恩德粉煤气化技术及其应用.pdf
《恩德粉煤气化技术及其应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《恩德粉煤气化技术及其应用.pdf(8页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、I r动 力 恩德粉煤气化技术及其应用 周 永 顺(中冶焦耐工程技术有限公司)摘 要 恩德粉煤气化技术具有煤种适应性较 宽、环境影响小、技术成熟等优点,本文介 绍恩 德粉 煤 气化技 术 的发展 历 程、气化 工 艺和 生产 操 作、控 制 以及 对 工 业燃 气 用 户的适应性等,供读者参考。关键词 恩德粉 煤 气化 工艺 操 作 适 应性 我 国石油短缺,用于工业燃料的重油、柴油、天燃气、液化石油气的供应短缺 日益严 重。工厂企业生产所需 的燃料如果采用油是很难得到长期稳定供应的。我 国煤炭资源丰 富,今后相 当长 的时期内,煤炭将是我国的主要能源。煤炭作为工业燃料应用,应采用洁净煤技术
2、以提高能源效率,减少环境污染。煤炭气 化技术是洁净煤技术的一个重要方面。煤气化技术在我 国应用有近百年的历史,但技术应 用落后和发展缓慢。据不完全统计,全 国有近万台各种类 型的煤气化炉在运行,大多是固 定床气化炉,其 中用于生产燃气 的气化炉有近 5 0 0 0台。工艺落后,煤炭利用率低。由于 生产煤气中含有重质焦油及洗涤水 中含有大量酚类物质难以处理,且气化原料需要优质块 煤,价格 昂贵,该项技术已趋于淘汰。随着煤炭机械化开采程度的提高,煤中的块煤率有所下降,粉煤率在提高,应用粉煤 气化技术将是今后发展方向。我 国虽有发展粉煤气化 的基础,但新开发 的粉煤气化技术大 部分处于工业、半工业试
3、验或小规模 的工程示范阶段。即使有的粉煤气化技术 已纳入工程 设 计,并 已投 入运行,但不 是炉 子 的生 产规 模 小,就 是生 产 运行 的 时 间短。如 果采 用 引进 国外的粉煤气化技术,因为引进 的技术和设备投资太高,作为工厂企业燃料供应的附助设 施,如果没有国家的投入,单靠企业 的自身力量是很难实现的。在这种情况下,本文推荐 一种实用新型恩德粉煤气化技术。1 恩德粉煤气化 技术的发展历程 恩德粉煤气化技术是在温克勒气化炉技术基础上,经过多次技术改造而逐步发展起来 的。温克勒气化炉技术早在上个世纪 3 0-4 0年代,先后在德国、日本、苏联、印度、西 班牙、捷克等许多国家用来生产甲
4、醇和合成氨原料气或作工业燃气。我国吉林化肥厂和兰 州化肥厂于 5 0年代从苏联引进了温克勒气化炉,用于生产合成氨和 甲醇。据吉林化肥厂 反映,温克勒气化炉在生产过程中有两个突出的问题。一个是温克勒气化炉炉底设置了炉 箅,生产炉温不敢提高,有时偏炉、结渣,限制 了炉子的生产能力。直径 4 6 m 的温克勒 炉产气量不超过 2 0 k m3 h,炉子 的运转率仅为 6 8。另一个问题是带出物较多,碳 的利用 率比较低。针对这两个 问题,吉林化肥厂 1 9 6 4年开始学习德 国洛易那厂温克勒气化炉 的 改造经验,先对炉底进行改造,取消 了炉箅,改为喷嘴向炉内送风,使煤粉得 以充分 流 一2 6 维
5、普资讯 http:/ 2 0 0 8年 第 2期 化。炉底出灰 由过去的圆盘 出灰机改为两个螺旋 出灰机,互为备用。气化过程中产生的灰 渣直接落入下面的灰斗,并通过螺旋出灰机 自动 出灰,这样解决 了炉底结渣问题,使气化 炉的运转变得稳定可靠,炉子的运转率一般都在 9 0 以上。炉底改造成功后,接着准备解 决炉 出口带 出物多的问题,但 因某些原 因这个 问题没有进行下去。1 9 7 4年这些 装置改为 燃油,这项改造工作便停止 了。当时朝鲜化工厂也建有 2台与吉林 化肥厂同样规格的温克勒气化炉,通过技术交流后 朝鲜便在吉林化肥厂改造的基础上又进行 了两项改造。一是采取热 回流方法降低带出物。
6、即用干式旋风除尘器,从粗煤气 中分离 的固体颗粒通过回流管靠重力 自行返 回气化炉内再 次流化气化,使飞灰中碳含量降到 3 0 以下,从而提高了碳的利用率。另一个较大的改进 是改变废热锅炉的结构和设置。原温克勒气化炉在炉顶采用辐射式废热锅炉,以降低煤气 和带出灰尘的温度,出炉煤气进入废热锅炉的对流段。由于煤气含尘量大,对锅炉炉管磨 损严重,需经常检修,致使发生炉运转率较低。改造后的气 化炉将废热锅炉改为垂直式降 水管蒸汽发生器并设置在旋风除尘器的后面,出炉煤气经除尘后再进入废热锅炉。由于煤 气 中含尘量 降低,对锅 炉炉管 的磨损减少,这样大大延长了废热锅炉的检修期。实践证 明,废热锅炉每年只
7、需按计划检修一次。1 9 9 2年经过到朝鲜考查和 由原冶金工业部组织召开的专家论证会认为,恩德粉煤气 化技术已在朝鲜运行 3 0年之久,成熟可靠,是值得在国内推广应用的粉煤气化技术。1 9 9 7年经过 同朝鲜反复协 商,在抚顺 成立 了“中外合作 辽 宁恩德 工程 建设有 限公 司”,并由公 司申报 了实用新 型专利。朝鲜平壤化工设计院 已派人常驻辽宁恩德工程建设 公司,共 同开展对恩德炉的推广应用工作,一切工作全部在 国内进行。1 9 9 8年 4月,我 院为景德镇焦化煤气总厂设 计工业燃气 的生产选用了该项技术。在 设计过程 中,我们结合中国国情进行必要的改进。根据中国的技术水平,把原
8、仪表控制系 统改为 DCS控制,煤气净化系统也根据中国的技术水平作了改进。该工程 已于 2 0 0 1 年投 入运行,情况 良好。接着又为黑化和长山化肥厂选用 了这项技术,达到了当年设计、当年 施工、当年投入运行的水平,至今情况 良好,经济效益可观。2 0 0 2年 9月 2 8日,原 国家 经贸委正式下文,作为中国工业近期发展导向的推荐技术推广。中国化工报把恩德粉煤 气化技术,作为支撑着 中国合成氨工业未来技术在行业 内推广。目前 已有 1 5项工程采用 了这项技术,有 1 6套装置在生产运行,1 0套装置在建设 中。2 恩德 粉煤气化工艺及 生产 操作与控 制 2 1 气化工艺条件 2 1
9、 1 气化用煤 气化用煤可使用褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤,要求煤具有较 高的活性。煤的活性 与煤的埋藏年代有关,年代越短的煤 活性越大,而活性越大则气化反应越能尽快地 向反应 生成方 向进行,对操作有利。褐煤是流化床气化炉最好的原料。但是,褐煤水分含量 高,一般在 1 2 以上,这是不利的。当水分大于 1 4 时,往往造成粉煤粘结于粉碎、运输设备 中并堵塞通道。此外,水分过高会使煤气 中 C O:含量增加,降低煤气质量,所 以作为流化 床气化原料煤的水分必须干燥到 8 1 2。原料的灰熔点是流化床操作温度受限制 的主要因素,当操作温度超过灰熔点时,会引 一2 7 维普资讯 http:/ i
10、r动 力 起严 重结 渣,结渣 造 成 的恶 果 往往超 过 固定 床。煤的粒度应该均匀,一般控制在 O 1 0 mm,其中 0 6 mm 以下 的不能超过 1 5。粒度 过小,将增加气体带出物,造成原料 的损失。具体对原料煤 的要求是:热值:(3 0 0 0 5 0 0 0)x 4 1 8 k J k g 灰 份:3 0 水分要求:1 2 5 0 以上 粒度要求:8 5;1 0 0 0 ,a 9 5 2 1 2 气化剂 采用不同气化剂可以生产不同性质的煤气,典型煤气成分见表 1。表 1煤气 成分 煤气组成(体积)干煤气高热值 气化剂 生成气种类 H2 CO CH CO2 k J i m3 空
11、气+蒸 汽 燃料气 1 2 2 2 0 7 1 0 5 5 _ 3 4 3 4 6 富氧空气+蒸汽 合成气 2 6 3 8 0 2 1 4 2 1 _ 8 7 7 5 8 氧气+蒸汽 水煤气 4 0 3 8 2 1 9 1 1 0 1 2 8 氧气+蒸汽 水煤气 3 5 _ 3 4 8 2 1 _ 8 1 3 8 0 9 1 0 7 0 6 通常情况下,作为合成气,根据要求的煤气组份,气化剂可采用过热蒸汽与氧或 富氧 空气。蒸汽与吹风量(氧和富氧空气)的配 比,原则上是 以氧与碳、蒸汽与碳反应 的放热和 吸热的平衡来确定,但实际的热平衡与理论计算相 比有一定差距,所以实际的过热蒸汽与 富氧空气
12、的配 比往往需从实际的生产中去摸索。过热蒸汽与富氧空气 的配比见表 2。表 2过热 蒸 汽与 富 氧空气 的 配 比 富氧空气含氧量,l 4 0 I 4 2 l 4 4 l 4 6 l 4 8 l 5 0 I 5 2 l 5 4 l 5 6 l 5 8 l 6 0 干鼓风气加蒸汽量,k g m l 1 1 l 1 1 4 I 1 1 8 l 1 2 2 l 1 2 61 _ 3 l 1 3 4 l 1 _ 3 8 1 1 4 2 I 1 4 6 l 1 5 0 2 1 3 二次 气 化剂 为提高燃料的气化效率和煤气质量,在气化炉炉身中部引入二次气化剂。二次气化剂 的用量和组成应与被带出的未反应
13、碳量成适 当比例。如二次气化剂过少,则未反应碳得不 到充分气化而被带出,造成气化率下降,反之,二次气化剂过多,则产品气将被不必要的 烧掉。二次气化剂 的多少,要根据温度进行调节。如果温度控制在 1 O 2 O 1 0 5 0 ,二 次气化剂的用量 占吹入气(一次吹人气a n-次吹入气)的 2 5 3 O 为宜。2 1 4 操作温度 实际操作温度 的选定,取决 于原料 的活性和灰熔点。反应温度高,会使 反应 速度加 快,气体中的有效成分 CO、H 2 多,碳的利用率和蒸汽的分解利用率高。但操作温度又受 一2 8 维普资讯 http:/ 2 0 0 8年 第 2期 到煤的灰熔点的限制,实际操作温度
14、要低于灰熔点 8 0 1 2 0 C,一般为 9 5 0 C左右。2 1 5 操作压力 在实际操作 中,往往控制沸腾层阻力,即炉 中压力与炉底压力差,其差的大小说明炉 中有多少煤在气化。正常生产时 由除灰机控制炉内阻力,一般控制在 2 5 3 k P a,当大于 3 k P a时便 自动除灰。炉 内压力控制在 1 4 k P a左右。2-2 工艺 流 程 2 2 1 上煤系统 备煤系统的干燥粉煤通过提升机进入粉煤漏斗,放料 阀,中间贮煤槽,气动放料阀,贮煤槽。贮煤槽 中的粉煤,通过 3台螺旋供煤机进入煤气发生炉。供煤量由变频器调节供煤机 旋转数而改变。贮煤槽上下部分别施加 O 0 4 MP a
15、 安全气,以防发生炉煤气倒流现象发生。2 2 2 煤气发生炉系统 利用螺旋供煤机送人煤气发生炉内的粉煤,通过气化剂(氧气、空气、蒸 汽)处于流 化 状 态。氧气或富氧空气由鼓风机送到界区。富氧空气经加热后与蒸汽在混合器(1)(2)进行混合之后,通过设在发生炉下部的 6 个下喷嘴和设在上部的 1 6个上喷嘴供人发生炉。发生炉中部的炉温为 9 5 0 1 O 5 O,下部 的压力为 1 0 0 0 0 1 7 0 0 0 P a;上部 的炉温约 为 9 5 0 ,压力为 8 0 0 0 1 4 0 0 0 P a。在上述条件下,发生炉内的粉煤和气化剂经过复杂的 分解、氧化、还原等化学反应而生成煤气
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 恩德 粉煤 气化 技术 及其 应用
限制150内