清華爐的應(yīng)用2

清華爐在山西陽(yáng)煤豐喜集團(tuán)

公司的應(yīng)用一、企業(yè)簡(jiǎn)介陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司為山西省屬五大煤炭集團(tuán)之一?？傎Y產(chǎn)639億元，凈資產(chǎn)183億元，下屬36個(gè)分公司，39個(gè)控股子公司（其中有2個(gè)上市公司）。2008年，實(shí)現(xiàn)銷售收入343.68億元。位列全國(guó)500強(qiáng)企業(yè)第217位、全國(guó)煤炭工業(yè)100強(qiáng)第10位。

山西陽(yáng)煤豐喜為陽(yáng)煤集團(tuán)的控股子公司，是一個(gè)集化肥、化工、化機(jī)制造于一體的國(guó)家大型煤化工企業(yè)集團(tuán)，是山西省最大的合成氨、尿素、甲醇生產(chǎn)企業(yè)。2009年陽(yáng)煤豐喜化機(jī)公司名列全國(guó)化肥設(shè)備制造第三位。2023/12/32山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司二、煤氣化技術(shù)的選擇

我公司原有煤氣化爐是以白煤為原料的常壓固定床間歇?dú)饣癄t，由于白煤價(jià)格高，采購(gòu)困難。2002年我們決心采用新技術(shù)，對(duì)原料結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展。2002年在國(guó)內(nèi)可以比較的有四種技術(shù)：1.德國(guó)魯奇爐：以碎煤為原料，主要應(yīng)用廠家有天脊集團(tuán)（原山西化肥廠）、義馬煤氣化廠、哈爾濱氣化廠。此煤氣化工藝成熟，但存在以下問(wèn)題：第一、氣體中含有焦油，處理流程長(zhǎng)，第二、氣體中甲烷含量較高，還需配套建設(shè)甲烷轉(zhuǎn)化裝置；第三、污水難于處理，至今沒(méi)有一種有效的處理方法。2023/12/33山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司2.殼牌爐：以干粉為原料，世界上唯一一套工業(yè)化裝置在荷蘭，用于發(fā)電，年運(yùn)行不足5500小時(shí)，國(guó)內(nèi)裝置均在建設(shè)中，且投資巨大。3.美國(guó)德士古爐:以水煤漿為原料,運(yùn)行的工業(yè)裝置多，當(dāng)時(shí)已運(yùn)行廠家主要有魯南化肥廠、上海焦化廠、淮南化肥廠、渭河化肥廠。此氣化技術(shù)生產(chǎn)穩(wěn)定，環(huán)境友好。主要存在問(wèn)題是燒嘴壽命短，一般為45天左右。2023/12/34山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司

4.清華爐：以水煤漿為原料，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的煤氣化技術(shù)，當(dāng)時(shí)已完成專利、數(shù)學(xué)模型、冷態(tài)試驗(yàn)，φ1000mm氣化爐熱態(tài)試驗(yàn)。根據(jù)比較，我們認(rèn)為德國(guó)魯奇爐和荷殼牌爐不適合我們。美國(guó)德士古爐和清華爐適合我們，但各有千秋。從我們的經(jīng)驗(yàn)考慮，清華爐具有美國(guó)德士古爐的優(yōu)點(diǎn)，用分級(jí)給氧方式解決美國(guó)德士古爐的燒嘴壽命時(shí)間短的問(wèn)題，是一個(gè)好的技術(shù)。2023/12/35山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司三、清華爐項(xiàng)目簡(jiǎn)介清華爐氣化裝置是以山西豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）臨猗分公司30萬(wàn)噸／年甲醇項(xiàng)目，一期工程年產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目依托進(jìn)行建設(shè)的。一期工程于2003年開(kāi)工建設(shè)，于2006年元月23日一次化工投料成功，氣化爐一開(kāi)一備，2008年6月，甲醇二期工程完工，兩臺(tái)氣化爐全開(kāi)不備運(yùn)行，第三臺(tái)氣化爐設(shè)備已全部到貨，目前正在安裝。第四臺(tái)水冷壁氣化爐，目前正在設(shè)計(jì)階段，預(yù)計(jì)2010年10月投運(yùn)。

水冷壁氣化爐建成以后，可以利用無(wú)煙煤進(jìn)行氣化，可以擴(kuò)大清華爐煤種的適應(yīng)性，企業(yè)的原料來(lái)源擴(kuò)大。2023/12/36山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司清華爐（水冷壁型）的技術(shù)選擇由于灰融聚氣化爐的不能穩(wěn)定運(yùn)行。如何利用高灰熔點(diǎn)的煤氣化，成為陽(yáng)煤豐喜的新問(wèn)題。航天爐、GSP等粉煤氣化與清華爐（水冷壁性）相比有以下缺點(diǎn)：1、粉煤輸送難以計(jì)量，氧煤比調(diào)節(jié)困難，粉煤氣化故障多發(fā)生在煤粉輸送上。2、氣化爐壓力受煤粉輸送的限制，不能提壓，不利于公司煤氣化以后的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)年產(chǎn)30萬(wàn)噸以上規(guī)模的合成氨裝置，均采用6.5MPa以上壓力，采用4.0MPa，投資和運(yùn)行費(fèi)用均較高3、粉煤氣化較水煤漿氣化，投資較大，維修費(fèi)用高。2023/12/37山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司四、氣化示范裝置建設(shè)概況氣化裝置的建設(shè)采用分布實(shí)施的步驟進(jìn)行：

第一步：氧氣不分級(jí)運(yùn)行

在甲醇裝置投運(yùn)的初期，為了保證整個(gè)甲醇裝置的順利開(kāi)車，氣化爐采用氧氣不分級(jí)運(yùn)行。第二步：氧氣分級(jí)運(yùn)行，中心不加二氧化碳

在甲醇裝置運(yùn)行穩(wěn)定，操作熟練后，2007年8月，氣化爐耐火材料開(kāi)二次氧加入口，投二次氧運(yùn)行。第三步：氧氣分級(jí)，中心加二氧化碳運(yùn)行加二次氧運(yùn)行穩(wěn)定后，中心改加二氧化碳運(yùn)行。2023/12/38山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司增加二次氧噴嘴2023/12/39山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司增加二次氧噴嘴2023/12/310山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司增加二次氧噴嘴2023/12/311山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司五、氣化裝置的主要?jiǎng)?chuàng)新與改進(jìn)氣化爐的創(chuàng)新鎖斗系統(tǒng)的改進(jìn)排渣系統(tǒng)的改進(jìn)合成氣洗滌塔的內(nèi)件改進(jìn)高壓閃蒸系統(tǒng)閃蒸蒸汽的綜合利用黒水閃蒸系統(tǒng)的位差布置高壓閃蒸、真空閃蒸的內(nèi)件改進(jìn)黑水閃蒸系統(tǒng)的其他改進(jìn)2023/12/312山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司氣化爐的創(chuàng)新1、采用分級(jí)給氧技術(shù)，在氣化爐增加二次氧噴嘴，從而改變了氣化爐內(nèi)的流場(chǎng)分布，使氣化爐內(nèi)溫度更均勻，更有利于氣化反應(yīng)的進(jìn)行，也增加了燒嘴的使用周期，主工藝燒嘴連續(xù)運(yùn)行時(shí)間在100天以上。2、氣化爐主工藝燒嘴中心霧化氣體可以采用氧氣也可以采用二氧化碳或其他氣體，在本裝置中采用氧氣和二氧化碳可進(jìn)行在線安全穩(wěn)定切換。3、氣化爐燃燒室與傳統(tǒng)的水煤漿氣化爐相比，直筒段加長(zhǎng)了400mm，燃燒室容積增大。4、氣化爐激冷室取消了上升管，氣體直接從下降管進(jìn)入水中，然后送往后工段，氣化爐液位較穩(wěn)定帶水量減少。2023/12/313山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司氣化爐的創(chuàng)新5、下降管加霧化水，減小激冷室的帶水量。6、采用活性很低的白煤作為氣化原料（陽(yáng)泉白煤的活性很低，在1100℃時(shí)為49%）。7、與國(guó)家煤科院水煤漿工程中心合作，利用雙峰級(jí)配技術(shù)制漿，一方面提高水煤漿的濃度，將水煤漿的濃度提高到70%左右，另一方面，將煤漿的平均粒徑細(xì)化，使其平均粒徑小于等于50μm,提高其反應(yīng)活性。8、在第四臺(tái)氣化爐的建設(shè)中，采用水冷壁形式，可以氣化灰熔點(diǎn)為1600℃的煤。2023/12/314山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司鎖斗系統(tǒng)的改進(jìn)1、增大了鎖斗的容積，鎖斗容積增大為16.2m3，與渭河相比，容積增加將近一倍。2、鎖斗容積增大后，鎖斗循環(huán)泵的沖渣水含固量降低，循環(huán)渣水中固體含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1%，鎖斗循環(huán)泵運(yùn)行狀況大大改善，裝置開(kāi)車三年來(lái)，從未進(jìn)行過(guò)檢修。3、容積增加后，鎖斗排渣時(shí)間延長(zhǎng)，可以一小時(shí)排一次渣，相對(duì)于其他廠家30-40min排一次渣，一方面可以減小鎖斗系統(tǒng)閥門(mén)的磨損；另一方面?？梢詼p小對(duì)氣化爐液位的影響；另外還可以延長(zhǎng)鎖斗使用時(shí)間（鎖斗設(shè)計(jì)交變30萬(wàn)次）2023/12/315山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司合成氣洗滌塔的內(nèi)件改進(jìn)

1、取消文丘里洗滌器，氣化爐激冷室出口的合成氣直接進(jìn)入合成氣洗氣塔，減小了系統(tǒng)壓差。2、合成氣洗滌塔下部取消了上升管，增加了氣體分布器，使合成氣與水的接觸更加均勻，保證了合成氣中的固體顆粒與洗滌水的充分接觸，充分濕潤(rùn)，保證了洗滌效果。3、合成氣洗滌塔的洗滌塔板增加為四層，充分保證洗滌效果。4、采用以上改進(jìn)后，氣化系統(tǒng)壓差（從氣化爐到洗滌塔出口）一般在0.15MPa以下；變換系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)壓差運(yùn)行三年來(lái)幾乎沒(méi)有變化，觸媒溫度沒(méi)有升高。2023/12/316山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司合成氣洗滌塔內(nèi)件2023/12/317山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司排渣系統(tǒng)的改進(jìn)多臺(tái)氣化爐設(shè)置一大渣池，在大渣池中沉淀的爐渣通過(guò)抓斗起重機(jī)用抓斗挖出，放在晾干池中用機(jī)動(dòng)車輛運(yùn)走；在大渣池中的灰水經(jīng)沉淀一段時(shí)間后，通過(guò)溢流進(jìn)入清水區(qū)域，然后用泵將渣水送到真空閃蒸罐，此排渣流程主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1、渣池為多臺(tái)氣化爐共用一個(gè)，撈渣可以間歇進(jìn)行，即使撈渣抓斗出現(xiàn)故障，也有時(shí)間進(jìn)行維修，不會(huì)因此而影響氣化爐的正常運(yùn)行。2、抓斗起重機(jī)在化工生產(chǎn)中屬常用設(shè)備，一次性投資和正常維修，費(fèi)用都較低。2023/12/318山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司高壓閃蒸系統(tǒng)閃蒸蒸汽的綜合利用1、我公司的閃蒸系統(tǒng)采用兩級(jí)閃蒸，高壓閃蒸0.5MPaG，真空閃蒸-0.05MPaG，現(xiàn)有的閃蒸蒸汽利用流程主要是將閃蒸蒸汽和高壓灰水進(jìn)行間接換熱，存在換熱器容易堵塞，熱量利用率不高等問(wèn)題。2、我公司將高壓閃蒸蒸汽作為熱源直接利用，一部分作為氣化灰水除氧器的用蒸汽，另一部分作為精餾工段再沸器的熱源。2023/12/319山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司黒水閃蒸系統(tǒng)的位差布置1、將真空閃蒸的位置上移，取消真空閃蒸罐的液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)和真空閃蒸罐去沉降槽的灰水給料泵；將真空閃蒸罐下液管線直接插入沉降槽內(nèi)，沉降槽作為真空閃蒸罐的液封槽，真空閃蒸罐內(nèi)不再控制液位，真空閃蒸罐內(nèi)結(jié)垢，下液管堵塞等問(wèn)題得到徹底解決。2、將高壓閃蒸罐的位置與真空閃蒸罐位置相協(xié)調(diào)，高壓閃蒸罐液相出口至少與真空閃蒸罐進(jìn)口相平，徹底解決高壓閃蒸罐內(nèi)結(jié)垢問(wèn)題。2023/12/320山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司高壓閃蒸、真空閃蒸的內(nèi)件改進(jìn)1將高閃、真閃內(nèi)件，改為導(dǎo)流板形式。2、導(dǎo)流板由耐磨鋼板制作，檢修時(shí)，只需更換導(dǎo)流板即可，解決了原設(shè)計(jì)內(nèi)件檢修困難的問(wèn)題2023/12/321山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司高壓閃蒸罐2023/12/322山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司黑水閃蒸系統(tǒng)的其他改進(jìn)1、在我公司二期、三期工程設(shè)計(jì)中，針對(duì)閃蒸系統(tǒng)沒(méi)有備用，無(wú)法檢修的現(xiàn)實(shí)，將閃蒸系統(tǒng)改為每臺(tái)氣化爐對(duì)應(yīng)一套閃蒸系統(tǒng)。2、閃蒸系統(tǒng)一對(duì)一同其他廠家閃蒸系統(tǒng)一用一備相比，沒(méi)有閥門(mén)難以切換的問(wèn)題。3、下一步，我公司在黑水閃蒸系統(tǒng)將采用液力透平進(jìn)行能量回收，徹底解決閃蒸系統(tǒng)的問(wèn)題。2023/12/323山西陽(yáng)煤豐喜（集團(tuán)）股份有限公司清華爐運(yùn)行情況介紹

清華爐氣化技術(shù)工業(yè)示范裝置投運(yùn)以來(lái),系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。氧氣分級(jí)與不分級(jí)氣化的典型數(shù)據(jù)比較如下：2023/12/324山西陽(yáng)煤豐喜（集