Destec煤气化工艺特点.doc

D e s t e c 煤气化工艺的特点郑振安(中国五环化学工程公司，武汉 430079) 日期：2004-12-16Destec煤气化工艺原称Dow煤气化工艺，是由美国Dow化学公司于1973年开发的，1987年成功应用于商业性的热电厂。该工艺与Texaco煤气化工艺齐名，同样是水煤浆进料，加压纯氧气流床气化工艺，因此Destec不仅具有Texaco工艺的优点，同时因其气化炉结构及工艺过程的特点，工艺性能和技术经济指标比Texaco工艺略胜一筹。因此，有必要对Destec煤气化工艺进一步认识，借鉴其优点，也许对今后洁净煤气化技术的发展有所裨益。 1? 开发过程与商业性应用 ??? 在70年代世界能源危机中，美国Dow化学公司为了竞争的需要，制定了以煤代替天然气能源的计划。拟定以燃气透平技术和美国丰富的煤资源作为推进计划的主要内容，为获得更可靠和成本相当的未来能源奠定基础。而煤的完全转换必须具备一种可靠的煤气化工艺来生产合成气，以代替天然气直接用于燃气透平，即使用廉价的煤提供高效率的燃气透平联合循环发电系统。煤气化项目是由路易斯安那气化技术公司(LGTI)研究和开发的，计划历时10年，包括在1975年气化炉原理的研究、在1979年建设36 t/d试验装置和在1982年1 600t/d的示范装置。在此基础上于1987年在路易斯安那州的Plaquemine的工厂建成第1个商业性Dow气化装置IGCC项目。以次烟煤为原料，每天处理约2 400t，或其他相对应的煤，包括褐煤为原料，每天处理约2 900t。该装置能力为31.8×109kJ/d中热值煤气并联产2 467t/d的蒸汽，发电160MW，其能量平衡示意见图1。 ??? 从1987年4月投运到1995年11月，该装置累积运行了34 000h，积累了丰富的经验。 ??? 1989年Dow公司创立Destec能源公司，占有80％股份，将其拥有的Dow煤气化工艺改名为Destec。1997年NGC公司收购Destec公司，其成为NGC的子公司，现更名为Dynegy Power Corp。1995年，Destec能源公司和PSI公司在印第安纳州联营建成并投运了Wabash River IGCC电站，Destee负责建造和经营气化岛25年，PSI负责建造和经营动力岛。机组的净出力为261.61MW，气化炉处理煤量为2 500t／d。 2? Destec煤气化工艺的特点 2.1? 工艺概念 ??? Destec煤气化工艺建立的装置所提供的系统与燃气透平紧密结合，提供安全、可靠的操作，并且满足以下要求： ??? (1)加压操作? 为燃气提供足够的压力进入透平，气化炉在2.0～3.5 MPa进行操作。这有利于减小气体加工设备的尺寸，降低投资。 ??? (2)水煤浆进料? 通过多种进料系统的评价，如机械灰闸、螺旋式和水煤浆等，确定以水煤浆进料是最可靠的。 ??? (3)适用于各种品质的煤? 主要利用褐煤，也提供利用其他煤种的灵活性。 ??? (4)不污染环境? 洁净运行，没有烃类副产品产生，灰渣容易处理，可作为建筑或铺路材料。 2.2? 气化炉的特点 ??? Destec气化炉如图2所示，两段氧气气化、连续排渣、内衬耐火砖。第1段在1 320～1 430℃的熔渣条件下操作，准确的温度取决于熔渣的粘滞特性。第1段为水平圆柱体，每端各有1个水煤浆和氧气的进料烧嘴。80％的水煤浆和氧气混合后喷入第1段。在圆柱体中央为熔渣的排出口，经过淬水段流出。第1段反应产生的热煤气由顶部进入第2段。第2段为直立在第1段上的垂直圆柱体，为向上流动型的气化段，在此设置1个烧嘴，20％水煤浆射入热气体，不加氧气，利用气体的显热把水煤浆的水分气化，煤被加热、高温分解进行部分氧化反应，这对于煤的有效能转化为化学能是有利的。由于吸热过程使混合煤气温度大幅度降低到1 050℃左右。 3?? Destec煤气化工艺过程 3.1? 路易斯安那160MW热电联产电站 ??? 160MW热电联产电站的Destec煤气化流程见图3，为单系列，2台气化炉，其中1台备用。 3.1.1? 主要工序说明 ??? (1)磨煤和水煤浆制备 ??? 水煤浆的制备是采用来自贮仓的煤和水混合后棒磨而成，使用次烟煤时固体浓度为52％～54％，水煤浆制备装置距气化炉装置约1.2km。 ??? (2)气化和高温热回收 ??? 煤浆泵送到气化界区的水煤浆进料罐，为防止堵塞采取了反冲洗管线和水煤浆回流的措施。水煤浆用加压泵送至水煤浆预热器，加热到气化压力下水煤浆沸点温度以下28～56℃。煤浆泵具有在高压下操作液固混合物的能力，并能控制水煤浆进入预热器的流量。预热后的水煤浆送入气化炉，与氧气通过烧嘴混合，氧气由专用的1 500t／