(新版)清華水冷壁爐和航天爐的綜合對比2011923(修改)

1、60萬噸/年合成氨裝置清華水冷壁爐和航天爐的綜合對比一、空分系統(tǒng)根據氣化工序用氣要求，航天爐配套空分為40000Nm3/h（氧氣壓力5.5Mpa）,清華爐配套空分為45000Nm3/h（氧氣壓力8.7Mpa）。兩套空分裝置制氧能力相差不大，裝置消耗接近。由于清華爐配套空分裝置壓縮機組軸功率較大，高壓板式換熱器及氧氣管道壓力等級較高，設備投資高于航天爐配套空分裝置,清華爐配套空分裝置總投資2.7億，航天爐配套空分裝置總投資2.4億?？辗中阅軐Ρ缺砗教鞝t清華爐操作壓力（MPa）5.5008.700循環(huán)水消耗（Nm3/t）1055012350綜合能耗（Kw.h/Nm3O2）0.61470.6266二

2、、煤制備單元清華爐煤漿制備采用濕法磨煤方式，在磨煤機內加入煤、水、添加劑和甲醇廢液進行研磨，制出濃度在60-65%的水煤漿。航天爐粉煤制備采用干法磨煤方式，在磨煤機內加入煤、高溫惰性氣體，制出粒度小于90微米占80%以上、水含量小于2%的粉煤。煤制備系統(tǒng)設備對比表對比項目航天爐清華爐主要設備中速球磨機、循環(huán)風機、粉煤袋式過濾器、惰性氣體發(fā)生器、粉煤貯罐、粉煤鎖斗、粉煤給料罐棒磨機、低壓煤漿泵、高壓煤漿泵、大煤漿槽功耗制備一噸粉煤（干基）耗電：25.3KW輸送一噸粉煤（干基）耗電：60.7KW合計:86KW制備一噸煤漿（干基）耗電：16.7KW輸送一噸煤漿（干基）耗電:7.7KW合計:24.4K

3、W燃料氣耗能制備一噸粉煤（干基）燃料氣耗能：0.5GJ無注：1、煤漿濃度按60%核算；2、原煤含水量按15%核算，干煤粉含水量按2%核算3、燃氣干燥能量利用率按70%核算。煤制備性能對比表對比項目航天爐清華爐安全性1、粉煤制備是在高溫下運行，揮發(fā)份易揮發(fā)，容易發(fā)生自燃、爆炸事故，安全可靠性差。1、水煤漿制備是在常溫常壓下操作，安全可靠性高。穩(wěn)定性1、粉煤鎖斗放料口處易堵塞；2、粉煤采用高壓氣密相輸送，流量穩(wěn)定性差，測量難度大；3、氣化爐有三條粉煤進料控制及操作系統(tǒng)，操作較復雜。1、水煤漿磨煤系統(tǒng)較穩(wěn)定；2、水煤漿采用泵加壓輸送穩(wěn)定性好,流量測量較成熟；3、氣化爐進料單個控制及操作系統(tǒng)，操作簡單

4、。投資1、粉煤制備工藝復雜；2、粉煤制備框架高度75m,均為重載荷；3、粉煤制備設備多，系統(tǒng)投資大。1、煤漿制備工藝簡單；2、煤漿制備框架高度35m；3、煤漿制備設備少，系統(tǒng)投資少。能耗1、粉煤制備采用高溫氣體對原煤進行干燥，需要消耗大量的燃料氣；2、粉煤輸送米用氣體咼壓氣體密相輸送，載氣里消耗里大，二氧化碳壓縮機的電耗高。1、水煤漿制備采用濕法制備，能耗低；2、水煤漿輸送采用泵加壓輸送，能耗低；環(huán)保1、有廢氣排放，烘1噸原煤排放430Nm3廢氣1、無廢氣排放，2、制1噸水煤漿（60%）消耗400Kg廢水；三、氣化單元清華爐和航天爐均采用水冷壁襯里，煤種適應性廣，可實現原料煤本地化。同時升溫投

5、料時間短，2-3小時內就可實現從冷態(tài)到開車。目前已在豐喜安全運行的清華爐實現了全套設備國產化。從操作壓力看，航天爐（包括SHELL爐和GSP爐）氣化技術主要受煤粉輸送系統(tǒng)的限制，壓力最高達4.0MPa,氣化溫度在1400°C1600°C之間，氣化壓力受到限制。清華爐氣化技術采用水煤漿加壓氣化，可以根據系統(tǒng)的要求進行配置，氣化壓力最高達8.7Mpa。采用高壓氣化工藝生產合成氣，可以降低后段的壓縮能耗。氣化系統(tǒng)設備對比表對比項目航天爐（4.0MPa）清華爐(6.5MPa)主要設備及運行模式1、氣化爐兩開無備；2、獨立的燒嘴冷卻水系統(tǒng)；3、汽包水冷壁系統(tǒng)只能強制循環(huán)；4、兩級閃蒸

6、。1、氣化爐一開備；2、燒嘴冷卻水在鍋爐水系統(tǒng)之中；3、汽包水冷壁系統(tǒng)既能強制循環(huán)，也可以自然循環(huán)；4、三級閃蒸。運行時間（保證值）8000小時8500小時功耗1、比煤耗598Kg/KNm3(CO+H2)；2、比氧耗345Nm3/KNm3(CO+H2)1、比煤耗637Kg/KNm3(CO+H2)2、比氧耗410Nm3/KNm3(CO+H2)安全穩(wěn)定性1、爐溫波動較大1、爐溫容易控制且平穩(wěn)主要氣體成分CO6543H22338CO211.518.5能耗1、二級閃蒸，副產蒸汽少；2、循環(huán)水耗高1、三級閃蒸，副產閃蒸汽多；2、循環(huán)水耗低氣化系統(tǒng)性能對比表氣化單元噸氨消耗航天爐清華爐折能系數GJ噸氨用量

7、能耗（GJ）噸氨用量能耗（GJ）操作壓力（MPa）406.50煤耗（干基kg/1）122629.71130531.6324.232電耗（kwh/1）2320.8351220.4390.0036蒸汽耗（t/t）0.050.18800氧耗(Nm3/1)7081.608411.90脫鹽水（t/t）1.50.1450.340.0330.0963新鮮水（t/t）10.0070.750.0050.007120循環(huán)水(t/t)燃料氣(GJ)0.5MPa高閃氣(t/t)4.5MPa蒸汽(t/t)7.0MPa蒸汽(t/t)保護CO2綜合能耗1000.360.02419.20.4190.67-1.1450.088

8、00.120132.4611900.540.0242.40.3770-1.71800.0900.01532.5910.004193.1823.6843.7510.00628四、變換系統(tǒng)對比從合成氣成分看，航天爐合成氣中CO含量65%，清華爐合成氣中CO含量只有43%，對于生產合成氨，航天爐變換工段比清華爐多一級變換，無疑將增加變換單元的處理難度，使投資和運行成本上升。所差一級在清華爐中已在清華爐氣化過程中完成。變換系統(tǒng)對比表對比項目航天爐清華爐設備1.變換爐四臺、換熱器八臺、分離器五臺，如果因管道材料不能滿足單套60萬噸合成氨變換管材的要求，變換系統(tǒng)可能被迫采用雙系列。1、變換爐三臺、換熱器七

9、臺、分離器四臺。投資1、變換多三臺設備及觸媒，投資增加。1、變換投資低。能耗1、變換氣CO含量達65%左右，變換時噸氨需要外供5.0MPa的蒸汽174Kg，觸媒的消耗量也增加。2、變換后產生更多的CO（多8.7%）。21、變換氣CO含量只有43%左右，不需外供蒸汽，觸媒消耗減少。2、變換后產生的CO少，后續(xù)消耗減少。2五、凈化系統(tǒng)對比表凈化系統(tǒng)對比表對比項目航天爐清華爐設備1.甲醇洗工序泵的功率比6.5MPa工況大15%左右。1.甲醇洗工序泵的功率比4.0MPa工況小15%左右。投資1、甲醇洗動設備投資略有增大。1、甲醇洗投資減少。能耗1、甲醇洗循環(huán)量比6.5MPa工況的兩倍，循環(huán)水量增力口，

10、循環(huán)水工序的電耗、水耗增加。2、電耗34.5kwh/1。3、液氮洗冷量消耗大，每小時多補充23m3/h液氮。4、H2損失比清華爐稍大。1、甲醇洗循環(huán)量只有4.0MPa的半，循環(huán)量減少，循環(huán)水工序的電耗、水耗減少。2、電耗28.2kwh/1。3、液氮洗冷量可保持平衡，不需要補充液氮。進料氣量305724Nm3/h293570Nm3/hH2166625Nm3/h165625Nm3/hCO2139099Nm3/h127945Nm3/h凈化度CO2W20PPmW20PPmH2SVO.IPPmVO.IPPm溶劑循環(huán)量611t/h315t/h消耗情況電耗2872KWh/h2350KWh/h蒸汽25.38t

11、/h14.1t/h循環(huán)水2160t/h1200t/h冷量*536.67MJ/t298.15MJ/t甲醇消耗1Kg/10.5Kg/1噸氨綜合能耗1.08GJ/t0.63GJ/t六、壓縮、氨合成、冷凍系統(tǒng)對比表壓縮、氨合成、冷凍系統(tǒng)對比表對比項目航天爐清華爐能耗1. 合成氣壓縮機增壓段功率大，比清華爐大4088KW。2. 合成壓縮機循環(huán)水的消耗量大。1.合成氣壓縮機增壓段功率小。3.氨合成、冷凍系統(tǒng)相同2.氨合成、冷凍系統(tǒng)相同投資1、合成氣壓縮機設備投資增大。2、航天爐配置的壓縮機投資比清華爐高2000萬元。3、氨合成、冷凍系統(tǒng)相同1、合成氣壓縮機投資減少。2、氨合成、冷凍系統(tǒng)相同七、系統(tǒng)綜合能耗

12、對比表系統(tǒng)綜合能耗對比表對比項目航天爐清華爐備注氣化綜合能耗（GJ）32.4632.59變換綜合能耗（GJ）0.650僅計航天爐外加蒸汽能耗凈化綜合能耗（GJ）1.080.63壓縮綜合能耗（GJ）0.790僅計航天爐增加能耗系統(tǒng)綜合能耗（GJ）34.9833.22八、總投資對比表總投資對比表對比項目航天爐清華爐備注空分投資（萬元）4800054000氣化投資（萬元）7000060000航天爐兩開不備，清華爐兩開一備變換投資（萬元）6000航天爐比清華爐多投資部分凈化投資（萬元）20000航天爐比清華爐多投資部分壓縮投資（萬元）20000航天爐比清華爐多投資部分系統(tǒng)投資（萬元）122600114

13、000九、結論1、安全性：1）粉煤制備是在高溫下運行，揮發(fā)份易揮發(fā)，容易發(fā)生自燃、爆炸事故，安全可靠性差；水煤漿制備安全可靠性高。2）清華爐水冷壁系統(tǒng)可以實現自然循環(huán)；3) 清華爐聯鎖控制系統(tǒng)簡單、安全保障性強；航天爐聯鎖控制系統(tǒng)復雜，安全保障性差。4) 煤粉在密閉空間更容易爆炸。2、穩(wěn)定性：1) 清華爐采用水煤漿進料，計量精確，爐溫波動較小，操作穩(wěn)定性好；航天爐采用干粉進料，干煤粉進料難以精確測量，爐溫波動較大，操作穩(wěn)定性差。2) 煤種波動對清華爐來說，只需對氧煤比進行簡單調節(jié)；煤種波動對航天爐來說，需要對輸煤系統(tǒng)進行重新標定，調整進料參數。3) 清華爐只有一條進料系統(tǒng)，調節(jié)簡單、穩(wěn)定；航天爐有三條煤粉進料管線，調節(jié)復雜、穩(wěn)定性差。4) 航天爐與清華爐有相同的運轉率，在本工程中航天爐采用兩開無備爐，清華爐采用兩開一備，且投資相差不多，但系統(tǒng)穩(wěn)定性更好。3、投資：1)航天爐用煤需要烘干，原料煤場需要封閉，清華爐則不需要。2)清華爐與航天爐相比，從煤制備到合成壓縮機進口，清華爐