水煤漿水冷壁及半廢鍋氣化爐技術(shù)探討

張建利

摘要：水煤漿水冷壁氣化爐運(yùn)行過程中，氣化室內(nèi)高溫熔融液態(tài)渣在冷壁表面凝固形成固體灰渣，保護(hù)水冷壁，防止冷壁管被熔渣侵蝕，實(shí)現(xiàn)以渣抗渣效果，副產(chǎn)蒸汽。水煤漿多噴嘴半廢鍋氣化爐在氣化室出口有效回收高溫合成氣中的潛熱和顯熱，副產(chǎn)高品質(zhì)蒸汽，

關(guān)鍵詞：水煤漿;水冷壁氣化爐;半廢鍋氣化爐

0 引言

我國是一個(gè)煤多，油少，氣少的國家，它是世界上最大的煤和化學(xué)品生產(chǎn)國，世界各國的石油化工規(guī)模不到我國三分之一。煤化是石化的主要技術(shù)之一，煤氣化技術(shù)的核心是氣化爐。氣化爐的技術(shù)水平高低可以說是直接限制煤化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、節(jié)能降耗、安全和環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵因素。

1 水煤漿水冷壁氣化爐運(yùn)行狀況

1.1氣化爐采用水冷壁，既利用熱又提高煤氣爐的溫度。氣化爐的工作溫度從1350℃上升到1500℃，煤種的范圍擴(kuò)大了，高灰熔點(diǎn)煤可用于為原煤的本地化提供條件。

1.2分級供給氧氣，氣化爐工藝燃燒器和側(cè)壁氧氣管提供階段性供氧，以降低氣化爐工藝燒嘴的含氧量它可以擺脫爐內(nèi)局部氧化反應(yīng)所需的碳氧化量限制。

1.3調(diào)節(jié)氣體，如CO2、N2和蒸汽，可用于調(diào)整噴嘴預(yù)混合的程度，并通過將氧分分級給入。噴嘴附近的溫度降低，延長了噴嘴壽命。

1.4與干粉進(jìn)料加壓相比，水煤漿工藝較短，壓力較高，無需使用惰性氣體，操作控制較為方便該系統(tǒng)具有測量簡單、不間斷電源、運(yùn)輸方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

2 目前各種爐型分析

2.1 ?水煤漿爐：從華東理工大學(xué)四噴嘴多元料漿，超過50余家百套以上，主要是德士古（GE）分級氣化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是一種耐火磚型，雖然它有自己的特點(diǎn)，改進(jìn)和創(chuàng)新，但基本沒有區(qū)別，它是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。但它嚴(yán)重限制了煤炭的性質(zhì)。如果煤的熔點(diǎn)高，必須相應(yīng)提高工作溫度，耐火磚更容易受到侵蝕。每次更換這些磚至少需要300萬元，而且需要兩個(gè)月才能停止。

2.2 殼牌爐：約22臺20家。幾年前，中國在專利和設(shè)備上的花費(fèi)超過50億美元，而在航天爐競爭上的花費(fèi)則更少。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)某公司開發(fā)了激冷型。

2.3 航天爐：2009年研制成功，近年來非常流行。該氣化爐是民族品牌。各項(xiàng)指標(biāo)都是國際社會(huì)的重中之重，為國家做出了巨大貢獻(xiàn)。它與GSP爐與航天爐相似，但在某些技術(shù)領(lǐng)域不如航天爐有效，應(yīng)用效率也較低。

2.4 魯奇爐：以中塊煤為主，污水處理難度大，甲烷含量高，約10%，不適宜氨醇。近年來，新疆、內(nèi)蒙古煤炭、天然氣的利用并不普遍。

2.5 流化床爐：技術(shù)可行，技術(shù)問題太多。天津、晉城、石家莊使用情況并不理想，就像美國的SES鍋爐一樣，工廠都建在棗莊和義馬。

2.6 ?KBR輸送床爐：采用休斯頓技術(shù)的流化床爐。它相對較新它需要中低級，尤其是最好褐煤。

2.7 固定床：主要用于中小型氮肥生產(chǎn)企業(yè)。近幾年來，我們有上千臺壓力為1.5MPa的錐形爐，改造規(guī)模大，能耗低，無環(huán)境問題。無煙煤的使用非常有限，國家政策不鼓勵(lì)使用無煙煤。

3 ?水冷壁水煤漿氣化爐技術(shù)工藝特點(diǎn)

水冷壁水煤漿氣化爐充分吸收和消化了耐火磚和干粉水冷壁氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，避免了其缺點(diǎn)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)。

3.1安全性好，在溫度場采用成熟的垂直懸掛結(jié)構(gòu)，水冷壁結(jié)構(gòu)簡單合理，冷卻均勻。該系統(tǒng)強(qiáng)度低，無汽水分層現(xiàn)象，可保證水循環(huán)安全，避免復(fù)雜的熱膨脹處理問題，充分考慮水冷壁蒸汽自然循環(huán)的可行性。水冷壁水煤漿氣化爐的研制。當(dāng)特殊故障不能強(qiáng)制水流時(shí)，蒸汽系統(tǒng)能自然循環(huán)，防止冷壁損壞。水冷壁水煤漿氣化爐采用組合式燃燒器實(shí)現(xiàn)整個(gè)點(diǎn)火過程。在不更換燃燒器的情況下，常壓下完成氣化爐點(diǎn)火時(shí)，燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)鉅t，燃?xì)鉅t溫度升至800℃，氣體處于正常壓力下.

3.2快速啟動(dòng)系統(tǒng)。簡化了點(diǎn)火加熱方式，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火與投料一體化，開發(fā)了投料點(diǎn)火技術(shù)，從冷態(tài)到滿負(fù)荷運(yùn)行僅需3小時(shí)。

3.3投資低，水冷壁水煤漿氣化爐采用冷壁結(jié)構(gòu)，爐殼溫度低于耐火磚氣化爐，爐殼鋼板采用國產(chǎn)14Cr1MoR代替進(jìn)口SA387，因此水冷壁水煤漿氣化爐不配備同尺寸氣化爐，冷壁氣化爐未配備氣化爐。

自上世紀(jì)80年代，我國便引進(jìn)及自主研發(fā)了數(shù)種水煤漿加壓氣化技術(shù)，并在國內(nèi)逐步推廣應(yīng)用，隨著我國對水煤漿氣化技術(shù)的不斷完善及研發(fā)，目前其在國內(nèi)煤氣化行業(yè)已占據(jù)主要位置，但由水煤漿氣化技術(shù)采用的原料煤為含水約40%的水煤漿，氣化反應(yīng)過程中需要消耗一定量的煤和氧氣，造成消耗升高，同時(shí)，現(xiàn)有的水煤漿氣化裝置基本均采用激冷流程，造成高溫合成氣攜帶的高位顯熱多數(shù)被激冷水吸收，變成中低位顯熱，無法被有效利用.

隨著煤氣化技術(shù)的不斷進(jìn)步和國家對節(jié)能減排政策的嚴(yán)格，《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《“十二五”煤炭深加工示范項(xiàng)目能效和資源消耗指標(biāo)》都規(guī)定了能量轉(zhuǎn)化率最低標(biāo)準(zhǔn)，并成為項(xiàng)目能否核準(zhǔn)的三項(xiàng)硬性指標(biāo)之一，《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》要求到2020年全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降15%，能源消費(fèi)總量控制在50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)。這說明國家對今后煤炭加工轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的能效指標(biāo)已列入重點(diǎn)管控的內(nèi)容之一。

5 結(jié)束語

水煤漿水冷壁具有煤適應(yīng)性好、操作簡單、維護(hù)工作量小、運(yùn)行成本低、環(huán)保、系統(tǒng)投資低等優(yōu)點(diǎn)。所有設(shè)備都國產(chǎn)化。從目前運(yùn)行情況看，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過國外先進(jìn)技術(shù)水平。

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