航天粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

1、航天粉煤加壓氣化技術(shù)的航天粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用發(fā)展及應(yīng)用 文中介紹了航天粉煤加壓氣化成套技術(shù)的主要工藝流程，對關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐和氣化燒嘴的原理和特點進行了重點描述和分析，介紹了控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容和特點，對控制系統(tǒng)中本公司研制生產(chǎn)的控制閥門的特點和使用情況進行了介紹。文中對航天粉煤加壓氣化技術(shù)兩個示范裝置的建設(shè)和開車情況進行了介紹，同時介紹了當(dāng)前航天煤氣化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及推廣情況。摘 要 中國是一個貧油、少氣、富煤的國家，根據(jù)一次能源構(gòu)成的特點，充分利用國家相對豐富的煤炭資源，發(fā)展?jié)崈?、高效、適應(yīng)性廣、建設(shè)及運行費用低廉的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，是解決我國能源安全問題的一條切實可行

2、的途徑，是對國家推行節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟政策的具體響應(yīng)。 隨著我國國民經(jīng)濟的強勁增長，市場對化工產(chǎn)品的需求也越來越大，以煤為原料的煤化工在我國化學(xué)工業(yè)中將占有越來越重要的地位。 因此，中國航天科技集團立足航天技術(shù)，著眼市場需求，瞄準(zhǔn)發(fā)展目標(biāo)，統(tǒng)籌戰(zhàn)略布局，下大力氣在民品工業(yè)上創(chuàng)新開拓，研制、開發(fā)了對國民經(jīng)濟具有重大意義的HT-L航天粉煤加壓氣化成套技術(shù)，并成功地建成及投運了兩套航天煤氣化技術(shù)的工業(yè)化示范裝置。這項技術(shù)仍在繼續(xù)往大型化、節(jié)能化方向發(fā)展，也正在得到市場越來越廣泛的認可和肯定。 一、概述一、概述 航天煤氣化裝置主要包括磨煤及干燥單元、粉煤加壓及輸送單元、氣化及合成氣洗滌單元、渣及灰

3、水處理單元，氣化成套工藝技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備均由北京航天煤化工工程公司提供。 磨煤及干燥單元 該單元使用常規(guī)的煤研磨及干燥技術(shù)，來自原料煤貯倉的碎煤/石灰石在磨煤機內(nèi)磨成煤粉，并由高溫惰性氣流烘干。粉煤的顆粒尺寸分布規(guī)格和粉煤的水分含量滿足以下要求即可： （1) 顆粒尺寸90 占90%(重量)； （2) 顆粒尺寸5 占10%(重量)； （3) 水分含量典型值 2%（wt）。 粉煤加壓及輸送單元 該單元采用鎖斗來完成粉煤的加壓和輸送，在加壓煤斗 (該煤斗為燒嘴提供進料)和氣化爐之間保持恒定的壓差。二、主要工藝流程二、主要工藝流程 氣化及合成氣洗滌單元 粉煤分三路進入氣化爐燒嘴的三個煤粉管。氧氣經(jīng)預(yù)熱器

4、加熱后先在混合器內(nèi)與一定量的蒸汽混合，然后也按一定的比例進入燒嘴。 煤粉在爐膛內(nèi)高溫部分氧化反應(yīng)，生成的合成氣主要成分為CO和H2。在急冷室，合成氣被急冷并被水飽和，熔渣迅速固化。出氣化爐的合成氣再經(jīng)文丘里洗滌器和合成氣洗滌塔用水進一步潤濕洗滌，通過洗滌塔后進入變換工段。生成的灰渣留在水中，絕大部分迅速沉淀并通過渣鎖斗系統(tǒng)定期排出。 爐膛通過水冷壁產(chǎn)生中壓飽和蒸汽回收熱量。 渣及灰水處理單元 從氣化爐急冷室和合成氣洗滌塔底部來的灰水通過渣水處理系統(tǒng)回收熱量、去除不凝氣和固體顆粒，泵回氣化系統(tǒng)重復(fù)使用。二、主要工藝流程二、主要工藝流程 主要有以下特點： 1、 干煤粉進料：20-90m煤粉顆粒 惰

5、性氣體輸送：氮氣或二氧化碳 加壓氣化：4.0MPa 干煤粉進料氣化效率高：冷煤氣效率80-83% 氣化強度高，設(shè)備尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊 2、 氣化爐爐膛允許操作溫度：12501800 煤種適應(yīng)性廣：可實現(xiàn)原料煤的本地化。 碳轉(zhuǎn)化率高、粗合成氣品質(zhì)好：出口有效氣體(CO+H2)成分90%，CH4含量低三、三、 關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴 3、 單燒嘴頂燒組合燃燒器 安裝、維護、調(diào)試方便：集高能電點火裝置、點火燒嘴、開工燒嘴、工藝燒嘴于一體，拆裝維護調(diào)試方便。 燃燒火焰、爐內(nèi)流場與爐膛良好匹配 燒嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、具有良好的氣化性能：爐內(nèi)煤粉熱解區(qū)、火焰燃燒區(qū)、煙氣射流區(qū)、煙氣回流區(qū)以

6、及二次反應(yīng)區(qū)分布合理。 精良的加工制造工藝：設(shè)計壽命10年，燒嘴頭部局部維護時間6月一次。 4、 密閉式盤管水冷壁爐膛結(jié)構(gòu)，水流量分布均勻，設(shè)計壽命20年三、三、 關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴 5、“自我修復(fù)式”耐火材料結(jié)構(gòu)，維護量少 水冷壁外可以形成穩(wěn)定的固渣層，“以渣抗渣”，抵抗氣體和熔渣的沖刷和磨損,形成了自我修復(fù)式耐火材料結(jié)構(gòu)，提高了材料的使用壽命。 耐火材料的組合結(jié)構(gòu)，降低爐膛散熱損失。 耐火材料的施工、養(yǎng)護、維護和更換方便，價格低。 6、 激冷、水浴式合成氣冷卻及洗滌方案，可靠性好 技術(shù)方案成熟可靠 合成氣激冷效果好、除渣效果好 合成氣中增加的飽和水蒸氣可直接應(yīng)用于

7、變換工序三、三、 關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴 7、 具有爐膛溫度監(jiān)控措施 從所有的煤氣化裝置實際情況來看，煤質(zhì)的波動是難免的，如果不能有效避免煤質(zhì)波動帶來的危害，則容易出現(xiàn)爐膛燒損、堵渣等惡劣后果，HT-L氣化爐通過渣口壓差的監(jiān)測可有效避免爐溫偏低的工況，通過爐膛溫度測點對水冷壁掛渣情況的監(jiān)測可有效避免爐溫偏高的工況，把目前行業(yè)內(nèi)氣化爐通常的開工率水平大大提高了。 8、氣化爐系列化，目前已有兩種規(guī)格氣化爐： 日處理煤750噸規(guī)模和日處理煤1600噸規(guī)模，同時公司還正在研發(fā)日處理煤2500噸規(guī)模的氣化裝置。三、三、 關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐及燒嘴 HT-L氣化工藝

8、采用DCS對全廠集中控制，同時設(shè)置故障安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（ESD）確保系統(tǒng)的安全運行。主要包括以下幾個部分： 1、順序控制系統(tǒng)。氣化裝置的點火、開工、投煤、升壓升負荷、系統(tǒng)停車都為全自動操作，方便、安全、可靠。 2、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如負荷調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)、壓力調(diào)節(jié)等都采用自動調(diào)節(jié)，可大大節(jié)省人力資源，減小誤操作幾率。 3、電視監(jiān)控系統(tǒng)。開車過程中可全面掌握裝置現(xiàn)場情況，特別是在點火、開工、投煤的過程中，在氣化爐設(shè)置的火焰檢測可視系統(tǒng)可使操作人員直觀掌握爐膛內(nèi)的火焰狀態(tài)。四、控制技術(shù)四、控制技術(shù) 4、故障安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（ESD）涵蓋了點火、開工、投煤、正常運行全過程，輸入變量包括了所有可能對系統(tǒng)、設(shè)備造成安

9、全故障的參數(shù)和監(jiān)測點，可確保裝置在運行過程中的安全。 5、控制系統(tǒng)中，煤粉系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)閥門以及硬密封切斷閥的性能和壽命是影響控制系統(tǒng)安全可靠運行的重要因素，其價格高低也是影響投資的重要因素，本公司研制生產(chǎn)的閥門有氧閥、煤粉切斷閥、鎖渣閥、煤粉換向閥、煤粉調(diào)節(jié)閥以及其他切斷閥，所有這些閥門運行良好。四、控制技術(shù)四、控制技術(shù) 示范裝置于2009年10月2326日通過中國石油化工協(xié)會組織的現(xiàn)場考核，2009年10月28日通過中國石油化工協(xié)會組織的鑒定。 鑒定意見鑒定意見 鑒定委員會認為：該裝置操作簡便、維護方便，煤種適應(yīng)性廣、投資費用和運行成本低、開工率高、氣化爐的故障率低。該技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)

10、，總體技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先。 氣化裝置穩(wěn)定運行階段（2009年4月15日現(xiàn)在） 截至2010年7月共產(chǎn)甲醇29萬噸，開工率大于90 裝置聯(lián)鎖投用率100% 從今年4月起，日產(chǎn)甲醇568599t 最低噸甲醇耗煤1.28t（煤熱值5800KCal） 應(yīng)用了多個煤種，HT-L氣化裝置對煤種的適應(yīng)性得到驗證 冷煤氣效率80以上 一般從氣化準(zhǔn)備開車到送出合格合成氣可控制在2h內(nèi) 系統(tǒng)開停車操作全部采用自動控制。 五、示范裝置鑒定情況和當(dāng)前運行情五、示范裝置鑒定情況和當(dāng)前運行情況況噸精甲醇能耗噸精甲醇能耗 從2008年底兩套示范工程相繼開車成功開始，航天粉煤加壓氣化技術(shù)得到了市場廣泛的關(guān)注和認可，在氮肥和