r.2012化肥設(shè)計第50卷第2期50Chemical Fertilizer Design2012年4月多咬嘴對置式水媒漿氣化技術(shù)工業(yè)應(yīng)用總結(jié)劉進波(山東兗礦國拓科技工程有限公司,山東滕州277527)中圖分類號:TQ545文獻標識碼:A文章編號:1004-8901(2012)02-0050-03多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)自從投入工業(yè)撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū)組成。由于化應(yīng)用以來,以其技術(shù)成熟可靠、碳轉(zhuǎn)化率高、消耗有撞擊流股的存在,增加了氣化爐內(nèi)物流混合交低、有效氣成分高、運行周期長、適于大型化等優(yōu)錯的機會,物料在氣化爐內(nèi)的運動軌跡曲折且迂勢,迅速成為煤氣化行業(yè)的主流技術(shù)之一,目前已回量比較大,氧煤混合更加充分,有利于強化傳運行的裝置達到19套,在建或正在工程設(shè)計中的裝熱和傳質(zhì)過程。物料在氣化爐內(nèi)停留時間比其置有53套。近期,其最大日處理煤量達到2000t他同類技術(shù)多2-3s,參與氣化反應(yīng)時間更長,的氣化裝置,已通過國家權(quán)威部門72h連續(xù)工業(yè)運提高了碳的轉(zhuǎn)化率和單位氣化爐燃燒室容積的行考核。生產(chǎn)能力。撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)1工藝過程及特點的存在,更有利于促進煤焦、CH4等與H2O、CO2發(fā)生的氣化反應(yīng),生成CO和H2,提高有效氣成11工藝過程分的含量。多噴嘴對置式水煤漿氣化是氣流床氣化技術(shù),12,2多噴嘴協(xié)同進料與撞擊霧化液態(tài)排渣,燃燒室平均溫度為1300~1400℃。多噴嘴的霧化性能是噴嘴最首要的性能指標,噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工藝流程見圖1。由煤影響噴嘴霧化性能的主要因素是噴嘴的結(jié)構(gòu)尺漿制備和輸送單元送來的合格煤漿,與空分來的氧寸,因為噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸直接決定了氣液兩相的氣通過對置式布置的工藝噴嘴,進入爐內(nèi)進行混合接觸方式、接觸時間、接觸面積、出口液膜的厚度和反應(yīng),產(chǎn)生的高溫煤氣和熔渣進入激冷室,進行射流速度。多噴嘴進料克服了單一噴嘴對進料量冷卻、除灰,送出氣化爐。煤氣初步凈化單元由混地限制,將物料均勻分配到4個燒嘴。噴嘴尺寸合器、旋風分離器、水洗塔組成,含渣水熱回收與除的大幅度減小,特別是中環(huán)煤漿通道尺寸的大幅渣單元采用蒸汽與返回灰水直接接觸工藝。度減小,有利于噴嘴的霧化操作,氧氣和煤漿的混合效果更好。多噴嘴對置式的布局使物料進入燃煤漿煤漿←合成氣冷凝液燒室后,通過對噴撞擊進一步混合,可促使反應(yīng)更充分。氧氣酸氣123噴淋床與鼓泡床結(jié)合灰水出氣化室的夾帶熔融態(tài)灰渣的高溫合成氣,在復(fù)合床結(jié)構(gòu)的洗滌冷卻室內(nèi)完成合成氣的洗滌冷卻和熔渣的初步分離。洗滌冷卻室采用了噴淋床與鼓泡床相結(jié)合的技術(shù),氣液兩相分布更加均勻,圖1多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工藝流程固體灰渣沉降效果更好,床層液面比較平穩(wěn),液位1-磨煤機;2-煤漿泵;3一氣化爐;4一鎖斗;5一混合器;6—旋風分容易控制;在床層上方存在較大的氣液分離空間,離器;7一水洗塔;8一蒸發(fā)熱水塔氣體夾帶的小液滴能得到有效分離,不發(fā)生氣體的12技術(shù)特點12.1獨有的氣化反應(yīng)流場作者簡介:劉進波(1975年-),男,山東滕州人,1997年畢業(yè)于山東理工大學機械設(shè)計制造及自動化專業(yè),工程師,從事化工裝置生產(chǎn)對置式氣化爐的流場結(jié)構(gòu)由射流區(qū)、撞擊區(qū)、設(shè)備的技術(shù)管理等工作。第2期劉進波多噴嘴對置式水媒漿氣化技術(shù)工業(yè)應(yīng)用總結(jié)帶水問題;氣液接觸更為充分,床層內(nèi)氣泡直徑在5對于產(chǎn)業(yè)鏈較長和生產(chǎn)裝置規(guī)模較大的工業(yè)裝置8mm,平均氣含率為0.3%~0.5%,保證了氣體尤為適用的冷卻與增濕,出口氣體中蒸汽完全能達到相截止目前,單爐連續(xù)運行時間最長為152天,平衡。部分裝置平均運行時間90天以上,其中江蘇靈谷124氣體分級凈化技術(shù)和江蘇索普分別采取以60天和75天定期倒爐的采用混合器、旋風分離器和水洗塔相結(jié)合的節(jié)操作模式,兗礦國泰、兗礦魯化采取計劃停車更換能高效煤氣分級凈化系統(tǒng),對煤氣除塵效果更好。燒嘴,都沒有岀現(xiàn)因氣化系統(tǒng)故障影響系統(tǒng)運行同時,由于70%-80%的灰由旋風分離器除去,并的情況。氣化爐耐火磚的使用壽命長于其他水煤被直接送往黑水處理系統(tǒng),水洗塔內(nèi)的黑水含固量漿氣化技術(shù),其中拱頂磚使用壽命已超過14000h,降低,不易堵塞管道和激冷環(huán),保證運行期間的洗渣口耐火磚使用壽命最長18200h,平均使用壽命滌冷卻水量不會降低。在7000h以上,其他位置耐火磚使用壽命平均為12.5渣水處理系統(tǒng)的改進25000h以上,最長為30000h。渣水熱回收與除灰單元核心設(shè)備是蒸發(fā)熱水32工藝指標塔,采用蒸汽與返回灰水直接接觸工藝,具有灰水對已運行的不同規(guī)模的裝置生產(chǎn)指標進行分溫度高、蒸汽利用充分、耐堵渣、節(jié)能、運行周期長析,并與引進的技術(shù)進行對比,多噴嘴對置式水煤等特點,與采用閃蒸器和換熱器結(jié)合的工藝流程相漿氣化技術(shù)在碳轉(zhuǎn)化率、有效氣成分、渣中殘?zhí)亢?運行周期更長,檢修更方便量、比氧耗、比煤耗等方面均有較大優(yōu)勢。運行情況對比見表2。2應(yīng)用現(xiàn)狀表2運行情況對比多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)作為擁有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第1套大型煤氣化技術(shù),自技術(shù)類型裝置碳轉(zhuǎn)化率比氧耗/m3·比煤耗八kg·有效氣粗渣/%km3(0+H)1Lm3(O0+H成分/%含碳/%2005年投入工業(yè)化運行以來,很快得到市場認可多噴嘴水華魯恒升988現(xiàn)在運行的氣化裝置達到19臺(套),預(yù)計2012年煤漿氣化兗礦魯化9.637.3568,882.37.3可突破30臺(套),在建或設(shè)計的裝置為53臺技術(shù)寧波萬華9(套)。全部投產(chǎn)后,日處理煤量接近90000t。多新能鳳鳳990756882.41.6噴嘴水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用情況見表1靈谷化工98.735256883.42引進技術(shù)兗礦魯化96.3652.38】154表1多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用情況裝置規(guī)模d75011501200150020002表2中各裝置的運行指標均優(yōu)于魯化引進技已運行/臺(套)6術(shù)的工藝指標,其中兗礦魯化的多噴嘴對置式氣化在建或設(shè)計/臺(套)和引進技術(shù)使用的是同一種原料煤,且煤漿制備為共用的裝置,其煤漿濃度和質(zhì)量相同,故在數(shù)據(jù)采注:日處理煤3000t的裝置已完成理論設(shè)計,待工業(yè)化推廣。集、分析計量儀器、取樣方式和工藝指標的計算方已經(jīng)開始應(yīng)用的多噴嘴水煤漿氣化裝置的設(shè)計法等方面相同,因而更具有可比性。與引進技術(shù)相壓力有4.0MPa和6.5MPa2種類別,氣化爐直徑為比,其碳轉(zhuǎn)化率高2.1%,比氧耗低6.5,比煤耗低32m34m、3.6m3.88m等規(guī)格,單裝置最大日處12.8%,有效氣成分高1.3%,粗渣中含碳低8.1%。理煤可達到2500t。該氣化技術(shù)主要用于合成氨、甲上述比較結(jié)果與近期完成的“十一五”國家高醇、發(fā)電及煤制油等裝置,原料為煤及石油焦等。技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“日處理200013運行分析煤新型水煤漿氣化技術(shù)”的驗收結(jié)論相近。該課題以江蘇靈谷45萬ta大型合成氨項目氣化裝置為3.1運行情況依托,自2009年6月首次化工投料,至2011年11已投產(chǎn)裝置運行穩(wěn)定,年運行時間和連續(xù)運行月15日裝置累計運行超過19000h,期間氣化裝置周期基本上都達到或超過設(shè)計值。同時,該技術(shù)獨及整個生產(chǎn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定,最長連續(xù)滿負荷運行有的帶壓連投和無波動倒爐技術(shù)的應(yīng)用,大大減少245天,全年生產(chǎn)天數(shù)最高達到357天。裝置72h了生產(chǎn)系統(tǒng)的停車幾率和生產(chǎn)波動,實現(xiàn)了在生產(chǎn)連續(xù)工業(yè)運行考核數(shù)據(jù)見表3。系統(tǒng)不停車的情況下進行氣化爐的切換,這一優(yōu)勢(下轉(zhuǎn)第56頁)56化肥設(shè)計2012年第50卷含量約為3%。由此可見,2種專利噴頭的造粒效3.2實驗結(jié)果分析果均不能滿足我廠現(xiàn)行工藝條件下尿素產(chǎn)品質(zhì)量3號實驗結(jié)果粒度最好,對應(yīng)的噴頭型號為C的要求。號,在轉(zhuǎn)速320~360r/min,中、高生產(chǎn)負荷下尿素我廠根據(jù)自身的設(shè)備及工藝條件,分析不同轉(zhuǎn)粒度分布較好,粉塵含量少,滿足了尿素產(chǎn)品國優(yōu)速生產(chǎn)負荷溫度變化下噴頭的工作情況,自行設(shè)標準的質(zhì)量要求。在今后的尿素生產(chǎn)中我們將采計制造了3個不同尺寸、開孔率、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的造粒用C號造粒噴頭(目前,此型號噴頭已申請專利)。噴頭,并利用正交試驗進行監(jiān)測。根據(jù)位級制定出3,3其他改進措施的因素位級參數(shù)見表3,正交試驗檢測結(jié)果見表4。(1)加強工藝指標的管理,嚴禁超標運行及違表3因素位級參數(shù)反操作規(guī)程,對于影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標采用單位纟位移動極差控制圖,并進行認真分析。級噴頭型號轉(zhuǎn)速/r負荷/MPa(2)尿素料倉的改造,在料倉的中下部增設(shè)平0.44+0.44臺,將其分割成主副料倉,定期清理料倉內(nèi)邊角處C0.48+0.48的粉塵,杜絕尿素成品中粉塵含量超標。表4正交試驗檢測結(jié)果4改造效果項目噴尿素粒度技改前、后尿素粒度及粉塵含量對比見表5。型號轉(zhuǎn)速負荷溫度oO &5 mm 1. 4-28mm表5改造前、后尿素粒度及粉塵含量對比2.5%粉塵含量顆粒集中度1.4%1.7%<92%1.9%77%技改后<1.5%1.52%77.67892.6%75.5通過實施,優(yōu)化尿素粒度的技改措施取得了可2.0%77.7%觀的經(jīng)濟效益,按每噸尿素售價提高20元,以年產(chǎn)3311.5%8%26萬t尿素計算,增加效益520萬元位級128.2%231.8%20.1%231%通過技術(shù)改造,尿素產(chǎn)品的質(zhì)量達到國優(yōu)標位級2231.6%230.5%21.顆粒總和位級3233.7%231.2%231.6%20.5%63.5%準,平均粒度集中度達到歷史最好水平,滿足了客極差R5.2%1.3%1.7%1.5%戶的要求。粉塵含量的降低,減少了消耗,降低了注:表4中位級1位級2、位級3均為3次顆粒之和。成本,延長了尿素的儲存期。收稿日期:2012-0201(上接第51頁)表3裝置72h連續(xù)工業(yè)運行考核數(shù)據(jù)置式水煤漿氣化技術(shù)在運行穩(wěn)定性、生產(chǎn)指標的先序號項目考核指標考核結(jié)果進性及擴大裝置規(guī)模的可行性等方面具有較大優(yōu)1有效氣成分/%8182.92比氧耗/m3·[km3(CO+H2)]1勢。同時,在歷經(jīng)基礎(chǔ)理論研究、實驗室研發(fā)、中3比煤耗/kg·[km3(CO+H2)]1試、工業(yè)示范、工業(yè)應(yīng)用等階段后,其已形成完整的4冷煤氣效率/%74.9理論基礎(chǔ)、工程應(yīng)用和生產(chǎn)管理經(jīng)驗,并培養(yǎng)出龐5碳轉(zhuǎn)化率/%大的工程研究、設(shè)計、技術(shù)管理、操作人才隊伍,為其在今后的工業(yè)化推廣和技術(shù)升級創(chuàng)造了條件,提裝置考核結(jié)果表明,多噴嘴對置式水煤漿氣化高了市場競爭力,發(fā)展前景廣闊。技術(shù)氣化效率高,技術(shù)指標先進,與同樣采用內(nèi)蒙神參考文獻:華煤的引進水煤漿氣化技術(shù)裝置相比有效氣成分提[1張彥多噴嘴對置式氣化爐與單噴嘴水煤漿氣化爐運行分析高3.1個百分點,比氧耗降低11.4%,比煤耗降低[冂].大氮肥,2007,30(5):351-3542.1%,粗渣中殘?zhí)拷档图s10%,細渣中殘?zhí)拷档?2%。[2】馮長志唐煜王強等神華包頭煤制烯烴項目CE水煤漿氣化裝置試車總結(jié)[冂].遼寧化工,2011,40(4):421-4234結(jié)語[3]李波,呂傳磊潘榮.多噴嘴對置式氣化爐在兗礦魯南化肥廠的應(yīng)用[J].中氮肥,2011(2):14-16.與引進的同類水煤漿氣化技術(shù)相比,多噴嘴對收稿日期:2011-12-28