多種類水煤漿氣化爐的基本概況比較

1、多類水煤漿氣化爐的基本概況比較一、Texaco水煤漿氣化1945年美國德士古公司在洛杉磯蒙特貝洛建成第一套中試裝置，20世紀(jì)70年代開發(fā)并推出具有代表性的第二代加壓水煤漿氣化技術(shù)，80年代投入工業(yè)化生產(chǎn)。該水煤漿氣化爐采用單噴嘴下噴式的進料方式，壁爐為耐火傳，采用水激冷流程凈化除塵，在發(fā)電項目中采用廢鍋流程回收熱量。單爐目前最大日投煤量可達(dá)2000t操作壓力有4Mpa、6.5Mpa和8.4Mpa,操作溫度為1350左右，有效氣體成分（CO+H2）含量為82%左右，它的主要優(yōu)點流程簡單、煤種適應(yīng)性廣、壓力較高、氣化強度高、有利于環(huán)保、技術(shù)成熟、投資較低（但專利轉(zhuǎn)讓費用高15.9元/kNm3）。我

2、國最早引進該技術(shù)的是山東魯南化肥廠，于1993年投產(chǎn)，現(xiàn)在為多家企業(yè)所使用。不足之處是該技術(shù)對煤質(zhì)有較嚴(yán)格的限制（灰熔點<1250C）、氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率相對較低、比氧耗高、總能耗略高、耐火傳壽命短不足兩年、噴嘴運行一般為50天左右，不足三個月要維護或更換，黑水管線易堵塞、結(jié)垢、磨蝕，激冷環(huán)、激冷室易出問題等。為了提高經(jīng)濟性，得到較高的氣化效率及較好的合成氣組分，要求水煤漿濃度（58%65%）且穩(wěn)定性和流動性（黏度<1200mpa.s）較好。1、典型的工藝技術(shù)數(shù)據(jù):(1)氣化壓力：(2)氣化溫度：(3)煤漿濃度：200目(4)原料煤消耗：(5)氧耗：(6)碳轉(zhuǎn)化率：(7)冷煤氣效率

3、：(8)煤氣組分：2、煤炭質(zhì)量要求：(1)發(fā)熱量：(2)灰分：(3)揮發(fā)分：(4)水分：(5)灰熔點：(6)可磨性要好2.76.5Mpa13001500c60%以上，粒度分布70%以上大于610(kg/kNm3有效氣)400(Nm3/kNm3有效氣)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%內(nèi)水w8%1300c以下，最好小于1250C二、多噴嘴對置式水煤漿氣化多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)是華東理工大學(xué)研究開發(fā)，是對Texaco氣化爐技術(shù)的改進，通過四個對稱布置在氣化爐中上部同一水平的工藝噴嘴將煤漿與氧氣混合噴入爐內(nèi)，使顆粒產(chǎn)生湍流彌

4、散、震蕩運動、對流加熱、輻射加熱、煤漿蒸發(fā)、顆粒中揮發(fā)物的析出、氣相反應(yīng)、灰渣的形成等過程。流場相對合理，固體顆粒在爐內(nèi)停留時間長，有效氣體成分高，碳轉(zhuǎn)化率高，耐火傳使用壽命長。多噴嘴對置式水煤漿氣化爐有以下優(yōu)點：1、預(yù)混霧化優(yōu)勢明顯。多噴嘴的氣化爐由于噴嘴尺寸大幅度的減小，特別是中環(huán)煤漿通道尺寸的大幅度減小，有利于噴嘴的霧化操作。2 .煤漿進入爐內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯。由于有撞擊流股的存在，增加了爐內(nèi)物流的混合交錯的機會，強化了氣化爐內(nèi)的物料的傳質(zhì)傳熱過程，延長了物料在爐內(nèi)停留時間，有利于氣化反應(yīng)的進行，有利于提高碳的轉(zhuǎn)化率和單位氣化爐燃燒室容積的生產(chǎn)能力。物料平均停留時間為8.6s,高于Te

5、xaco氣化爐（5-6s）2s以上。3 .具有運行穩(wěn)定性優(yōu)勢。四噴嘴對置式氣化爐有兩套安全系統(tǒng)，兩個噴嘴為一組共用一套安全系統(tǒng)，當(dāng)一組噴嘴出問題另一組噴嘴在短時間內(nèi)依然可以正常工作，起到了氣化爐異常情況下短時間穩(wěn)定的作用。4、粗煤氣洗滌方面有一定優(yōu)勢。改變了GE公司粗煤氣冷卻水（急冷水）僅分布在導(dǎo)氣管內(nèi)壁的做法。將急冷水分為兩路，一路分布在導(dǎo)氣管內(nèi)壁，一路以噴淋形式噴射到導(dǎo)氣管內(nèi)部整個空間范圍，提高了熱交換率，降低了導(dǎo)氣管內(nèi)壁液膜上熱流強度。5、專利轉(zhuǎn)讓費用較低：4.7元/kNm3多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)數(shù)據(jù)：(1)壓力：3.06.5Mpa(2)溫度：01300c(3)比氧耗：0380m3/

6、km3(4)比煤耗：<550kg/km3(5)有效氣體成分：(CO+H2)>80%(6)碳轉(zhuǎn)化率：>97%與Texaco氣化爐相比，有效氣體成分提高1.5%2%,碳轉(zhuǎn)化率提高2%3%,比氧耗可降低2%-4%o(多噴嘴對置式氣化爐比煤耗為541kg/km3,Texaco氣化爐為593kg/km3;比氧耗為378m3/km3,Texaco為418m3/km3)。存在的缺點是氣化爐拱頂耐火材料的燒損速率比較快，大約運行5000小時就要更換。原因是四個噴嘴所在的水平面與拱頂?shù)木嚯x太短，沿氣化爐軸線向上的撞擊流股的能量尚未完全釋放，溫度還比較高就接觸到了拱頂?shù)哪突鸩牧显斐蓪δ突饌鞯膿p傷

7、?，F(xiàn)在已經(jīng)適當(dāng)增加了上段的高度，有效減緩了拱頂耐火材料的損傷。三、多元料漿氣化技術(shù)此技術(shù)為西北化工研究院多年研究的濕法氣流床加壓氣化技術(shù)，是指對固體或液體含碳物資(包括煤、石油焦、瀝青、油、煤液化殘渣)與流動相(水、廢液、廢水)通過添加助劑(分散劑、穩(wěn)定劑、pH值調(diào)節(jié)劑、濕潤劑、乳化劑等)制備料漿，生產(chǎn)CO+H2為主的合成氣。從而減少有效氣單位產(chǎn)量的氧氣和原料煤消耗，提高經(jīng)濟效益。煤漿工藝配料一般為：煤60%65%、油10%15%、水20%30%、黍占度w2500mpa.so主要氣化工藝技術(shù)數(shù)據(jù)：（煤65%、油10%、水25%條件下）（1）有效氣體：（CO+H2）>84.1%（2）比氧耗

8、：360m3/km3（3）比煤耗：524kg/km3（4）比油耗：80.6kg/km3四、水煤漿水冷壁式氣化爐。水煤漿水冷壁氣化爐是山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責(zé)任公司與清華大學(xué)、北京盈德清大科技有限責(zé)任公司共同研制開發(fā)，用水冷壁束管代替了Texac。氣化爐內(nèi)襯耐火材料，水冷壁束管內(nèi)側(cè)鑲嵌30mm碳化硅作涂層襯里起到保護束管的作用，氣化爐頂部加設(shè)了開車攝像頭和點火槍。目前投入使用的只有山西臨猗豐喜化工一臺氣化爐，從現(xiàn)場觀察和了解運行基本平穩(wěn)，國內(nèi)再建和改造的也有多家。山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責(zé)任公司的水冷壁氣化爐于2011年8月22日開始運行，到現(xiàn)在依然是世界上唯一運行中的一臺水冷壁氣化爐

9、。壓力等級40公斤，爐徑2800毫米，日投煤設(shè)計750噸，實際投煤量600噸，運行周期設(shè)計150天。由于其他外部原因的影響實際運行周期最長只有140多天。由于水冷壁氣化爐與德士古爐材質(zhì)不同，水冷壁材質(zhì)為15CrMoR或14CrMoR,水冷壁內(nèi)襯碳化硅材料，單爐造價：7000-8000萬元一臺（不含灰水系統(tǒng)、磨煤系統(tǒng)和空分系統(tǒng)）。耐火傳氣化爐材質(zhì)為SA387Gr.11cl2和SA182F.11cl2,單臺造價：1個億。據(jù)廠家介紹雖然設(shè)備多（增加了點火槍、開車攝像頭、水冷壁束管、汽包、給水泵）但造價與德士古爐的造價基本一樣。水冷壁的燒嘴是在德士古燒嘴的中心氧管中又加了一根可燃?xì)恻c火槍，在爐頂大蓋對

10、稱增加一個攝像頭伸入爐膛并有充氮氣保護。由于水冷壁氣化爐沒有爐傳，所以不必烘爐升溫，常溫下即可投料。投料瞬間點火槍將噴入爐內(nèi)的氧氣與水煤漿點燃，等燃燒穩(wěn)定后緩慢退出點火槍。熔融態(tài)灰渣噴在水冷壁上遇冷凝固，掛渣在水冷壁上。原始開車大概需要5到6個小時，掛渣完成后關(guān)閉攝像頭，升壓到正常生產(chǎn)壓力后轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，以后每次開車大概需1到2小時。正常掛渣固態(tài)8毫米，熔融態(tài)7毫米，水冷壁產(chǎn)蒸汽量每小時12噸。它的優(yōu)點是：1、由于是水冷壁結(jié)構(gòu)，燃燒室爐溫的操作彈性范圍較大（1150C-1500C）,當(dāng)遇到高灰份煤種時可隨時提高氧煤比，保證液態(tài)排渣。2、節(jié)約價格昂貴的耐火傳費用，3200毫米氣化爐一爐磚在400

11、多萬元，椎體傳40多萬可用40006000小時，向火面可用12000小時，據(jù)廠家估算，10年可節(jié)約耐火傳維修更換費用2400到2700萬元。3、由于沒有更換爐磚和烘爐時間所以延長了單爐年有效運行時間，每次計劃檢修只需要12天時間（大，中檢修除外），因此可以取消備爐。4、水冷壁的燒嘴冷卻水使用的是鍋爐給水，壓力比爐膛壓力高，即使燒嘴盤管泄露，短時期內(nèi)氣化爐仍可運行。它的缺點是：1、由于增加了水冷壁的換熱束管和汽包，點火槍，給水泵等設(shè)備。操作和控制系統(tǒng)相對復(fù)雜，在開車和停車操作過程難度大些。2、燒嘴造價是耐火傳燒嘴的2倍。3.大檢修要把水冷壁抽出，工作量大水冷壁氣化爐主要運行技術(shù)數(shù)據(jù):(1)有效氣體成分：(2