两种水煤浆气化炉运行工艺比较(四喷嘴对德士古).doc

两种水煤浆加压气化炉设备特点比较作者/来源：周夏，王吉顺(山东华鲁恒升化工股份有限公司，德州 253024) 日期：2009-1-16在新型煤气化技术中，水煤浆气流床加压气化由于其具有单炉产气能力大、气化炉结构简单、合成气质量好、煤种适应性较广等技术优势，在国内外得到了广泛应用。在水煤浆气流床加压气化技术方面，我国经过技术引进和10多年的消化吸收、技术改造、技术创新，形成了西北化工研究院开发的多元料浆单烧嘴气化专有技术和水煤浆气化及煤化工国家工程中心、华东理工大学等单位开发的四烧嘴对置式水煤浆气化专利技术。??? 在山东华鲁恒升化工股份有限公司国产化的1000 t／d合成氨大氮肥项目水煤浆气化装置中，由中国华陆工程公司对多元料浆单烧嘴气化专有技术和多烧嘴对置式水煤浆气化专利技术进行了揉合，以煤为原料进行多元料浆（以下简称煤浆）气化，其中建设的气化炉A为四烧嘴侧面对置式气化炉（以下简称气化炉A），气化炉B／C为单烧嘴顶置式气化炉（以下简称气化炉B／C）。两种气化炉的理论操作压力均为6.5 MPa，日处理煤能力均为750 t。自2004年10月建成投料试车以来，两种气化炉显现出了不同的技术特点。 1? 工艺流程与基本结构 ??? 两种气化炉共用煤浆制备和灰水处理设备，其局部工艺流程分别见图1及图2。 1.1? 气化炉A ??? 水煤浆经两台隔膜泵加压，通过4个对称布置在气化炉中上部同一水平面上的预膜式工艺烧嘴，与O2一起对喷进入气化炉，每台隔膜泵分别为轴线上相对的两个烧嘴供料。气化炉燃烧室内的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区所组成。气化炉激冷室内只有下降管，没有上升管和折流裙板；下降管下端有4个切向排气口；下降管与激冷室内壁之间有4层锯齿形破泡分隔板。工艺气出气化炉后，经文丘里洗涤器、分离器和水洗塔后送变换工段。分离器内有破泡板和导气管；水洗塔工艺气进口无导气管和升气管，上部有固阀塔盘和旋流塔盘。气化炉激冷室下部液、固相出口未设置破渣机。 1.2? 气化炉B／C ??? 按文献介绍，气化炉B／C燃烧室内流场按流动过程可分为射流区、回流区和管流区（图3）。激冷室内设置有下降管、上升管和折流裙板。工艺烧嘴为内外混式烧嘴。工艺气出气化炉后，经文丘里洗涤器和水洗塔后送变换工段。水洗塔工艺气进口有导气管和升气管，上部设有与四烧嘴气化炉一样的固阀塔盘和旋流塔盘。气化炉激冷室下部液、固相出口设置有破渣机。 1.3? 两种气化炉的工艺配置 ??? 就单台气化炉而言，四烧嘴气化炉比单烧嘴气化炉工艺配置要复杂，两种气化炉的工艺配置对比见表1。 2? 技术比较 2.1? 流场，温度场的分布 ??? 气化炉A的4个工艺烧嘴在同一水平面上两两对置安装，烧嘴喷出的物料在炉膛内相互撞击折流，使炉内的反应物呈曲线状态向前移动，流场呈梅花状，这样就大大延长了煤粒在气化炉内的停留时间，从而促使气化反应向更深层次发展，对于提高有效气体成分和碳的转化率都具有十分重要的意义，这是新型气化炉专利技术的一项重大突破。实践证明，采用撞击流，加强了O2与水煤浆的混合，强化了热质传递。高温区在烧嘴位置以下500 mm及烧嘴位置以上一直到拱顶，是耐火衬里蚀损最严重的部位，如烧嘴周围及以下500 mm和以上筒体热面砖累计使用3425 h就因蚀损过快而更换，而拱顶砖则在3425 h的时间内损蚀130 mm。由于两两对置的工艺烧嘴喷出的物料相互撞击折流后以曲线向渣口运动，这样气化炉燃烧室内的高温区分布就会相对集中，使得渣口处的温度相对较低（气化炉A的炉膛设计得比气化炉B／C高，也是造成渣口温度低的原因之一）。为了保证渣口顺利以液态排渣，气化炉A操作温度相对较高，氧煤比较大。 ? ??气化炉B／C的烧嘴与煤气、灰渣出口在同一轴线上，流场呈喷射状，停留时间分布宽，射流以较大速率冲刷筒体下部及锥底耐火砖，下部热电偶处炉温最高。由于喷出速率较高，可能会有部分物料短路。气化炉拱顶使用寿命较长，如气化炉B第1炉拱顶砖在使用8892 h后蚀损60 mm，气化炉C第1炉拱顶砖在使用8412 h后蚀损132 mm，均比气化炉A拱顶砖寿命要长。 2.2? 工艺指标 ??? 用相同磨煤机磨出的煤浆，在相同煤浆流量和气化炉压力下，两种气化炉生产的有效气体（CO＋H2）含量、碳转化率等工艺指标对比见表2。 由表2可以看出，气化炉A生产的粗煤气中有效气体（CO＋H2）含量和碳转化率比气化炉B／C要高。 ??? 激冷室及水洗塔前分离器内的破泡板对粗煤气的除灰效果较好，但在一个运行周期的后半段时间，这些破泡板造成的阻力也较大。气化炉B／C激冷室内的下降管、上升管结构易使粗煤气带灰、带水。 2.3? 工艺操作 ??? 相对气化炉B／C，由于气化炉A涉及的阀门及联锁较多，操作复杂。由于未设置破渣机