姜從斌,劉曉軍,葛超偉

(1.北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公司,北京 100176;2.安徽晉煤中能化工股份有限公司,安徽臨泉 236400)

1 HT-L粉煤加壓氣化技術(shù)工藝流程

HT-L航天粉煤加壓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、渣及灰水處理單元。

HT-L航天粉煤加壓氣化工藝以干煤粉為原料,采用激冷流程生產(chǎn)粗合成氣。HT-L航天粉煤加壓氣化工藝采用了盤(pán)管式水冷壁氣化爐,頂燒式單燒嘴,在較高溫度(1 400～1 800℃)及壓力(4.0 MPa)下,以純氧及少量水蒸氣為氣化劑在氣化爐中對(duì)粉煤進(jìn)行氣化,生成以(CO+H2)為主的濕煤氣(合成氣)。流程示意如圖1。

2 主要流程簡(jiǎn)述

2.1 磨煤及干燥單元

本系統(tǒng)由磨煤、惰性氣體輸送、粉煤過(guò)濾三部分組成。該單元使用常規(guī)的原煤研磨、干燥技術(shù)。來(lái)自原料煤倉(cāng)的碎煤/石灰石經(jīng)稱重給煤機(jī)計(jì)量后進(jìn)入磨煤機(jī),原煤在磨煤機(jī)內(nèi)磨成煤粉,并由高溫惰性氣流烘干、輸送,通過(guò)粉煤袋式過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)粉煤與惰性氣體的分離,粉煤由螺旋輸送機(jī)送入粉倉(cāng),惰性氣體循環(huán)利用。

2.2 粉煤加壓及輸送單元

本系統(tǒng)由粉煤儲(chǔ)存、粉煤加壓、粉煤輸送組成。合格的粉煤儲(chǔ)存在常壓倉(cāng)內(nèi),粉煤給料罐連續(xù)向氣化爐燒嘴供料,并與氣化爐之間保持恒定的壓差;通過(guò)粉煤鎖斗聯(lián)通常壓倉(cāng)和給料罐;粉煤鎖斗常壓進(jìn)料,加壓向給料罐放料。

2.3 氣化及合成氣洗滌單元

粉煤經(jīng)三路進(jìn)入氣化爐燃燒器的三個(gè)煤粉管;氧氣經(jīng)氧氣預(yù)熱器加熱后在氧蒸汽混合器內(nèi)按一定比例與蒸汽混合,然后進(jìn)入燃燒器。

粉煤在氣化爐燃燒室內(nèi)發(fā)生部分氧化反應(yīng),生成的合成氣主要成分是 H2和CO;合成氣經(jīng)激冷環(huán)進(jìn)入激冷室,在激冷室內(nèi)合成氣經(jīng)過(guò)降溫、增濕、除塵、洗滌(被水飽和),熔渣迅速固化;合成氣出氣化爐后再經(jīng)文丘里洗滌器和合成氣洗滌塔,用水進(jìn)一步增濕、除塵、洗滌,除塵后的合成氣進(jìn)入下游變換工序;粉煤燃燒后形成的灰渣沉積在激冷室水中,絕大部分灰渣迅速沉淀并通過(guò)渣鎖斗系統(tǒng)定期排出。氣化爐燃燒室通過(guò)水冷壁產(chǎn)生中壓飽和蒸汽回收熱量。

圖1 HT-L航天粉煤加壓氣化工藝流程

2.4 渣及灰水處理單元

從氣化爐激冷室和合成氣洗滌塔底部排出的黑水進(jìn)入渣水系統(tǒng),經(jīng)兩級(jí)閃蒸去除不凝性氣體并回收熱量,固體顆粒經(jīng)絮凝、沉淀、過(guò)濾后收集,灰水循環(huán)利用。

3 示范裝置建設(shè)及運(yùn)行情況

3.1 濮陽(yáng)項(xiàng)目

3.1.1 建 設(shè)

濮陽(yáng)龍宇示范項(xiàng)目是對(duì)老廠固定層煤氣化裝置的造氣部分進(jìn)行改造,后面配套150 kt/a甲醇凈化生產(chǎn)裝置,項(xiàng)目建設(shè)期18個(gè)月。

2007年1月 開(kāi)工建設(shè)

2008年1月 全部土建施工完成

2008年8月 機(jī)械竣工

2008年10月13日 系統(tǒng)一次點(diǎn)火投料成功

3.1.2 運(yùn)行記錄

濮陽(yáng)龍宇化工 HT-L航天粉煤加壓氣化裝置于2008年10月13日11:13一次點(diǎn)火、投料開(kāi)車成功,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)整改,于2009年5月氣化裝置實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行,燃燒器累計(jì)運(yùn)行記錄146 d,組合式燃燒器(其中兩個(gè)燃燒器)累計(jì)運(yùn)行記錄超過(guò)一年。但由于與 HT-L航天粉煤加壓氣化裝置相配套的其他系統(tǒng)問(wèn)題,氣化爐未能實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行,最高負(fù)荷入爐氧氣流量13500 m3/h,日產(chǎn)精醇450 t。

3.1.3 生產(chǎn)用煤

神木煤?jiǎn)螣?神木煤配新橋無(wú)煙煤末混燒,新橋無(wú)煙末煤?jiǎn)螣?/p>

3.1.4 運(yùn)行指標(biāo)

氣化操作溫度 1 400～1 650℃

有效氣成分 90%～92%

有效氣(CO+H2)比煤耗 約580 kg/km3

有效氣(CO+H2)比氧耗 約350 m3/km3

3.2 臨泉項(xiàng)目

3.2.1 建 設(shè)

安徽臨泉化工示范項(xiàng)目是新建的一套完整的200 kt/a甲醇生產(chǎn)裝置,建設(shè)內(nèi)容主要包括氣化裝置、空分、變換、凈化、壓縮、合成、精餾和公用工程等。

項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度 建設(shè)期24個(gè)月

2006年10月 開(kāi)工建設(shè)

2007年10月 土建施工完成

2008年8月 機(jī)械竣工

2008年10月31日 系統(tǒng)一次點(diǎn)火投料成功

3.2.2 運(yùn)行記錄

安徽臨泉化工 HT-L航天粉煤加壓氣化裝置于2008年10月31日9:08一次投料開(kāi)車成功。經(jīng)過(guò)兩次整改,于2009年4月15日氣化裝置實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行。2009年4月15日至2010年4月15日,氣化爐累計(jì)運(yùn)行326 d(日歷天數(shù)365 d),運(yùn)行率89.3%。2010年氣化裝置累計(jì)運(yùn)行338 d,運(yùn)行率92.58%,氣化爐連續(xù)(24 h不間斷)運(yùn)行達(dá)到91 d;氣化爐燃燒器累計(jì)運(yùn)行最長(zhǎng)記錄為125 d。

3.2.3 氣化爐運(yùn)行情況(表1)

表1 安徽臨泉HT-L爐運(yùn)行情況

3.2.4 生產(chǎn)用煤

神木煤,神木與新鄭混煤,新疆煤,新疆與新鄭混煤、與晉城煤的混煤,甘肅煤,新疆保利煤,神木煤與晉城無(wú)煙煤末混燒,神木煤配晉城高硫煤(原煤含硫2.35%)等等。前后進(jìn)行了5種煤的單燒,多種配煤的混燒。

3.2.5 技術(shù)指標(biāo)

氣化操作溫度 1 400～1 650℃

有效氣成分 92%～93%

有效氣(CO+H2)比煤耗 約608 kg/km3

有效氣(CO+H2)比氧耗 約310 m3/km3

氣化爐運(yùn)行記錄見(jiàn)表2。

3.2.6 產(chǎn)量及消耗

2010年臨泉化工累計(jì)生產(chǎn)甲醇183 026 t,噸甲醇耗原煤1392 kg,蒸汽2080 kg,電327 kW·h。

3.2.7 臨泉化工2010年獲得的榮譽(yù)

2010年 HT-L粉煤加壓氣化項(xiàng)目獲中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)特等獎(jiǎng),阜陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng),臨泉縣科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。全年共獲國(guó)家項(xiàng)目資金1 176萬(wàn)。尤其是粉煤氣化項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行,為公司跨越發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐,取得了安徽省創(chuàng)新型企業(yè)稱號(hào)。

4 HT-L裝置現(xiàn)場(chǎng)考核和鑒定情況

2009年10月23～26日通過(guò)中國(guó)石油化工協(xié)會(huì)組織的現(xiàn)場(chǎng)考核。2009年10月28日通過(guò)中國(guó)石油化工協(xié)會(huì)組織的技術(shù)鑒定。

結(jié)論

(1)粉煤氣化+水激冷流程簡(jiǎn)單可靠,適合煤化工流程;氣化裝置能做到安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

(2)氣化系統(tǒng)的開(kāi)停車,吹掃、點(diǎn)火、開(kāi)工、投煤等都是通過(guò)程序自動(dòng)執(zhí)行,開(kāi)停車方便可靠;故障安全聯(lián)鎖系統(tǒng)涵蓋了所有開(kāi)車運(yùn)行過(guò)程,聯(lián)鎖參數(shù)設(shè)計(jì)合理,確保了裝置安全。

(3)爐膛測(cè)溫點(diǎn)能及時(shí)反映水冷壁掛渣情況,間接反映爐膛溫度趨勢(shì),特別是在煤種不穩(wěn)定或換煤種時(shí),爐膛溫度測(cè)點(diǎn)對(duì)順利過(guò)渡及安全運(yùn)行起到了良好的指導(dǎo)作用。

(4)HT-L粉煤加壓氣化技術(shù)屬國(guó)際領(lǐng)先的潔凈煤氣化技術(shù),具有良好的環(huán)保、節(jié)能性能。

(5)該裝置操作簡(jiǎn)便、維護(hù)方便、投資和運(yùn)行費(fèi)用低,國(guó)產(chǎn)化率99%,裝置聯(lián)鎖投用率100%。自動(dòng)化操作率大于98%。投資小,技術(shù)支持方便及時(shí)、氣化爐開(kāi)工率高、故障率低。該技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),總體技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先。

5 HT-L航天粉煤加壓氣化技術(shù)的推廣

到目前為止,從示范裝置運(yùn)行情況來(lái)看,航天煤氣化工藝系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、設(shè)備、土建等設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到或部分超過(guò)國(guó)外先進(jìn)煤氣化技術(shù)的指標(biāo),都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

目前北京航天萬(wàn)源煤化有限公司已經(jīng)簽訂的煤化工項(xiàng)目見(jiàn)表3。北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公司具有航天煤氣化專利技術(shù)、煤化工項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)能力、專利專有設(shè)備制造能力、裝置開(kāi)車能力,同時(shí)可對(duì)業(yè)主的操作隊(duì)伍進(jìn)行仿真培訓(xùn),能提供完善的煤化工工程項(xiàng)目服務(wù)。

表3 簽訂項(xiàng)目一覽表