航天粉煤加壓氣化技術的發(fā)展及應用

1、航天粉煤加壓氣化技術的航天粉煤加壓氣化技術的發(fā)展及應用發(fā)展及應用 文中介紹了航天粉煤加壓氣化成套技術的主要工藝流程，對關鍵設備：氣化爐和氣化燒嘴的原理和特點進行了重點描述和分析，介紹了控制系統(tǒng)的主要內容和特點，對控制系統(tǒng)中本公司研制生產的控制閥門的特點和使用情況進行了介紹。文中對航天粉煤加壓氣化技術兩個示范裝置的建設和開車情況進行了介紹，同時介紹了當前航天煤氣化技術的應用領域及推廣情況。摘 要 中國是一個貧油、少氣、富煤的國家，根據(jù)一次能源構成的特點，充分利用國家相對豐富的煤炭資源，發(fā)展?jié)崈?、高效、適應性廣、建設及運行費用低廉的具有自主知識產權的煤氣化技術，是解決我國能源安全問題的一條切實可行

2、的途徑，是對國家推行節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經濟政策的具體響應。 隨著我國國民經濟的強勁增長，市場對化工產品的需求也越來越大，以煤為原料的煤化工在我國化學工業(yè)中將占有越來越重要的地位。 因此，中國航天科技集團立足航天技術，著眼市場需求，瞄準發(fā)展目標，統(tǒng)籌戰(zhàn)略布局，下大力氣在民品工業(yè)上創(chuàng)新開拓，研制、開發(fā)了對國民經濟具有重大意義的HT-L航天粉煤加壓氣化成套技術，并成功地建成及投運了兩套航天煤氣化技術的工業(yè)化示范裝置。這項技術仍在繼續(xù)往大型化、節(jié)能化方向發(fā)展，也正在得到市場越來越廣泛的認可和肯定。 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，氣化成套工藝技術和關鍵設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，來自原料煤貯倉的碎煤/石灰石在磨煤機內磨成煤粉，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 該單元采用鎖斗來完成粉煤的加壓和輸送，在加壓煤斗 (該煤斗為燒嘴提供進料)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 粉煤分三路進入氣化爐燒嘴的三個煤粉管。氧氣經預熱器

4、加熱后先在混合器內與一定量的蒸汽混合，然后也按一定的比例進入燒嘴。 煤粉在爐膛內高溫部分氧化反應，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文丘里洗滌器和合成氣洗滌塔用水進一步潤濕洗滌，通過洗滌塔后進入變換工段。生成的灰渣留在水中，絕大部分迅速沉淀并通過渣鎖斗系統(tǒng)定期排出。 爐膛通過水冷壁產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的灰水通過渣水處理系統(tǒng)回收熱量、去除不凝氣和固體顆粒，泵回氣化系統(tǒng)重復使用。二、主要工藝流程二、主要工藝流程 主要有以下特點： 1、 干煤粉進料：20-90m煤粉顆粒 惰

5、性氣體輸送：氮氣或二氧化碳 加壓氣化：4.0MPa 干煤粉進料氣化效率高：冷煤氣效率80-83% 氣化強度高，設備尺寸小，結構緊湊 2、 氣化爐爐膛允許操作溫度：12501800 煤種適應性廣：可實現(xiàn)原料煤的本地化。 碳轉化率高、粗合成氣品質好：出口有效氣體(CO+H2)成分90%，CH4含量低三、三、 關鍵設備：氣化爐及燒嘴關鍵設備：氣化爐及燒嘴 3、 單燒嘴頂燒組合燃燒器 安裝、維護、調試方便：集高能電點火裝置、點火燒嘴、開工燒嘴、工藝燒嘴于一體，拆裝維護調試方便。 燃燒火焰、爐內流場與爐膛良好匹配 燒嘴結構設計合理、具有良好的氣化性能：爐內煤粉熱解區(qū)、火焰燃燒區(qū)、煙氣射流區(qū)、煙氣回流區(qū)以

6、及二次反應區(qū)分布合理。 精良的加工制造工藝：設計壽命10年，燒嘴頭部局部維護時間6月一次。 4、 密閉式盤管水冷壁爐膛結構，水流量分布均勻，設計壽命20年三、三、 關鍵設備：氣化爐及燒嘴關鍵設備：氣化爐及燒嘴 5、“自我修復式”耐火材料結構，維護量少 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,形成了自我修復式耐火材料結構，提高了材料的使用壽命。 耐火材料的組合結構，降低爐膛散熱損失。 耐火材料的施工、養(yǎng)護、維護和更換方便，價格低。 6、 激冷、水浴式合成氣冷卻及洗滌方案，可靠性好 技術方案成熟可靠 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用于

7、變換工序三、三、 關鍵設備：氣化爐及燒嘴關鍵設備：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際情況來看，煤質的波動是難免的，如果不能有效避免煤質波動帶來的危害，則容易出現(xiàn)爐膛燒損、堵渣等惡劣后果，HT-L氣化爐通過渣口壓差的監(jiān)測可有效避免爐溫偏低的工況，通過爐膛溫度測點對水冷壁掛渣情況的監(jiān)測可有效避免爐溫偏高的工況，把目前行業(yè)內氣化爐通常的開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、 關鍵設備：氣化爐及燒嘴關鍵設備：氣化爐及燒嘴 HT-L氣化工藝

8、采用DCS對全廠集中控制，同時設置故障安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（ESD）確保系統(tǒng)的安全運行。主要包括以下幾個部分： 1、順序控制系統(tǒng)。氣化裝置的點火、開工、投煤、升壓升負荷、系統(tǒng)停車都為全自動操作，方便、安全、可靠。 2、自動調節(jié)系統(tǒng)。如負荷調節(jié)、流量調節(jié)、壓力調節(jié)等都采用自動調節(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)。開車過程中可全面掌握裝置現(xiàn)場情況，特別是在點火、開工、投煤的過程中，在氣化爐設置的火焰檢測可視系統(tǒng)可使操作人員直觀掌握爐膛內的火焰狀態(tài)。四、控制技術四、控制技術 4、故障安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（ESD）涵蓋了點火、開工、投煤、正常運行全過程，輸入變量包括了所有可能對系統(tǒng)、設備造成安

9、全故障的參數(shù)和監(jiān)測點，可確保裝置在運行過程中的安全。 5、控制系統(tǒng)中，煤粉系統(tǒng)控制和調節(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)安全可靠運行的重要因素，其價格高低也是影響投資的重要因素，本公司研制生產的閥門有氧閥、煤粉切斷閥、鎖渣閥、煤粉換向閥、煤粉調節(jié)閥以及其他切斷閥，所有這些閥門運行良好。四、控制技術四、控制技術 示范裝置于2009年10月2326日通過中國石油化工協(xié)會組織的現(xiàn)場考核，2009年10月28日通過中國石油化工協(xié)會組織的鑒定。 鑒定意見鑒定意見 鑒定委員會認為：該裝置操作簡便、維護方便，煤種適應性廣、投資費用和運行成本低、開工率高、氣化爐的故障率低。該技術擁有自主知識產權

10、，總體技術水平處于國際領先。 氣化裝置穩(wěn)定運行階段（2009年4月15日現(xiàn)在） 截至2010年7月共產甲醇29萬噸，開工率大于90 裝置聯(lián)鎖投用率100% 從今年4月起，日產甲醇568599t 最低噸甲醇耗煤1.28t（煤熱值5800KCal） 應用了多個煤種，HT-L氣化裝置對煤種的適應性得到驗證 冷煤氣效率80以上 一般從氣化準備開車到送出合格合成氣可控制在2h內 系統(tǒng)開停車操作全部采用自動控制。 五、示范裝置鑒定情況和當前運行情五、示范裝置鑒定情況和當前運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車成功開始，航天粉煤加壓氣化技術得到了市場廣泛的關注和認可，在氮肥和