65 MPa水煤漿氣化工藝特點(diǎn)及運(yùn)行

6.5MPa水煤漿氣化工藝特點(diǎn)及運(yùn)行席文洪，唐衛(wèi)兵[惠生（南京）化工有限公司，江蘇南京210047]2008-02-04水煤漿氣化工藝在國內(nèi)的發(fā)展已有十多年的歷史，國內(nèi)水煤漿氣化工藝從壓力來區(qū)分可分為4.0MPa、6.5MPa、8.7MPa3個(gè)等級(jí)，雖然從水煤漿氣化的本質(zhì)來講，不同壓力等級(jí)的氣化工藝其工藝過程相近，但還是有各自不同的特點(diǎn)。該文就6.5MPa氣化工藝的特點(diǎn)及運(yùn)行維護(hù)方面作一總結(jié)。1水煤漿的制備要求1） 高煤漿濃度：一般要求煤漿濃度大于60%以上，煤漿濃度越高，生產(chǎn)單位有效氣的比氧耗與比煤耗越低，冷煤氣效率越高。這是因?yàn)橛叩拿簼{濃度，即進(jìn)入氣化爐燃燒室的水分愈少，這部分水分需要由液態(tài)（溫度約40?60°C），在氣化爐中變成1300?1400°C的水蒸氣參與氣化反應(yīng)，此過程所需要的熱量來自于氣化反應(yīng)，這就要消耗一定量的氧氣和有效氣體（CO/H》，造成氧耗上升，并使出氣化反應(yīng)室的總有效氣含量降低，二氧化碳含量升高，有效氣產(chǎn)量降低。提高水煤漿濃度的措施：煤漿的成漿性能與多種因素有關(guān)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：煤的形成年代越短，煤的內(nèi)水含量越高，煤的可磨指數(shù)越低，制漿的難度越大，越不易制取高濃度的水煤漿。同時(shí)，合理的煤粒級(jí)配，優(yōu)質(zhì)的添加劑也有助于提高煤漿濃度。所以，制漿的關(guān)鍵在于煤的有關(guān)性質(zhì)及添加劑的選取。2） 較高的穩(wěn)定性：水煤漿是液固兩相不穩(wěn)定混合物，極易發(fā)生液固兩相分層，假如在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)生分層現(xiàn)象，將會(huì)堵塞管道，或造成煤漿泵不打量，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。為了提高煤漿的穩(wěn)定性，在水煤漿的制備過程中添加了一種由多種活性組分組成的添加劑，從而改變了煤粒的親水性，增加了煤漿的穩(wěn)定性，降低了煤漿的黏度。對(duì)于某一種特定的煤而言，煤漿黏度越高，煤漿的穩(wěn)定性越高，但相對(duì)而言煤漿輸送功耗越大。所以，一般控制水煤漿黏度在0.8?1.2Pa?s。3） 合理的不同粒徑的煤粒級(jí)配：水煤漿是由處于不同粒徑范圍的不同煤粒所組成的，煤粒的組成對(duì)于煤漿的性質(zhì)和穩(wěn)定性都有影響，煤漿中小粒徑的煤粒所占比例過大，煤漿濃度將會(huì)降低，相應(yīng)煤漿的穩(wěn)定性將會(huì)提高。反之，煤漿的濃度會(huì)有所提高，但穩(wěn)定性會(huì)降低，同時(shí)，氣化效率會(huì)降低。所以，合理的煤漿粒子級(jí)配就是不同大小的粒子能夠相互填充，減少煤粒間的空隙，達(dá)到理想的充填效果。改變煤漿的粒子級(jí)配可通過調(diào)整磨機(jī)中的磨棒配比來實(shí)現(xiàn)。4） 正常運(yùn)行中的維護(hù)：制漿系統(tǒng)是水煤漿氣化的源頭，煤漿的品質(zhì)直接關(guān)系著氣化工序的能量消耗和有效氣產(chǎn)量，所以，制漿系統(tǒng)的日常維護(hù)非常重要。日常維護(hù)的內(nèi)容包括以下方面：①定期分析煤漿的粒度，根據(jù)粒度分布添加磨棒；②定期拆檢添加劑泵，添加劑泵經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)進(jìn)出口堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致不打量，需要定期進(jìn)行維護(hù)；③定期檢查磨棒及襯板，將小于（p50mm的磨棒檢出，將斷棒及時(shí)撿出，以免損傷襯板。2氣化系統(tǒng)配置及操作維護(hù)1）灰水系統(tǒng)配置的選擇：目前國內(nèi)6.5MPa水煤漿氣化已經(jīng)運(yùn)行的廠家有4家，最長的運(yùn)行時(shí)間已達(dá)10a以上，運(yùn)行中暴露出來的問題已經(jīng)基本得到了解決，表1是國內(nèi)6.5MPa水煤漿氣化廠家總體工藝配置對(duì)比。熹1 水煤柴氣優(yōu)工藝配置耕比飛化爐牲場(chǎng)威水姓般最此/密所用煤陣出現(xiàn)的問既礎(chǔ)一期成水扯牌詛嵌司3個(gè)月就需蟄停弟詡面檢峰1羋牌恒升一斯31羋媒胡3rd個(gè)月篙攔清春1次惠生｛南京卜一期32神羋煤每3個(gè)兌切雄E次從上述廠家灰水系統(tǒng)的工藝配置可以看出，在6.5MPa水煤漿氣化工藝中，3臺(tái)氣化爐配備1套灰水處理系統(tǒng)是不能保證長周期運(yùn)行的，所以，惠生（南京）項(xiàng)目采用2套灰水處理系統(tǒng)，1開1備，經(jīng)過半年多的運(yùn)行效果良好。2）開工冷卻器的設(shè)置：6.5MPa氣化工藝由于系統(tǒng)壓力較高，氣化爐和洗滌塔排水溫度較高（240°C左右），所以，設(shè)置了開工冷卻器。作用是在氣化爐開車或灰水閃蒸系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，將氣化爐和洗滌塔排水切向開工冷卻器，降溫后灰水排往沉淀池。工藝流程如圖1。耳空閃魂塔怎綠）圖］寤生水煤漿氣化裝置灰水排放流程4.0MPa氣化工藝大多沒有設(shè)置開工冷卻器，而采用在開車時(shí)將氣化爐和洗滌塔排水切往真空閃蒸塔的方法。因?yàn)樗呕宜疁囟容^高，就會(huì)造成真空系統(tǒng)工況波動(dòng)，給系統(tǒng)操作帶來困難。同時(shí)，在正常運(yùn)行過程中，假如閃蒸系統(tǒng)出現(xiàn)大的故障而需要系統(tǒng)短時(shí)停車檢修時(shí)，氣化系統(tǒng)就要停車。另外，氣化爐和洗滌塔排水采用2個(gè)可切換的減壓角閥，正常情況下1開1備，采用2級(jí)減壓方式，降低了進(jìn)閃蒸系統(tǒng)減壓角閥前的壓力，延長了減壓角閥的使用壽命，同時(shí)保證了運(yùn)行安全。3）關(guān)于閃蒸系統(tǒng)設(shè)置：灰水閃蒸系統(tǒng)的功能一是回收灰水所攜帶的熱能；二是灰水的凈化和回收再利用。氣化爐和洗滌塔排放灰水送到閃蒸系統(tǒng)后，經(jīng)過高低壓閃蒸將溶解在灰水中的氣體釋放出來，通過換熱器回收熱能，然后經(jīng)過真空閃蒸系統(tǒng)，將灰水溫度降低，隨后送入沉淀池；灰水中所含有的絕大部分灰分沉淀后，比較潔凈的灰水被送往氣化系統(tǒng)循環(huán)使用。在國內(nèi)已運(yùn)行的水煤漿氣化裝置中，有采用3級(jí)閃蒸（即1級(jí)高壓閃蒸，1級(jí)低壓閃蒸，1級(jí)真空閃蒸）、4級(jí)閃蒸（即1級(jí)高壓閃蒸，1級(jí)低壓閃蒸，2級(jí)真空閃蒸）2種工藝，惠生（南京）項(xiàng)目選用4級(jí)閃蒸工藝。其特點(diǎn)是：采用2級(jí)真空閃蒸（上塔真空度69.56MPa；下塔真空度78.01MPa）后，進(jìn)入沉淀池的灰水溫度較低（＜45C），這樣灰分的沉降速度較快，出沉降槽的水質(zhì)較好。氣化系統(tǒng)結(jié)垢速度變慢，有利于整個(gè)氣化系統(tǒng)的長周期運(yùn)行。表2是惠生（南京）項(xiàng)目的灰水分析結(jié)果。表N惠生《南京｝項(xiàng)目某周的灰*分析條果pH電導(dǎo)率加n-cm'L葛靚曜a-1NHj—NS-0Dioi2690JftSO563ion成視7.L78皿138N701750網(wǎng)1閩113瘢B.2112530TOISOQ66S1080砌7.%12120§做S3212231083467.931169113027901120S46IWO135265從表2數(shù)據(jù)可以看出，灰水中懸浮物含量基本保持在200mg/L以下，pH值較低，堿度也較低，從而使氣化系統(tǒng)設(shè)備管道結(jié)垢趨勢(shì)減弱。4）系統(tǒng)用煤和操作氧煤比的選擇：水煤漿氣化需要液態(tài)排渣，要求煤的灰分含量較低（W12%），T4溫度低于1250。。，熔融態(tài)灰渣的運(yùn)動(dòng)黏度小于40Pa-s；選擇煤種必須結(jié)合灰熔點(diǎn)溫度和灰渣的運(yùn)動(dòng)黏度綜合考慮才能夠確定。對(duì)于某一個(gè)煤種來講，有一個(gè)最合適的操作溫度。選擇氣化爐操作溫度的原則：在保證氣化爐順利排渣的前提下，盡可能降低氣化爐操作溫度。氣化爐操作溫度愈高，熔融態(tài)灰渣的運(yùn)動(dòng)黏度愈小，愈有利于煤渣的順利排放，但是，氣化爐操作溫度愈高，耐火磚的損耗愈大，氧耗愈高，工藝氣中二氧化碳含量愈高，有效氣產(chǎn)量愈低，圖2是2種煤灰粘溫特性曲線。圖22種煤灰粘溫特性曲線從上述2條曲線可以看出，對(duì)于水煤漿氣化用煤，A煤種優(yōu)于B煤種。對(duì)于A煤種，操作溫度點(diǎn)在5左右，即操作溫度在1350?1400°C；對(duì)于B煤種，操作溫度點(diǎn)在6左右，即操作溫度在1450?1500°C左右。在實(shí)際操作中，操作溫度一般高于T4溫度50?100C。根據(jù)不同煤種在國內(nèi)6.5MPa水煤漿氣化廠家的使用情況來看，神華系列煤優(yōu)于華亭煤。5）關(guān)于日常維護(hù)：6.5MPa水煤漿氣化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行取決于下列因素：①低灰熔點(diǎn)的合格原煤；②穩(wěn)定高濃度的水煤漿；③合適的操作溫度；④閃蒸系統(tǒng)的操作狀況及灰水水質(zhì)。閃蒸系統(tǒng)的操作狀況直接影響著送入氣化系統(tǒng)的灰水水質(zhì)，如果工況較差，那么進(jìn)入氣化系統(tǒng)的灰水水質(zhì)將較差，將會(huì)引起氣化系統(tǒng)管道容器結(jié)垢加速，從而縮短整個(gè)氣化系統(tǒng)的長周期運(yùn)行時(shí)間。在日常維護(hù)過程中，氣化爐排渣的狀況也是判斷氣化爐運(yùn)行工況的一個(gè)重要方面。正常情況下，當(dāng)操作溫度較高時(shí)，氣化爐排出渣的顆粒會(huì)較小，沒有大塊的渣出現(xiàn)。如果排出的渣出現(xiàn)大塊或者顆粒明顯較大時(shí)，就表明氣化爐爐溫太