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(duì)關(guān)鍵設(shè)備：氣化爐和氣化燒嘴的原理和特點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)描述和分析，介紹了控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容和特點(diǎn)，對(duì)控制系統(tǒng)中本公司研制生產(chǎn)的控制閥門的特點(diǎn)和使用情況進(jìn)行了介紹。文中對(duì)航天粉煤加壓氣化技術(shù)兩個(gè)示范裝置的建設(shè)和開(kāi)車情況進(jìn)行了介紹，同時(shí)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(guó)是一個(gè)貧油、少氣、富煤的國(guó)家，根據(jù)一次能源構(gòu)成的特點(diǎn)，充分利用國(guó)家相對(duì)豐富的煤炭資源，發(fā)展?jié)崈?、高效、適應(yīng)性廣、建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用低廉的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，是解決我國(guó)能源安全問(wèn)題的一條切實(shí)可行

2、的途徑，是對(duì)國(guó)家推行節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策的具體響應(yīng)。 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，市場(chǎng)對(duì)化工產(chǎn)品的需求也越來(lái)越大，以煤為原料的煤化工在我國(guó)化學(xué)工業(yè)中將占有越來(lái)越重要的地位。 因此，中國(guó)航天科技集團(tuán)立足航天技術(shù)，著眼市場(chǎng)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(kāi)拓，研制、開(kāi)發(fā)了對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(yùn)了兩套航天煤氣化技術(shù)的工業(yè)化示范裝置。這項(xiàng)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(chǎng)越來(lái)越廣泛的認(rèn)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(lái)自原料煤貯倉(cāng)的碎煤/石灰石在磨煤機(jī)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(lái)完成粉煤的加壓和輸送，在加壓煤斗 (該煤斗為燒嘴提供進(jìn)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(jìn)入氣化爐燒嘴的三個(gè)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(jìn)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(jìn)一步潤(rùn)濕洗滌，通過(guò)洗滌塔后進(jìn)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(guò)渣鎖斗系統(tǒng)定期排出。 爐膛通過(guò)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(lái)的灰水通過(guò)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(diǎn)： 1、 干煤粉進(jìn)料：20-90m煤粉顆粒 惰

5、性氣體輸送：氮?dú)饣蚨趸?加壓氣化：4.0MPa 干煤粉進(jìn)料氣化效率高：冷煤氣效率80-83% 氣化強(qiáng)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(shí)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(hù)、調(diào)試方便：集高能電點(diǎn)火裝置、點(diǎn)火燒嘴、開(kāi)工燒嘴、工藝燒嘴于一體，拆裝維護(hù)調(diào)試方便。 燃燒火焰、爐內(nèi)流場(chǎng)與爐膛良好匹配 燒嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)壽命10年，燒嘴頭部局部維護(hù)時(shí)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(jì)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(hù)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(hù)、維護(hù)和更換方便，價(jià)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(shí)際情況來(lái)看，煤質(zhì)的波動(dòng)是難免的，如果不能有效避免煤質(zhì)波動(dòng)帶來(lái)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(guò)渣口壓差的監(jiān)測(cè)可有效避免爐溫偏低的工況，通過(guò)爐膛溫度測(cè)點(diǎn)對(duì)水冷壁掛渣情況的監(jiān)測(cè)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(kāi)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(shí)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(duì)全廠集中控制，同時(shí)設(shè)置故障安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（ESD）確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。主要包括以下幾個(gè)部分： 1、順序控制系統(tǒng)。氣化裝置的點(diǎn)火、開(kāi)工、投煤、升壓升負(fù)荷、系統(tǒng)停車都為全自動(dòng)操作，方便、安全、可靠。 2、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如負(fù)荷調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)、壓力調(diào)節(jié)等都采用自動(dòng)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(kāi)車過(guò)程中可全面掌握裝置現(xiàn)場(chǎng)情況，特別是在點(diǎn)火、開(kāi)工、投煤的過(guò)程中，在氣化爐設(shè)置的火焰檢測(cè)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(diǎn)火、開(kāi)工、投煤、正常運(yùn)行全過(guò)程，輸入變量包括了所有可能對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備造成安

9、全故障的參數(shù)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可確保裝置在運(yùn)行過(guò)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(yùn)行的重要因素，其價(jià)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(yùn)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(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)組織的鑒定。 鑒定意見(jiàn)鑒定意見(jiàn) 鑒定委員會(huì)認(rèn)為：該裝置操作簡(jiǎn)便、維護(hù)方便，煤種適應(yīng)性廣、投資費(fèi)用和運(yùn)行成本低、開(kāi)工率高、氣化爐的故障率低。該技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

10、，總體技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先。 氣化裝置穩(wěn)定運(yùn)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(wàn)噸，開(kāi)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(gè)煤種，HT-L氣化裝置對(duì)煤種的適應(yīng)性得到驗(yàn)證 冷煤氣效率80以上 一般從氣化準(zhǔn)備開(kāi)車到送出合格合成氣可控制在2h內(nèi) 系統(tǒng)開(kāi)停車操作全部采用自動(dòng)控制。 五、示范裝置鑒定情況和當(dāng)前運(yùn)行情五、示范裝置鑒定情況和當(dāng)前運(yùn)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(kāi)車成功開(kāi)始，航天粉煤加壓氣化技術(shù)得到了市場(chǎng)廣泛的關(guān)注和認(rèn)可，在氮肥和