GE气化炉技术
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农村户用小型秸秆气化炉制作方法秸秆气化炉是一种利用秸秆等生物质材料进行燃烧、气化生成可燃气体的设备。
在农村地区,由于秸秆等农业废弃物的大量产生,利用这些废弃物进行气化可以减少农村污染,提高生活质量。
下面是农村户用小型秸秆气化炉的制作方法。
1.设计秸秆气化炉的形状和尺寸。
根据实际需求和可用材料,设计一个合适的形状和尺寸。
典型形状是一个圆柱体,高度约为1.2米,直径约为0.6米。
这个尺寸可以容纳较多的秸秆,并且容易进行操作和维护。
2.准备制作材料。
选择适合的材料来制作气化炉,常用的材料包括砖块、铁板和耐高温陶瓷。
这些材料能够承受高温,并且不容易受到气化过程中产生的腐蚀。
3.组装气化炉的外部结构。
首先,使用砖块或铁板组装气化炉的外壳,这个外部结构能够帮助保持高温,并且有助于产生气化反应。
确保外部结构坚固,并且不会因为高温而变形。
4.设计气化炉的气化室。
在气化炉内部,需要设计一个用于放置秸秆的气化室。
这个气化室应该有一个适当的进气口和出气口,以及一个用于调节气流的装置,如可调节的风门。
同时,要确保气化室的密封性,以避免气化过程中的气体泄漏。
5.安装气化炉的燃烧室。
在气化炉的底部,安装一个燃烧室,用于点燃秸秆和维持气化过程所需的高温。
这个燃烧室可以使用耐高温陶瓷材料制作,并且需要有一个进风口和一个排烟口。
6.测试和优化气化炉。
在气化炉制作完成后,进行一系列的测试,以确保其可靠性和高效性。
可以尝试不同的秸秆和气化参数组合,优化气化炉的性能。
7.使用和维护气化炉。
一旦气化炉通过测试,可以开始使用它来进行秸秆的气化。
在使用过程中,定期清理气化室和燃烧室,并确保气化炉的各个部件正常工作。
总结:农村户用小型秸秆气化炉的制作过程可以分为设计、组装和测试等几个步骤。
这个制作方法需要一定的专业知识和技能,以确保气化炉的安全和性能。
通过使用这种小型气化炉,农村地区可以高效地利用秸秆等农业废弃物,减少环境污染,并提供可再生能源。
GE水煤浆气化技术工艺烧嘴的探讨为了在开车投料期间更好更迅速的工艺烧嘴,保证气化的投料成功以及平稳运行。
文章对工艺烧嘴的管口方位的设置以及与工艺烧嘴所连接管道的设计中需要注意的地方做出了探讨和阐述。
标签: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%。
德士古气化炉1.德士古气化炉概况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。
1945 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,后经各国生产厂家及研究单位逐步完善,于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。
国外已建成投产的装置有6套,15台气化炉;国内已建成投产的装置有8套,24台气化炉,正在建设、设计的装置还有4套,13台气化炉。
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。
我国自鲁南化肥厂第一套水煤浆加压气化装置(2台气化炉)1993年建成投产以来,相继建成了上海焦化厂气化装置(4.0 MPa气化,4台气化炉,于1995年建成投产),渭河化肥厂气化装置(6.5 MPa气化,3台气化炉,于1996年建成投产),淮南化肥厂气化装置(4.0 MPa气化,3台气化炉,于2000年建成投产),金陵石化公司化肥厂气化装置(4.0 MPa气化,3, , , , 台气化炉,于2005年建成投产),浩良河化肥厂气化装置(3.0~4.0 MPa气化,3台气化炉,于2005年建成投产),南化公司气化装置(8.5 MPa气化,2006年建成投产),南京惠生气化装置(6.5 MPa气化,2007年建成投产)等装置。
由于我国有关生产厂的精心消化吸收,已掌握了丰富的连续稳定运转经验,新装置一般都能顺利投产,短期内便能连续稳定、高产、长周期运行。
并且掌握了以石油焦为原料的气化工艺技术。
水煤浆和99. 6 %纯氧经德士古烧嘴呈射流状态进入气化炉,在高温、高压下进行气化反应,生成以CO +H2 为主要成分的粗合成气。
在气化炉内进行的反应相当复杂,一般认为气化分三步进行:(1) 煤的裂解和挥发份的燃烧水煤浆和氧气进入高温气化炉后,水份迅速蒸发为水蒸汽。
秸秆气化炉原理秸秆气化炉原理图纸秸杆气化炉,涉及有下出灰口、冷却夹套、水冷排结构、炉体、快开上出灰口、进料口密封盖构成,秸杆气化炉的中上部为炉体,既作为待燃烧的秸杆料的装料仓,同时也作为燃烧室。
炉体上端中心位置设置有进料口,进料口上设置有水封的进料口密封盖。
秸杆气化炉的中下部设置有水冷排结构,作为气化炉的燃烧炉排。
水冷排结构以下的下炉体,设置有夹层的冷却夹套,冷却夹套内的水与水冷排结构的水相通,以水泵驱动循环。
本实用新型所述的秸杆气化炉,产气效率高,热值高,可以长时间稳定运行。
秸秆热解气化技术,是将秸秆转化为气体燃料的热化学过程。
秸秆在气化反应器中,在氧气不足的条件下发生部分燃烧,以提供气化吸热反应所需的热量,在温度700-850℃左右的气化温度下,秸秆就可以发生热解气化反应,转化为含H2、CO和低分子泾类甲烷、乙烷、丙烷等可燃气体。
高效生物质气化炉由料筒、过滤净化装置、管道、风机、灶头等部分组成。
生物质燃料在气化反应器(气化炉)中,处于密闭缺氧的条件,就产生可燃性气体。
该炉具装置具有生物质原料造气、燃气净化、自动分离的功能。
当燃料投入料筒内燃烧,即产生大量的可燃气体,燃气自动导入分离系统,再通过净化装置实行净化,从而产生优质燃气,并通过管道输送到灶头,点火即燃。
若采用红外线燃烧技术,可进一步提高灶面火口温度,提高热效率。
由于红外线本身可以储存能量,不需要空气作为传播介质,且具有极强的穿透能力,可使热效率大大提高,使物体加热时间缩短,从而使加热更加快捷,其能量转换效率比植物原料直接燃烧成倍地提高,完全实现高效、清洁燃烧。
固体生物质转化为气体燃料,称为生物质气化。
生物质中的碳元素质量分数约为62%,其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等元素。
植物秸杆的有机成分以纤维素、半纤维素为主,碳元素质量分数约为76%。
这些原料,在缺氧条件下加热,使之发生复杂的热化学反应能量转化过程。
它的基本原理是含碳物质在不充分氧化(燃烧)的情况下,经干馏热解及热化学氧化反应后产生的一种可燃混合气体,主要含有一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、丙烷等,再通过二次积极供氧,达到理想、科学的助燃效果。
GE水煤浆气化装置优化改造及总结GE(美国通用电气公司)水煤浆气化装置优化改造及总结一、引言水煤浆气化是一种新型能源技术,能够在保障能源供应的同时减少环境污染。
作为世界上最早开展水煤浆气化技术研究的公司之一,GE在水煤浆气化装置方面有着丰富的经验。
本文将介绍GE在水煤浆气化装置的优化改造,并对其进行总结。
二、水煤浆气化装置的优化改造1. 提高水煤比GE通过增大水煤比,即在气化过程中加入更多的水,可以提高气化效率和气化温度。
这样可以增加气体生产率,同时减轻气化炉的磨损,延长装置寿命。
2. 优化水煤浆粉碎对水煤浆进行粉碎是水煤浆气化装置的关键步骤。
GE通过改进粉碎设备和工艺参数,提高水煤浆的粉碎效率,降低粉碎能耗,减少设备维护成本。
3. 加强配气系统GE对水煤浆气化装置的配气系统进行了优化改造,以实现更高的配气效率和更低的能耗。
通过改进配气管道设计和调整配气参数,可以更好地控制气体的分布和流向,以提高气化效率。
4. 优化煤质和煤质混合作为水煤浆气化的原料,煤质的选择和混合对气化装置的运行至关重要。
GE通过优化煤炭供应链和改良煤炭处理工艺,提高了煤质的稳定性和均质性,从而优化了气化过程,提高了产气效率。
三、优化改造的效果及总结通过以上的优化改造,GE成功地提高了水煤浆气化装置的运行效率和产气能力。
首先,水煤比的提高使得气化过程中水蒸气的利用率更高,提高了气化效率。
同时,增加的水量降低了气化炉的燃烧温度,有利于延长设备的使用寿命。
其次,改进的粉碎工艺和设备降低了能耗,并提高了粉煤的燃烧效率。
这有助于减少二氧化碳的排放量和固体废弃物的产生。
再次,优化后的配气系统提高了气体的分布和流向控制能力,进一步提高了气化效率。
这对于保持气化过程的稳定运行至关重要。
最后,优化的煤质和煤质混合使得气化装置的产气质量更加稳定,提高了生产效率。
总结起来,GE通过水煤浆气化装置的优化改造,提高了气化装置的效率和产气能力,同时减少了对环境的污染。
农村户用小型秸秆气化炉的制作方法一、秸秆气化原理与燃气指标。
秸秆是作物通过光合作用而生成的生物质,其所含元素主要为碳、氢、氧、氮、硫、磷等。
秸秆气化的原理是:生物质秸秆作为燃料,在缺氧的状态下,不完全燃烧,使其转化为一氧化碳、氢、甲烷等可燃气体。
气化过程包括三个阶段,即干燥与干馏、氧化、还原。
秸秆气化技术指标:①原料:玉米秸秆、玉米芯、薪柴、木材加工废弃物等。
原料含水量要求小于20%。
②产气率:每千克秸秆可产2立方米燃气。
⑧燃气成分:一氧化碳11%~20%、氢气10%~16%、甲烷0.5O/o,-.~5%、二氧化碳1W/o"~14%、氧气小于1%、硫化氢小于20毫克/立方米、焦油及灰尘小于10毫克/立方米。
燃气热值4000千焦/立方米~5000千焦/立方米。
二、小型秸秆气化炉的制作方法1.所需材料及尺寸旧铁桶1个。
40瓦~60瓦风机1台,球阀开关2个,钢筋(做炉篦子用,直径10毫米~12毫米)少许,三通2个,管件直径均为1寸。
2.制作最好选用直径60厘米、高90厘米的铁桶,将铁桶顶部 (添料口)、底部(清灰口)进行焊割,在铁桶上方焊一出烟管,距铁桶底部约20厘米处焊接喷嘴。
①炉篦子的安装:可以直接将炉条焊在铁桶上,方法是:先在距离铁桶底部约25厘米处打四个眼,然后穿入两根钢筋并将钢筋焊在铁桶上,再在焊好的钢筋上摆放炉篦子,并用铁丝固定。
炉篦子的间隙为1厘米~2厘米。
②喷嘴的安装:喷嘴是气化炉的关键部件,因炉内燃烧时的温度较高,喷嘴容易受到损伤,所以要求采用专用喷嘴。
经过长期使用,如发现喷嘴损坏,应及时更换,喷嘴要采用耐火钢材,不能用普通铁管。
③过滤器的制作安装方法:可用耐高温 (80T:)塑料或铁皮制作,底部约5厘米处用竹片摆成米字型,然后放入高度约30厘米的玉米芯。
接缝处用胶带固定。
桶内玉米芯每隔一个月更换一次。
④室内灶具安装:输气管道应有一定的坡度,防止管道内积水,在正常点燃后,火焰应为蓝、红色,室内无烟无尘。
秸秆气化炉原理
秸秆气化炉是一种利用秸秆等生物质资源进行气化反应,产生可再生能源的设备。
它的原理是通过高温和缺氧的环境,将秸秆等生物质材料转化为可燃气体,从而实现能源的利用和再生。
秸秆气化炉的原理主要包括生物质气化、燃烧和热解等过程。
首先,生物质气化是秸秆气化炉的核心过程。
在气化炉内部,秸秆等生物质材
料首先经过干燥和热解,释放出挥发性有机物。
随后,这些挥发性有机物在高温环境下发生气化反应,生成一种可燃气体,主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷等。
这些可燃气体可以作为燃料,用于发电、供热等用途。
其次,燃烧是秸秆气化炉中的重要过程。
在气化炉内部,可燃气体与氧气进行
燃烧反应,释放出大量的热能。
这些热能可以用于加热气化炉本身,同时也可以用于外部能源利用,比如发电或供热。
燃烧过程也会产生一些废气,需要经过处理后排放,以减少对环境的影响。
最后,热解是秸秆气化炉中的另一个重要过程。
在气化炉内部,高温环境下的
秸秆等生物质材料会发生热解反应,产生固体残渣和液体产物。
固体残渣可以作为肥料或建筑材料,实现资源的综合利用。
液体产物则可以用于化工生产或能源利用。
综上所述,秸秆气化炉的原理是通过生物质气化、燃烧和热解等过程,将秸秆
等生物质材料转化为可再生能源,实现资源的循环利用。
秸秆气化炉不仅可以减少对化石能源的依赖,还可以减少秸秆等生物质资源的浪费,具有重要的环保和经济意义。
在未来的发展中,秸秆气化炉有望成为一种重要的清洁能源设备,为可持续发展做出贡献。
秸秆气化炉原理及相关知识秸秆气化炉是一种利用生物质能源进行气化的设备,用于将秸秆等农作物废弃物转化为可再生的燃气或液体燃料。
秸秆气化炉的原理是在高温和缺氧环境下,将秸秆等生物质通过热氧化反应转化为可燃气体,同时产生的固体残渣可用作肥料。
下面将详细讨论秸秆气化炉的原理及相关知识。
1.秸秆气化炉的原理(1)干燥:首先将秸秆进行干燥,以降低其含水率。
干燥秸秆可提高气化效率,减少燃料在气化过程中的热损失。
(2)预热:将干燥的秸秆送入预热室,通过预热室中的热风对秸秆进行预热。
预热可提高秸秆的热值,减少后续气化过程中的外部热供应。
(3)气化:经过预热的秸秆进入气化炉,与燃烧剂(如空气、氧气等)在高温条件下发生气化反应。
气化过程中,秸秆的大分子有机物被裂解为小分子气体,并产生一定量的焦炭和灰渣。
(4)燃烧:气化产生的气体经过调整后可直接燃烧,提供热能或电能。
调整主要包括气体成分的调节、净化和燃烧控制等。
(5)残渣处理:气化过程中生成的固体残渣可以用作肥料,进一步实现资源的再利用。
2.秸秆气化炉的相关知识(1)气化温度:气化温度是指秸秆进入气化炉后的温度,一般在800-1,200摄氏度之间。
高温有利于有机物的裂解,并提高气化效率。
(2)气化剂:气化剂是气化过程中用于反应的介质,常见的有空气、氧气等。
选择适当的气化剂可以控制气化反应的速率和产物的组成。
(3)气化产物:气化产物主要包括合成气和焦油。
合成气由氢气、一氧化碳和少量的二氧化碳组成,可直接用作燃料或生产化学品。
焦油是气化过程中生成的液态有机物,可用于制备液体燃料。
(4)气化效率:气化效率是衡量气化炉性能的重要指标,可以通过产气量和热值来评估。
充分利用秸秆的能量可以提高气化效率,减少资源浪费。
(5)炉温控制:炉温是气化过程中重要的控制参数,过高的炉温可能导致秸秆的过燃,造成能量损失和环境污染。
适当的炉温有助于提高气化效率和产物质量。
综上所述,秸秆气化炉是一种将秸秆等农作物废弃物转化为可再生燃气或液体燃料的设备。
GE(原德士古)气化技术综述目前我国煤炭气化技术得到了快速发展,针对煤气的不同用途和需要(如生产替代天然气、用作合成气、发电等)发展了几十种气化技术,许多技术得到了工业应用。
按照气化炉中气固接触方式和反应形式可将气化技术归纳为四种类型:以鲁奇炉为代表的固定床气化工艺,以高温温克勒炉、灰熔聚为代表的流化床气化工艺,以GSP、Shell、GE(原Texaco)、多喷嘴对置水煤浆技术为代表的气流床气化工艺,另外还有不再发展的熔融床气化工艺。
化肥是发展农业的重要基础原料,是确保我国农业生产健康持续发展的前提。
煤炭转化制合成气,在我国占绝大多数的中小化肥厂由于使用间歇水煤气气化工艺和以无烟块煤为原料,存在转化效率低、环境污染严重、运行成本高、竞争力不强等问题,亟需更新换代。
建设煤基合成氨基地是符合国家发展政策和企业利益的。
在我国,一些新规划的煤化工基地的气化工艺拟选用水煤浆进料的GE加压气化技术制合成气。
1 GE气化技术的现状目前在国内外均有GE(Texaco)气化技术在运行,其中最大商业装置是Tampa电站,属于DOE的CCT-3,1989年立项,1996年7月投运,12月宣布进入验证运行。
该装置为单炉,日处理煤2000~2400吨,气化压力为2.8MPa,氧纯度为95%,煤浆浓度68%,冷煤气效率约76%,净功率250MW。
Tampa IGCC电厂目前使用55%石油焦和45%煤为原料,操作可用率在有备用燃料时为95%,气化炉可用率为82%。
碳转化率低于设计值,尤其是使用石油焦时更是如此,导致效率下降氧耗提高。
另外计划提高石油焦的比例,并使用5%的生物质为原料;也计划进行侧线CO2脱出工作。
80年代末,中国共引进4套GE水煤浆气化装置,分别为鲁南化肥厂(二台炉,一开一备,单炉日处理量450t煤,2.8MPa)、上海焦化厂(4台炉,三开一备,单炉日处理500t煤,4.0MPa)、渭河化肥厂(三台炉,二开一备,单炉日处理量为820t,6.5MPa)和淮南化工总厂(三台炉,无备用,单炉日处理500t煤,4.0MPa),这4套装置均用于生产合成气,7台用于制氨,5台用于制甲醇。
进入2000年以后,GE技术又在国内推广了多套,表1为GE水煤浆气化技术在国内的应用情况。
中国在水煤浆气化领域中已积累了丰富的设计、安装、开车以及新技术研究开发经验与知识。
表1 GE水煤浆气化技术应用现状业主地点原料用途开车时间1 美国Eastman 美国煤醋酐19832 日本Ube 日本煤合成氨19843 美国Tampa 美国煤/石油焦IGCC发电1996业主地点原料用途开车时间4 中石化山东临淄煤,石油焦合成气20085 上海焦化上海煤化工产品20086 兖矿集团山东邹城煤甲醇,50万t/a 20077 上海惠生南京煤甲醇,20万t/a 20078 神木化工陕西榆林煤甲醇,20万t/a 20069 渭河化肥厂陕西渭河煤甲醇200610 中石化南京煤,石油焦合成氨,30万t/a 200511 中石化金陵南京煤,石油焦合成氨,45万t/a 200512 浩良河黑龙江煤合成氨,20万t/a 200413 鲁南化肥厂山东煤合成氨,10万t/a 200314 淮化集团安徽煤合成氨,18万t/a 200015 上海焦化上海煤城市煤气,甲醇199516 上海太平洋化工集团上海煤醋酸,20万t/a 199617 渭化集团陕西煤合成氨,30万t/a 199618 鲁南化肥厂山东煤合成氨,8万t/a 19932 GE气化工艺流程图1为GE气化工艺流程。
煤经湿磨后,与油或水制成煤浆,典型的煤浆浓度为60%~70%,煤浆与氧或空气在燃烧器内混合,用油煤浆气化时,需加蒸汽或其它调温剂,而用水煤浆时,水就起调温作用,通过调节氧/煤浆比,使炉内温度高于灰流动温度FT。
离开气化炉的非均相热气流,含有入炉煤化学能的15%~35%,它以显热的形式存在,必须将这部分能量予以回收。
图6-4中给出了两种工艺流程,下图为激冷流程,上图为废锅流程。
对于前者煤气离开气化炉后,用激冷水直接冷却,而对后者,热煤气先经辐射锅炉,再送往对流锅炉,锅炉产生的蒸汽可用于工艺或发电。
冷却后的煤气进入水洗涤器,以清除煤气夹带的煤尘粒子,洗涤水进入沉清槽后分离除去固体物后循环回用,但需将部分循环水净化,以防止结垢和控制溶解固体浓度,并补给少量新鲜水。
气化炉排出的大部分灰渣通过锁斗系统排出,进入熔渣槽,熔渣分离器分出细灰用泵送入沉清槽,分离出的细灰渣及煤焦粒子送往渣场。
离开洗涤器后气体中含H2、CO、CO2、H2O及痕量的Ar、N2、CH4、H2S和COS,硫化物含量与原煤中硫含量有关,煤气中无NO x 和SO x。
激冷流程适合于化工合成如生产NH3或甲醇等,因为这种流程煤气处于水蒸气饱和状态,其含量通过调节煤气温度完全满足变换反应需要而不需另加蒸汽,即易于和变换反应器配套,从而简化流程和节省投资。
激冷方式与废热锅炉流程相比,投资要少得多。
对于生产燃料煤气或用于联合循环发电,则选择废热锅炉流程,这种流程可产生大量高压蒸汽用于驱动蒸汽轮机发电,从而提高整体系统发电效率。
图1 GE气化工艺流程(略)①磨煤机制造煤浆有两种方法:一种是干磨后与水混合,另一种是湿磨。
湿磨是一种较好的方法,它可以减少研磨动力,使煤粉全部进入到煤浆里。
磨煤机不但要保证煤浆的浓度和煤浆的粒度分布,还要保证操作安全可靠,对煤中杂质不敏感,常见磨煤机有球磨机,棒磨机和盘式研磨机等。
煤的磨细度对反应性相当重要,最大粒径不超过lmm,大于90μm的不超过30%。
②高压煤浆泵高压煤浆泵用于煤浆的输送,它应具有高的稳定的出口压力,其工作压力应高于气化炉操作压力,此外对泵要求寿命长,计量准确,适用于高粘度介质,根据使用要求不同,可选用隔膜泵或柱塞泵。
我国大多选用荷兰GEHO公司等进口生产的隔膜泵,也有小量选用国产泵。
③气化炉GE气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。
气化炉主体是一内壁衬有多层耐火砖,外壁为圆筒形的高压容器,见图2。
气化炉炉顶和炉内均无机械装置,因长期处于高温高压下工作,炉壁内衬受冲刷力较大,所以炉衬必须具有耐高温和耐磨性能,须用高铬质耐火材料,即采用以氧化铬为主,添加少量氧化镁和氧化铝的耐火砖。
目前还没有发现可适应不同煤种气化的耐火砖,所以选择耐火砖时,必须考虑气化温度和所用煤的灰成分。
一般讲MgO-Cr2O3耐火砖适用于碱性灰,Al2O3-Cr2O3耐火砖适用于酸性灰。
激冷式气化炉下部为急冷室;而废热锅炉式气化炉下部为幅射式废热锅炉,煤气被冷到700~800℃后进入对流锅炉,进一步回收煤气显热,副产蒸汽。
图2 GE气化炉(略)气化炉制气烧嘴是关键部件,它长期处于高温下工作,可连续喷射煤浆,头部是燃烧的火焰.因此它必须耐高温、耐磨和寿命长.喷嘴配置冷却水系统。
④喷嘴其中喷嘴为三通道(见图3),工艺氧走一、三通道,水煤浆走二通道,介于两股氧射流之间。
制备好的煤浆和氧气从炉顶的燃烧喷嘴中向下喷入炉内,形成一个非催化的、连续的、喷流式的部分氧化过程。
图3 三通道喷嘴(略)根据中国的实际应用情况,GE公司正在开发新的使用寿命更长的喷嘴、激冷环等。
表2和3分别为我国四种不同煤种的煤质分析和水煤浆加压气化结果。
试验发现,大表2 煤质分析结果同煤较难制浆,但气化结果理想,昭通煤最难制浆,不适宜作为德士古气化的原料,铜川煤和蔚县煤的试验结果较好。
表3 气化试验结果3 GE气化技术主要特点①煤种适应性较强各种烟煤和石油焦均能使用,主要以年轻的烟煤为主,对煤的粘结性、热稳定性没有严格的限制。
除高水分的褐煤、泥煤及灰熔点过高的煤不太适用以外,其它粘结性煤,含灰较高的煤,石油焦及烟煤均可作原料。
根据国内运行经验,为保证装置长期稳定操作,气化用煤的灰熔点FT宜低于1350℃,煤的灰份含量最好不超过13%,最高内水分不超过8%,操作温度下的灰渣粘度控制在20~30Pa·s时,更有利于操作。
②气化压力高水煤浆气化压力范围在4.0~8.6MPa之间,提高气化压力,可缩小设备体积,有利于降低能耗。
③气化技术成熟制备的水煤浆用泵输送,操作安全,便于计量,亦有利于提高操作压力。
气化炉内砌有多层耐火砖,无机械部件,结构简单。
④GE气化炉的料浆喷嘴和耐火砖磨损消耗高,运行成本较高,因此气化炉通常设置备用系列,以提高可靠性和年运转率。
⑤煤气中有效气(CO+H2)较高约80%,冷煤气效率为70%~76%,由于水煤浆含有约35%水分,因而氧耗相对干粉进料法高。
⑥气化流程的热回收有激冷和废锅两种形式,可根据产品气的用途加以选择。
⑦气化炉高温排出的熔渣,冷却粒化后,性质稳定,可作水泥等建筑材料,排水中不含焦油、酚等污染物,经过处理后可以循环使用或达标后排放。
⑧虽然GE气化技术较为成熟,但从已投产的GE水煤浆加压气化装置的运行情况看,由于气化炉本身的特点和工程设计及操作经验的不完善,还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态,存在的问题还较多。
十多年的生产实践表明,GE水煤浆气化技术的不足之处在于:气化喷嘴寿命较短;气化效率有待进一步提高;不适于大型化,如单炉日处理煤2000吨,气化工艺指标根本无法保证;黑水系统结垢影响长周期运行;气化炉带水限制了操作负荷的提高等。
3 结束语综上所述,GE气化工艺是煤制合成气的一项重要实用可选择技术。
随着GE气化工艺设计的不断改进、操作经验的逐渐积累,它会越来越走向成熟。