淺析神華寧夏煤業(yè)集團公司四大氣化技術應用

張東歌（神華寧夏煤業(yè)集團公司，煤制油項目建設指揮部，寧夏銀川750000）

淺析神華寧夏煤業(yè)集團公司四大氣化技術應用

張東歌（神華寧夏煤業(yè)集團公司，煤制油項目建設指揮部，寧夏銀川750000）

現(xiàn)代煤化工是指以煤為原料通過技術和加工手段生產替代石化產品和清潔燃料的產業(yè)，除煤炭直接液化外，現(xiàn)代煤化工基本上都算是通過煤氣化作為工藝源頭，因此煤氣化作為煤化工的龍頭技術，它能安穩(wěn)長滿優(yōu)的運行直接影響著整個現(xiàn)代煤化工裝置的穩(wěn)定運行。煤氣化過程包含三大基本條件：氣化爐、氣化原料和氣化劑，氣化爐是煤炭氣化的核心設備；氣化原料多為褐煤、長焰煤、貧瘦煤和無煙煤，亦包括部分弱粘結煤；氣化劑為氧氣、空氣以及水蒸氣等。神華寧夏煤業(yè)集團公司是國家級重點開發(fā)區(qū)——寧東能源化工基地建設的主力軍，承擔著國家億噸級煤炭基地和世界級現(xiàn)代煤化工基地建設重任。截至目前神華寧夏煤業(yè)集團投產運行的現(xiàn)代煤化工項目中包含四大煤氣化工藝技術，現(xiàn)對其進行簡述。

1 Texaco水煤漿氣化工藝實例——神華寧煤煤化工25萬噸甲醇項目

1.1 裝置簡介

神華寧煤煤化工25萬噸甲醇項目采用Texaco水煤漿氣化工藝。2007年6月該項目投料試車，項目初建采用的德士古廢鍋流程氣化全套設備為原首鋼德士古全廢鍋流程氣化技術設備。采用主要關鍵設備有濕式球磨機，三缸往復式隔膜泵，德士古燒嘴，氣化爐，激冷環(huán)，破渣機，渣鎖斗，撈渣機，洗滌塔，過濾機等。煤漿制備工段采用兩臺球磨機，正常一開一備，原煤處理55t/h，氣化工段采用三臺氣化爐，爐徑2800mm，正常兩開一備，合計生產粗煤氣（干基）80000Nm3/h。

1.2 工藝流程與生產運行部分突出問題攻關

德士古水煤漿氣化技術包括煤漿制備，水煤漿氣化，灰水處理，CO變換四個主要工段，由輸送帶輸送來的原料煤經稱重給煤機控制輸送量進入濕式磨煤機研磨，本項目設置了助熔劑系統(tǒng)與固體添加劑，堿液，磨煤水一起和煤制成水煤漿后由隔膜泵送至氣化爐頂部與氧氣一起通過工藝燒嘴端頭初步預混后進入燃燒室，單燒嘴下行制氣的濕法氣流床，生成的粗煤氣和液態(tài)的熔渣通過喉部進入輻射廢鍋換熱降溫，在下降過程中被冷卻下來的熔渣掉入水浴中固化，再經渣鎖斗定期排入渣池后，通過撈渣機撈出撞車外運。粗煤氣被水淬冷后溫度降低至251℃左右，離開對流廢鍋的粗煤氣，經文丘里洗滌器進入洗滌塔除塵和冷卻后，送往變換工序調節(jié)混合氣成分；氣化爐出口灰水經三級閃蒸（高壓閃蒸，低壓閃蒸，真空閃蒸）處理后，一部分灰水返回洗滌塔作洗滌水,經泵進入氣化爐,另一部分灰水作廢水處理，出真空閃蒸器的黑水進入澄清槽配合絮凝劑完成固液分離，產生的細渣經細渣過濾機過濾送出界區(qū)外處理。(見表1)

在生產運行當中除卻上述爐子遇到的棘手問題外，在制漿，灰水處理，公用工程等工段也不同程度暴漏著影響生產的問題如：隨著制漿系統(tǒng)運行時間長，煤漿粒度增大的問題通過控制制漿負荷不能低于80%長時間運行和采用更高品質的鋼球，每年一次磨機內部碎鋼球清理等方式緩解[2]；其次在氣化裝置的水系統(tǒng)水平衡方面存在的外排水水質較差，外排廢水水量大的問題對原設計灰水處理與渣過濾系統(tǒng)進行改造，增加冷凝液收集罐和高壓水泵循環(huán)水板式換熱器等方式[2]進行了一系列不同程度的優(yōu)化改進，秉承著神寧人應有的精神為Texaco水煤漿氣化工藝在寧東現(xiàn)代煤化工25萬噸甲醇項目的安穩(wěn)長滿優(yōu)運行而奮斗不止。

表1.德士古水煤漿氣化在生產運行中部分突出問題的技術攻關：

2 四噴嘴對置式水煤漿氣化實例——神華寧煤煤化工60萬噸甲醇項目

2.1 裝置簡介

神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學工業(yè)分公司甲醇廠60萬噸氣化裝置采用兗礦集團有限公司，華東理工大學擁有的《多噴嘴對置式水煤漿或煤粉氣化爐及其應用》專利技術，項目于2010年3月18日一次投料試車成功，采用兩臺棒磨機，煤漿給料泵，四噴嘴對置式工藝燒嘴，氣化爐，旋風分離器，混合器，破渣機，渣鎖斗，撈渣機，洗滌塔，沉降槽，過濾機等設備，三臺氣化爐，兩開一備。氣化爐殼體內徑3880mm，砌筑耐火磚后爐膛內徑2762mm，設計單爐處理干煤2000t/d，有效氣體產量11萬m3/h，氣化爐操作壓力（表壓）4.0Mpa，高壓煤漿泵選用德國Feluwa生產的軟管隔膜泵。

2.2 工藝流程與生產運行部分突出問題攻關：

四噴嘴對置式水煤漿氣化工藝包括煤漿制備與輸送，氣化與合成氣洗滌系統(tǒng)，渣水閃蒸與沉降系統(tǒng)。原煤通過稱重給煤機計量與工藝水，添加劑，在球磨機內研磨制成合格的水煤漿，煤漿通過煤漿給料泵加壓和高壓氧氣通過四個在同一水平面布置的對噴工藝燒嘴霧化進入氣化爐，在爐內形成撞擊流來強化混合熱質傳遞過程，并在爐內形成合理的流場結構，產生的粗合成氣經過混合器噴淋潤濕，旋風分離器旋風分離細塵，進入洗滌塔洗滌送入凈化系統(tǒng)，液態(tài)的熔渣經過激冷固化，在破渣機中破碎渣鎖斗接收送入撈渣機外送，產生的灰水，經過渣水閃蒸與沉降系統(tǒng)至合格達標。

表2.四噴嘴對置式水煤漿氣化在生產運行中部分突出問題的技術攻關：

3 GSP干煤粉氣化工藝實例——神華寧煤煤化工煤基烯烴以及400萬噸煤制油項目

3.1 裝置簡介

神華寧夏煤業(yè)集團煤化工分公司的50萬噸煤基烯烴選用的是GSP干煤粉氣化工藝技術，采用中速輥式磨煤機，熱風爐，循環(huán)風機，稀釋風機，助燃風機，GSP氣化爐，一，二級文丘里洗滌器，合成氣洗滌塔，破渣機，渣鎖斗，撈渣機，中壓閃蒸罐，低壓閃蒸罐，真空閃蒸罐，真空過濾機，沉降槽等設備，烯烴公司5臺氣化爐，四開一備，設計單爐處理干煤2000t/d，有效氣體產量13萬m3/h，氣化爐操作壓力（表壓）4.2Mpa，操作溫度：1300-1600℃，氣化爐反應室內徑2460mm。

400萬噸煤制油28條生產線里有24條線采用GSP干煤粉氣化工藝技術，設計單爐處理干煤2000t/d，有效氣體產量13.5萬m3/h，氣化爐操作壓力（表壓）4.52Mpa，溫度1300-1400℃。

3.2 工藝流程及特點

GSP氣化技術是采用干粉進料、純氧氣化、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程的氣流床氣化技術。該流程包括：煤粉制備系統(tǒng)，干粉煤的加壓輸送系統(tǒng)、氣化工序、除渣工序、合成氣洗滌工序、黑水閃蒸工序、黑水處理工序、CO變換工序，公用工程等。來自煤儲運系統(tǒng)的原煤經過稱重給煤機計量送入磨煤機研磨制成合格煤粉，經過熱風爐與循環(huán)風機的干燥，合格干燥的煤粉通過氣力發(fā)送系統(tǒng)輸送至氣化粉倉，在經過給料罐加壓煤粉管線計量輸送至氣化爐和高壓的氧氣，次高壓蒸汽一同在燃料氣共同作用下發(fā)生不完全燃燒制成的粗合成氣通過兩級文丘里洗滌，氣液分離罐分離和洗滌塔除塵洗滌送往一氧化碳變換裝置調節(jié)氫碳比送往凈化裝置，產生的液態(tài)熔渣經過破渣機破碎，渣鎖斗收集送往撈渣機外送，產生的黑水經過中壓，低壓，真空三級閃蒸，以及沉降槽沉降，過濾機過濾等方式實現(xiàn)黑水閃蒸和黑水處理，控制著氣化的水平衡與廢水達標排放。（見表3）

表3.GSP氣化技術在生產運行中部分突出問題的技術攻關：

表4

4 中國制造NCG干煤粉氣化工藝實例——神華寧煤400萬噸煤制油項目

4.1 神寧爐誕生

神華寧夏煤業(yè)集團400萬噸煤制油項目建設共計28條生產線，其中有4條生產線選用的是NCG干煤粉氣化工藝技術，核心設備氣化爐采用的是自主研發(fā)的神寧爐。這個經過敢于創(chuàng)新，艱苦奮斗的神寧人打造出的NCG干煤粉氣化工藝，打破了國外技術壟斷，在荒漠上崛起了一個中國品牌，釋放了中國制造能量。

4.2 神寧爐特點

國產化燒嘴優(yōu)化情況總結[8](見表4)

5 四大項目四大氣化技術對比

德士古水煤漿氣化，四噴嘴水煤漿氣化與GSP干煤粉加壓氣化，NCG干煤粉氣化同屬氣流床氣化技術，四個重大項目所對應的四大氣化工藝技術數(shù)據(jù)要求如表5，表6，表7所示。

6 結語

目前世界上有更多生產經驗頗為先進的水煤漿氣化工藝與GSP干煤粉加壓氣化工藝,在進行生產實踐中暴漏出了諸多問題。通過這些問題的發(fā)現(xiàn)與解決，經過不斷的反思總結孕育而出的能夠消化劣質煤的神寧爐在煤氣化技術上實現(xiàn)了大幅跨步，是氣化技術上的里程碑。在針對生產而言一種工藝技術的選擇要因地制宜，因煤種而論，且行且創(chuàng)新，不斷優(yōu)化。根據(jù)生產的安穩(wěn)長滿優(yōu)的運行來說，水煤漿技術抑或干煤粉加壓還存在不同程度的問題，需要不斷的改進和創(chuàng)新，在煤氣化工藝技術的選擇上還要因勢利導，依據(jù)產品定位進行科學合理的選擇。

表5 神華寧夏煤業(yè)集團四種氣化爐對原料煤的要求[4]

表6 神華寧夏煤業(yè)集團四種氣化爐的技術參數(shù)[5]

表7 神華寧夏煤業(yè)集團四種氣化工藝流程比較

[1] 田進虎德士古水煤漿氣化流程技術新進展油氣冶煉

[2] 張利軍德士古水煤漿廢鍋流程能耗模擬及工藝優(yōu)化華東理工大學工程碩士論文

[3] 張玉柱，寧東煤在煤氣化工藝中的應用分析煤化工第四期2013.8

[4] 趙美玲煤氣化技術及氣化爐的應用化工設計2011，21（3）

[5] 范為鵬GSP氣化技術的發(fā)展與優(yōu)化石油化工應用第31卷第七期2012.7

[6] 蔣志容神華寧煤甲醇四噴嘴氣化裝置運行技術總結煤炭加工與綜合利用2014.12

[7] 宋兆季GSP氣化爐激冷水系統(tǒng)閥門的使用與技術改造煤化工第三期2013.6

[8] 趙元琪GSP氣化爐國產化燒嘴結構優(yōu)化與性能分析煤化工第44卷第4期2016.8

The Application of four modern coal Gasification Technologies in Shenhua Ningxia Coal Group Co.,Ltd.

Zhang Dongge（Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co．，Ltd．．Coal to liquids project construction headquarters．Yinchuan，Ningxia）

神華寧夏煤業(yè)集團現(xiàn)有四種煤氣化工藝-Texaco水煤漿氣化、四噴嘴對置式水煤漿氣化、GSP干煤粉加壓氣化和NCG干煤粉加壓氣化，本文分別對其工藝流程、生產運行突出問題和技術改造情況進行了介紹。

Texaco水煤漿氣化四噴嘴對置式水煤漿氣化GSP干煤粉加壓氣化NCG干煤粉加壓氣化神寧爐

There are current type of coal gasification processes-Texaco coal gasification units;Opposed four burners entrained-flow gasifier;GSP gasifier;NCG gasifier in Shenhua Ningxia Coal Industry Group.Expound the process flow，operation in practical application and technology upgrading of each processes are introduced.

Texaco coal gasification units;Opposed four burners entrained-flow gasifier;GSP gasifier;NCG gasifier，Gasifier

張東歌（1990—）男漢族河南省新密市牛店鎮(zhèn)神華寧夏煤業(yè)集團煤制油分公司氣化分廠操作工助理工程師本科化學工程與工藝專業(yè)