般情况下不用的。
年产30万吨合成氨装置气化技术的选择和比较煤化工的龙头是煤气化,煤气化工艺的选择,有时直接决定了企业的生死存亡或者效益好坏,最典型的例子就是国内有名的三家大型煤制烯烃企业,采用了三种不同的煤气化技术,得到三种不同的结果。
目前成熟的高压粉煤气化技术从进料方式上可以分为干法(干法进料)和湿法(水煤浆进料)。
干法气化目前在国内应用较多的主要有Shell、GSP和航天炉;湿法气化目前在国内应用较多的主要GE、四喷嘴和清华炉。
这些气化技术各有优缺点,就气化炉本身而言也有很多科研单位和应用单位对其优缺点、性能、使用情况进行了介绍和对比。
由于合成氨工程是技术集成度很高的综合工程,涉及多个单元,因此仅仅从气化炉本身进行对比不尽全面,不尽合理。
本文从合成氨整个流程上对干法气化和湿法气化的主要流程和消耗进行比较,以便从整个流程上对两种气化方法有更全面的认识,以便于气化技术的选择。
为便于比较,故选用国内目前较成熟的工艺路线进行比较,干法气化流程为,4.0MPa气化,四段耐硫变换,低温甲醇洗,液氮洗,合成器压缩,合成氨。
湿法气化流程为,6.5MPa气化,三段耐硫变换,低温甲醇洗,液氮洗,合成器压缩,合成氨。
合成氨装置,两种气化技术均相同,故不作比较,仅对前面工序进行对比。
对于空分工段,不是本文比较的重点,仅对氧耗进行比较,一般4.0MPa气化,配套氧气压力为5.8MPa,6.5MPa气化,配套氧气压力为8.3MPa,如均采用内压缩流程,5.8MPa 1Nm3的氧气能耗和8.3MPa 1Nm3的能耗相差约0.02KW,在国内实际的运行案例中,两者的实际差别几乎没有,例如,神华宁煤采用4.0MPa气化,神华包头采用6.5MPa气化,但是宁煤空分单位氧气的能耗却比包头的还要高。
1. 气化反应不论是干法气化还是湿法气化,其气化原理是相同的,目前在国内应用的高压气流床气化均是采用纯氧气化,主要的反应式为:对于湿法气化,由于大量水分随水煤浆进入气化炉,因此气化室内有大量的水蒸气存在,在炉内会发生部分CO变换反应,有比较多的CO会转化成CO2,同时得到相同摩尔数的H2,而且在高温下变换反应的速率很大,所以湿法气化出气化炉的粗煤气中CO含量比干粉气化低,H2含量比干粉气化高。
多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置,20世纪70年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术,80年代投入工业化生产。
该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式,壁炉为耐火砖,采用水激冷流程净化除尘,在发电项目中采用废锅流程回收热量。
单炉目前最大日投煤量可达2000t操作压力有4Mpa、6.5Mpa和8.4Mpa,操作温度为1350左右,有效气体成分(CO+H2)含量为82%左右,它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低(但专利转让费用高15.9元/kNm3)。
我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂,于1993年投产,现在为多家企业所使用。
不足之处是该技术对煤质有较严格的限制(灰熔点<1250℃)、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50天左右,不足三个月要维护或更换,黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀,激冷环、激冷室易出问题等。
为了提高经济性,得到较高的气化效率及较好的合成气组分,要求水煤浆浓度(58%—65%)且稳定性和流动性(黏度<1200mpa.s)较好。
1、典型的工艺技术数据:(1)气化压力: 2.7—6.5Mpa(2)气化温度:1300—1500℃(3)煤浆浓度:60%以上,粒度分布70%以上大于200目(4) 原料煤消耗:610(kg/kNm3有效气)(5) 氧耗:400(Nm3/kNm3有效气)(6) 碳转化率:95%—99%(7) 冷煤气效率:72%(8) 煤气组分:有效成分(CO+H2)78%—82%2、煤炭质量要求:(1)发热量:大于25MJ/kg(2)灰分:小于15%,最好小于12%(3)挥发分:大于25%(4)水分:内水≤8%(5)灰熔点:1300℃以下,最好小于1250℃(6)可磨性要好二、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发,是对Texaco气化炉技术的改进,通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内,使颗粒产生湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。
水煤浆水冷壁型气化炉和水煤浆耐火砖气化炉的比较1.总说明水煤浆水冷壁气化炉(清华炉)是清华大学在原耐火砖炉型上发展的一种新型气化炉,利用水冷壁代替耐火砖作为保护,首台示范装置于2011年8月22日在山西阳煤丰喜临猗公司一次投料成功,第一次运行创造了单炉安全连续运行140天的好成绩,创造了世界煤气化历史上第一次投料单炉无间断连续稳定安全运行的最长记录。
水煤浆耐火砖气化炉具有代表性的是GE公司的气化炉,以下就水煤浆耐火砖气化炉和水煤浆水冷壁气化炉两者的不同进行对比。
2.煤浆制备煤浆制备两者区别不大,清华炉可以采用传统的制浆工艺,也可以采用和国家煤科院水煤浆工程中心合作的双峰级配技术(已经签订战略合作协议),煤浆浓度和传统的制浆工艺相比至少可提高3%以上。
3.气化工段3.1气化炉燃烧室结构的比较3.1.1耐火砖气化炉燃烧室耐火砖气化炉燃烧室(见下图)由外壳和耐火砖组成,在气化炉外壳还安装有表面温度报警系统,当气化炉的耐火砖失效时,可以及时发现气化炉外壁超温情况。
气化炉反应室的内部形状是通过耐火砖的砌筑来实现的,在相同外壳直径条件下气化室内径较小。
一般耐火砖分为三层。
向火面砖:向火面包括工艺烧嘴入口、气化炉拱顶、气化炉侧墙、气化炉锥底和出口。
在需要的地方必须使用特殊形状的耐火砖,以使这些层能够紧密结合并保证高的抵抗力。
向火面砖要求能自由膨胀,自立于托砖板上,砖与砖之间不能用凹凸台配合。
通常采用含Cr2O3≥86%的耐火砖。
背衬砖:向火面砖的底层炉衬,紧靠向火面砖的后面,用于支撑拱顶砖的重量,自立于托砖架上。
通常采用含Cr2O3≥12%的耐火砖。
隔热砖:超级耐用的绝热耐火砖组成的绝热层,用于降低气化炉金属外壳的温度。
通常采用含Al2O3≥98%的耐火砖。
气化炉锥底砖一般运行4000~5000小时左右更换一次,换砖连同气化炉升降温的时间周期一般为20天;气化炉向火面砖一般运行10000小时左右更换一次,换砖时间连同气化炉升降温的时间周期一般为60天。
目前,耐火砖气化炉烧嘴一般运行时间为50~80天左右需更换一次。
气化炉激冷室采用下降管、上升管结构。
耐火砖气化炉水冷壁气化炉3.1.2水冷壁气化炉燃烧室水冷壁气化炉燃烧室(见上图)由外壳和水冷壁内件两部分组成,气化炉外壳设置有炉壁测温点。
气化炉水冷壁分为三部分,分别为主水冷壁、上部盘管和渣口盘管。
水冷壁内衬20~30mm的耐火材料,主要成分为SiC。
气化炉烧嘴一般运行时间为120天左右需更换一次。
气化炉激冷室采用无上升管,下降管喷水结构。
3.2水冷壁型清华炉和GE炉的主要对比:(投煤量1500吨/天气化炉)3.3工艺系统的比较3.3.1气化炉的点火、投料耐火砖气化炉点火和投料采用两个不同的烧嘴,预热烧嘴主要作用是将气化炉温升至800~1000℃,然后再更换工艺烧嘴投料。
煤浆的燃烧主要依靠耐火砖的蓄热,投料后,反应历程为脱水分和挥发份→燃烧→气化,所以气化炉温度先降后升,经常发生炉内燃爆。
水冷壁气化炉点火和投料采用一个组合烧嘴完成,不需设置开工升温烧嘴,直接用工艺烧嘴将气化炉温度升至800℃后投料。
投料时由于炉内有燃料气、氧气在进行燃烧,燃料气、氧气和煤浆混合后从喷嘴喷出,煤浆直接燃烧,气化炉温度立刻上升,不会发生炉内燃爆。
3.3.2燃料气系统耐火砖气化炉在烘炉时,炉内为负压,燃料气压力一般在0.5MPa左右即可。
水冷壁气化炉采用特殊的组合烧嘴升温点火形式,炉内压力为正压,投料时煤浆和氧气压力均在1.0MPa左右,所以燃料气压力也应保证在1.5MPa以上。
燃料气可选用天然气、液化气、驰放气等,可根据用户的具体情况选择合适的燃料气气源。
3.3.3氮气系统水冷壁气化炉和耐火砖气化炉对氮气系统的要求相同。
3.3.4锅炉水系统水冷壁气化炉需增加和水冷壁相配套的设备,包括汽包和锅炉水循环泵,气化炉水冷壁系统和烧嘴冷却水系统共用一套锅炉给水系统。
汽包中的锅炉水,通过锅炉水循环泵分别送入气化炉的水冷壁系统和烧嘴冷却水系统。
水冷壁气化炉正常开车期间,产生约≤3 t/h蒸汽,需要补充~3 t/h左右的锅炉水,锅炉水压力≥7.0MPa,温度≥104℃。
可从锅炉母管直接引一根锅炉水管线。
3.3.5蒸汽耐火砖气化炉在开车阶段开工抽引器需要消耗低压蒸汽,消耗量一般为5~10t/h,水冷壁气化炉由于采用正压升温、正压投料,不需使用开工抽引器。
水冷壁气化炉在开车阶段需要使用低压蒸汽对汽包和水冷壁进行升温,温度一般升至180℃左右,蒸汽消耗量一般为0.5~1t/h。
水冷壁气化炉正常开车期间,产生高于气化压力0.5MPa的饱和蒸汽,流量约3 t/h(蒸汽产量主要和炉温有关),此部分蒸汽可直接并入就近的工厂蒸汽管网。
2.3.6氮气(二氧化碳或驰放气)水冷壁环隙需要充保护气体,可以充氮气、二氧化碳或驰放气等干燥气体,压力高于气化压力0.5MPa,流量约200Nm3/h。
3.4公用工程消耗对比3.5存在的风险3.5.1设备的风险耐火砖气化炉存在的主要风险为气化炉炉壳超温,国内同类厂家曾出现过气化炉壳体鼓包、爆炸等事故。
如鲁南化肥厂、淮南化肥厂、南京惠生、滕州凤凰等厂家。
耐火砖气化炉发生的事故主要是由于耐火砖固有特征决定的。
水冷壁气化炉的炉壁温度比耐火砖炉的炉壁温度降低约100℃左右,且不存在串气想象,气化炉不会发生鼓包、爆炸等事故。
在设备安全方面,水冷壁气化炉比耐火砖气化炉有更好的安全性。
水冷壁气化炉安全问题可控。
国内某厂GE气化炉更换封头4.清华炉和GE气化炉相比主要有以下优势4.1安全性好:GE气化炉在开车和运行过程中,气化炉承压钢壳的温度在200℃以上,如果筑炉有问题或炉砖串气,就会发生炉壁超温的现象,严重时造成气化炉炉壳鼓包、爆炸(鲁南化肥厂、淮南化肥厂、南京惠生均发生过类似事故)。
清华炉水冷壁采用全密封垂直管结构,气化炉炉壁温度不会高于水冷壁温度,不存在炉壁超温的问题。
4.2稳定性好:GE气化炉正常运行时,主要依靠看渣口压差、洗气塔出口气体成分来判断气化炉的炉温,来调整氧煤比,但往往反应比较滞后,如煤浆泵打量不好时不易发现,等发现后再处理时,经常造成事故扩大,难以处理。
清华炉正常运行时,除了看渣口压差、洗气塔出口气体成分外,水冷壁的蒸汽产量更能直接反应气化炉的炉温,如煤浆泵打量不好,蒸汽产量会瞬间增大,操作工可以及时处理,避免事故扩大。
4.3煤种适应性强:GE气化炉由于受到耐火砖的限制,对煤种的灰熔点要求很高,一般要求煤的灰熔点不能超过1350℃。
水冷壁气化炉对煤的灰熔点可以适当放宽,在山西丰喜的工业装置上试烧灰熔点为1520℃的原料煤,系统运行正常、稳定。
4.4对环境友好:GE气化炉炉采用高铬砖,向火面砖的Cr2O3含量要求不低于86%,在运行过程中,耐火砖会被炉渣侵蚀、剥落,含铬炉渣会对环境造成影响;在气化炉换砖过程中,拆下来的含铬的炉砖也不易处理;GE气化炉的烘炉过程很长,原始烘炉需20天左右,正常烘炉需3天以上,放空的废气较多。
清华炉内部仅有30mm厚的SiC涂层,在运行时也不需再进行更换,运行时对环境无害;清华炉的耐火材料烘炉时间很短,两个小时即可直接投料,放空的废气少。
4.5烧嘴运行时间长GE气化炉烧嘴一般运行时间为50~80天,如煤质好,烧嘴头部进行特殊处理,有时也可达到100天。
烧嘴冷却采用盘管,压力也比气化炉压力低,在烧嘴拆装过程中,水冷盘管极易损坏,水冷盘管损坏后,高温、高压煤气将会直接进入烧嘴冷却水系统,必须立即停车。
清华炉的烧嘴和水冷壁共用一套循环水系统,循环水温度高,运行条件比较优化,GE气化炉烧嘴存在的露点腐蚀、硫腐蚀和应力腐蚀都得到解决。
烧嘴冷却采用夹套结构,没有突出部件,不易损坏,烧嘴冷却水压力比气化炉高,即使烧嘴冷却水泄漏,也不必立即停车。
4.6单炉运转时间长GE气化炉耐火砖一般运行4000~6000小时后需要更换锥底砖,时间需要20天左右;运行10000小时左右,需要更换向火面砖,时间需要60天左右。
年运转时间最长6500小时,对于化工生产来讲,需要设置备用炉。
清华炉无需换砖,仅需定期停炉更换烧嘴进行系统清理,单炉年运转可以达到8000小时以上,可以不设置备用炉。
4.7投资低GE气化炉由于炉璧温度较高,炉壳需要选用SA387材料制作,炉内还需砌筑耐火砖,单炉造价高,制作工期长;由于需要开工蒸汽,有些新建厂还需为气化烘炉单独建设开工锅炉。
清华炉炉壁温度较低,选用国产的14Cr1MoR即可,单炉造价低,制作工期短。
初步测算,清华炉炉壳加内件的价格和GE炉炉壳价格基本相当,单台气化炉比GE炉投资节省一炉耐火砖的投资;气化炉烘炉也不需开工锅炉。
如不设备用炉,将会比GE 炉投资节省更多。
5.经济效益5.1耐火砖减少的费用GE炉耐火砖一般运行4000~6000小时后需要更换锥底砖,时间需要20天左右;运行10000小时左右,需要更换向火面砖。
以直径3200mm的气化炉为例,向火面砖及拱顶砖更换一次的费用大致在700万元左右,十年时间需要更换6次到7次,折合精品节约费用4000万元到5000万元,锥底砖的更换费用为80万元左右,十年时间需要更换20次左右,折合节约费用1600万元。
综合考虑十年时间公司耐火砖气化炉仅更换耐火砖就需要支付将近5600万元到6500万元。
5.2烘炉费用的减少耐火砖气化炉每次开车前需要烘炉,每次烘炉需要消耗燃料气、蒸汽和激冷水,水冷壁气化炉不需提前烘炉,仅需在开车前1~2小时对气化炉开始点火,可节约大量烘炉费用。
5.3长周期运行水冷壁气化炉可实现气化炉的长周期运行,不会再发生由于气化炉检修倒不过来的现象,后系统不会再发生因为气化炉原因减负荷。
由此带来的经济效益更大。
5.4原料煤效益水煤浆水冷壁清华炉可使用采购价格较低的高灰熔点原料煤,经济效益巨大。
6.灰水处理系统清华炉灰水处理系统经过多年的改进,和GE炉相比操作和检修更方便,更有利于长周期运行,主要改进有:取消沉降槽进料泵,提高真空闪蒸位差,沉降槽作为真空闪蒸罐的液封槽;各级闪蒸罐内件的改进,更有利于检修;真空闪蒸冷凝器改进,不再因为灰水堵塞而经常检修等等。
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