四喷嘴气化讲解.doc

【技术】四喷嘴气化工艺技术优化总结 工艺技术 2015年5月16日 文/ 宋兆龙 郑成群 富煤少气贫油的基本国情决定了煤化工在我国发展的主体地位。发展高效、清洁、环保、节能的产业链是现在和将来对煤化工的必然要求。气流床气化工艺由于适应煤种广、工作压力高、碳转化率高、气化强度大、废水排量少和环保效果好的特点，在我国得到了迅速发展。目前引进的国外技术有GE(原德士古?Texaco)水煤浆气化、壳牌(Shell)粉煤气化等，专利费昂贵。国内的技术有多喷嘴对置式水煤浆气化工艺、航天炉干粉煤气化工艺和清华炉水煤浆气化工艺，其中多喷嘴对置式水煤浆气化工艺是由华东理工大学和国家水煤浆技术研究中心共同研发，并具有我国完全知识产权的气化技术。自2004年12月首套四喷嘴气化炉投入工业应用以来，经过研发人员及应用单位技术人员不断攻关、改进，技术水平不断提升，装置运行稳定。与同类技术相比，该技术显示出了突出的技术优势，目前设计、在建和投入运行的气化炉总数达95台，已有 29台气化炉投入工业运行，各项指标均达到当前大型煤气化技术的国际领先水平。 1 四喷嘴气化炉核心技术介绍 （1）本工艺采用预膜式工艺烧嘴。预膜式烧嘴采用氧气与水煤浆同时离开喷嘴，运用内、外侧高速氧气的扰动实现水煤浆的雾化和水煤浆与氧气的充分混合。与预混式喷嘴相比，喷嘴内部没有预混腔，大大降低了煤浆通道的出口速度，减少了煤浆通道的磨损，对延长喷嘴寿命有利。此外，预膜式喷嘴的氧气压力损失大大降低，雾化滴径(SMD)约降低10%。这是因为预膜式喷嘴水煤浆膜初始厚度降低，更易于雾化，浆滴离开烧嘴后发生二次震荡破碎形成更小的浆滴，雾化效果好，碳转化率高，气化效率高。具有良好雾化效果的的烧嘴对延长自身寿命和耐火砖寿命十分有利。目前预膜式工艺烧嘴的使用寿命最长可以达到150d。 （2）四个工艺烧嘴呈90°水平对置分布，物料出烧嘴后形成撞击流，强化了雾化效果，提高了气化效率，减小了炉膛上下温差，大大降低了气化炉过氧的几率，投运企业碳转化率可达99%。 （3）将燃烧室外壳分成35个区域，用测温电缆覆盖，利用热电偶原理用以检测炉壁表面的最高温度，为判断气化炉操作温度、预测炉砖减薄和判断炉砖穿气情况提供依据。 （4）壳体内部筑有三层耐火砖衬里，最里层为向火面砖即铬铝锆砖.目前国产铬铝锆型砖Cr90、Cr95是比较理想的水煤浆气化炉用砖。第二层为支撑砖，即铬铝砖，对向火面砖起承载作用。最外层为绝热砖，用以降低气化炉炉壁温度。正常生产时，在向火面砖内侧附着有渣层，从内向外依次为液态渣层、塑性层、固态渣层，起到以渣抗渣延缓耐火砖冲刷的作用。 （5）激冷室内的核心组件是由洗涤冷却水环(喷淋床)与破泡条（鼓泡床)组成的复合床。洗涤冷却水环采用交叉流结构，在斜向下45°开设100个Ф8mm圆孔，喷淋床内洗涤冷却水通过水分布环均布。一路洗涤冷却水通过这些圆孔喷淋粗合成气。粗合成气与洗涤冷却水间进行剧烈的传热过程，同时进行洗涤冷却水汽化、粗合成气增湿及冷却等过程。洗涤冷却水的喷淋流动对合成气起到预降温的作用，有效降低了下降管顶部的热负荷（从多个厂家下降管损坏部位多在上部1 m处位置引出的观点）。另一路洗涤冷却水沿洗涤冷却管内壁降膜流动，在下降管，内壁形成均匀且有一定厚度的水膜，保护下降管避免被夹带大量熔融灰渣的高温合成气气流烫坏变形。鼓泡床由4层垂直排列的锯齿形破泡条组成，破泡条可同时实现气泡的破碎、增加热质传递面积、增强床层的稳定性和固定下降管的作用。 （6）水煤气洗涤系统采用了分级除尘技术，即先经混合器增湿。合成气夹带的灰尘密度增大，进入旋风分离器后灰尘离心力增强，可以将80%~90%的细灰与合成气分离，从而实现合成气“粗分”的目的；再经水洗塔洗涤，实现合成气灰质量浓度不大于1 mg/m3。工业装置运行已表明还技术措施具有良好的洗涤效果。 （7）闪蒸系统的核心设备是蒸发热水塔。下塔是蒸发室，为黑水闪蒸提供空间；上塔是热水室，将进入系统中的工艺水与闪蒸汽直接换热，增强热质传递效果，同时解决了高压闪蒸冷却器的堵塞问题。 2 四喷嘴水煤浆气化工艺技改措施 2.1?工艺烧嘴改造 工艺烧嘴头部增加保护层，采用隔热效果好、可塑性高的氧化铝空心浇筑料，具有耐高温、成型快、机械强度低易打磨成型的特点，一般4 h便可成型。烧嘴冷却水进水管线改造为先盘绕半圈后经直管和90°弯头进入烧嘴冷却水夹套，增强了进水管线的纵向伸缩性，避免拆装烧嘴时被拉坏。工艺烧嘴属角焊，焊肉薄，暴露在高温环境中，当出现回火或熔渣附着时容易脱焊断裂。因此，烧嘴冷却水管线与烧嘴头部的焊接部位成为靠近高温区的薄弱点。在焊接点外侧焊接保护挡板，可有效阻挡回火气流或熔渣的直接冲刷。兖矿国泰采用改造后的烧嘴，平均寿命已超过120 d，最长使用寿命达到150d。 2.2?渣口