Apr.2012化肥設計第50卷第2期Chemical Fertilizer Design2012年4月多嘴對置式水煤漿氣化技術工業(yè)應用總結劉進波(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。由于化應用以來,以其技術成熟可靠、碳轉化率高、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,在建或正在工程設計中的裝熱和傳質過程。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他同類技術多2~3s,參與氣化反應時間更長,的氣化裝置,已通過國家權威部門2h連續(xù)工業(yè)運提高了碳的轉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,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,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構尺漿制備和輸送單元送來的合格煤漿,與空分來的氧寸,因為噴嘴的結構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,產(chǎn)生的髙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,氧氣和煤漿的混一合成氣合效果更好。多噴嘴對置式的布局使物料進入燃煤漿冷凝液燒室后,通過對噴撞擊進一步混合,可促使反應更氧氣酸氣充分123噴淋床與鼓泡床結合灰水出氣化室的夾帶熔融態(tài)灰渣的高溫合成氣,在復合床結構的洗滌冷卻室內(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合的技術,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l—磨煤機;2一煤漿泵;3一氣化爐;4-鎖斗;5—混合器;6—旋風分容離器;7一水洗塔;8一蒸發(fā)熱水塔中國煤化宜大的氣液分離空間,氣仁1.2技術特點HCNMH改分離,不發(fā)生氣體的12.1獨有的氣化反應流場作者簡介:劉進波(1975年-),男,山東媵州人,1997年畢業(yè)于山東理工大學機械設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構由射流區(qū)、撞擊區(qū)設備的技術管理等工作。第2期劉進波多噴嘴對置式水煤漿氣化技術工業(yè)應用總結帶水問題;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,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125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備是蒸發(fā)熱水3.2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)指標進行分溫度髙、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合的工藝流程相漿氣化技術在碳轉化率、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22應用現(xiàn)狀表2運行情況對比多噴嘴對置式水煤漿氣化技術作為擁有我國碳轉化率比氧耗m3·比煤耗/kg·有效氣粗渣完全自主知識產(chǎn)權的第1套大型煤氣化技術,自技術2005年投入工業(yè)化運行以來,很快得到市場認可,多玻嘴水華魯恒升9.881m(0+成分含碳現(xiàn)在運行的氣化裝置達到19臺(套),預計2012年煤漿氣化兗礦魯化98.637835688237.3可突破30臺(套),在建或設計的裝置為53臺技術寧波萬華93081.73(套)。全部投產(chǎn)后,日處理煤量接近90000t。多新能風凰99.07365噴嘴水煤漿氣化技術應用情況見表1。靈谷化工98.7引進技術兗礦魯化96.3404.652.38115.4表1多噴嘴水煤漿氣化技術應用情況裝置規(guī)模/t:d750115012001500200025003000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)術的工藝指標,其中兗礦魯化的多噴嘴對置式氣化在建或設計/臺(套)和引進技術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)開始應用的多噴嘴水煤漿氣化裝置的設計法等方面相同,因而更具有可比性。與引進技術相壓力有4.0MPa和65MPa2種類別,氣化爐直徑為比,其碳轉化率高2.1%,比氧耗低6.5,比煤耗低32m34m、3.6m、388m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。該氣化技術主要用于合成氨、甲上述比較結果與近期完成的“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”的驗收結論相近。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201l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日裝中國煤化工期間氣化裝置周期基本上都達到或超過設計值。同時,該技術獨及整個生三續(xù)滿負荷運行有的帶壓連投和無波動倒爐技術的應用,大大減少245天,全年x同爛x,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(下轉第56頁)56化肥設計2012年第50卷含量約為3%。由此可見,2種專利噴頭的造粒效32實驗結果分析果均不能滿足我廠現(xiàn)行工藝條件下尿素產(chǎn)品質量3號實驗結果粒度最好,對應的噴頭型號為C的要求。號,在轉速320~360r/min,中、高生產(chǎn)負荷下尿素我廠根據(jù)自身的設備及工藝條件,分析不同轉粒度分布較好,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,自行設標準的質量要求。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)部結構的造粒用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33其他改進措施的因素位級參數(shù)見表3,正交試驗檢測結果見表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)品質量的關鍵指標采用單位移動極差控制圖,并進行認真分析。位級噴頭型號轉速/r·m負荷/MPa溫度/℃(2)尿素料倉的改造,在料倉的中下部增設平0.44+0.44ABc0.46+0.4620臺,將其分割成主副料倉,定期清理料倉內(nèi)邊角處0.48+0.48的粉塵,杜絕尿素成品中粉塵含量超標。表4正交試驗檢測結果4改造效果型9轉速負荷溫素粒度項目噴頭技改前、后尿素粒度及粉塵含量對比見表5。m 1. 4-28mm表5改造前、后尿素粒度及粉塵含量對比2.5%76.7312232.4%粉塵含量顆粒集中度1.4%%%%1.7%<92%1.9%技改后<1.5%>98%23123232321.52%77.6%2.6%通過實施,優(yōu)化尿素粒度的技改措施取得了可77.7%觀的經(jīng)濟效益,按每噸尿素售價提高20元,以年產(chǎn)1.5%78%26萬t尿素計算,增加效益520萬元。位級128.2%231.8%230.1%231%通過技術改造,尿素產(chǎn)品的質量達到國優(yōu)標位級2231.6%230.5%21.8%232%顆?？偤臀患?23.7%231.2%21.6%290.5%693.5%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:20120201(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在運行穩(wěn)定性、生產(chǎn)指標的先號項目考核指標考核結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/%82.9勢。同時,在歷經(jīng)基礎理論研究、實驗室研發(fā)、中2比氧耗/m3·[km3(CO+H2)3比煤耗kg·[km3(Co+H2)]試、工業(yè)示范、工業(yè)應用等階段后,其已形成完整的冷煤氣效率/%74.9理論基礎、工程應用和生產(chǎn)管理經(jīng)驗,并培養(yǎng)出龐5碳轉化率/%892大的工程研究設計、技術管理操作人才隊伍,為其在今后的工業(yè)化推廣和技術升級創(chuàng)造了條件,提裝置考核結果表明,多噴嘴對置式水煤漿氣化技術氣化效率高,技術指標先進,與同樣采用內(nèi)蒙神高了市場競爭力,發(fā)展前景廣闊。參考文獻華煤的引進水煤漿氣化技術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瑞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2.1%,粗渣中殘?zhí)拷档图s10%,細渣中殘?zhí)拷档?2%。[2]中國煤化工制烯烴項目GE水煤漿氣化CNMHG40(4):421-4234結語[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用[J].中氮肥,2011(2):14-16與引進的同類水煤漿氣化技術相比,多噴嘴對收稿日期:2011-12-28