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1、新型水煤浆加压气化试车总结王勋涛，李存放，李玲波，汪亮宇（兖矿国泰化工有限公司） 2006-06-26新型水煤浆加压气化技术是由兖矿集团和华东理工大学研究开发，是拥有中国人自己专利权的新型气化技术。该技术在兖矿国泰化工有限公司已经成功工业化，该装置是单炉日处理原煤 1150 吨(精煤 1000 吨)，气化炉运行压力 4.0MPa。装置于 2003 年 8 月 2 日破土动工，建设工期 23 个月零 19 天，2005 年 10 月 17 日顺利生产出合格甲醇。随着 2005 年 11 月 29 日带压联投及 2006 年 3 月 17 日的双炉运行标志着新型气化技术已经进入工业生产。一、新型水
2、煤浆加压气化装置流程介绍原料送来的煤经过秤量给料机精确计量与水及添加剂进入磨机，制成合格煤浆(质量百分比浓度61)。煤浆经过过滤，贮存在煤浆槽内。煤浆槽内的煤浆经高压煤浆泵加压输送与空分来的氧气(纯度99.6)经过四个工艺烧嘴进入气化炉。在气化炉内完成高温高压的气化反应过程。生成的粗合成气、熔渣及未完全反应的碳通过燃烧室下部的渣口与洗涤冷却水沿洗涤冷却管并流向下，进入气化炉洗涤冷却室，粗合成气在洗涤冷却室内完成洗涤和冷却，熔渣在洗涤冷却室冷却固化。初合成气经洗涤冷却室的破泡条由洗涤冷却室上部空间出气化炉。出气化炉的粗合成气经过混合器、旋风分离器、水洗塔完成洗涤净化，除去大部分细灰后的合成气(水
3、汽比控制在 11.4；合成气中飞灰含量1mgNm 3)送往净化系统。熔渣在洗涤冷却室内完成激冷固化后通过锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出，运出气化界区。未完全反应的碳颗粒悬浮在黑水中，由渣池泵送到渣水处理工序作进一步处理。水洗塔中部含固量较低的洗涤黑水经黑水循环泵加压后分两路，一路送入气化炉洗涤冷却室作为激冷水，另一路送入混合器分别作为洗涤、润湿水使合成气增湿增重。从气化炉、旋风分离器、水洗塔出来的黑水在蒸发热水塔的下塔进行减压闪蒸，闪蒸出来的水蒸汽及部分溶解在黑水中的酸性气体与低压灰水在蒸发热水塔上塔直接换热。换热后的酸性气经冷凝分离，不凝性气体送至火炬燃烧。冷凝液送入灰水槽。在蒸发热水塔下塔
4、浓缩后的黑水进入真空闪蒸，闪蒸后的气体经过冷却降温，分离后气体排入大气。再次浓缩后的黑水与絮凝剂混合后进入澄清槽，在澄清槽中浓缩沉降。上部澄清的灰水溢流至灰水槽，澄清槽底的浓缩液经澄清槽底流泵送压滤系统处理，滤饼送出界区。(但是现在压滤机使用效果不佳，澄清槽底部的浓缩液通过底流泵送到一氧化碳车间的污水处理。)灰水槽中的灰水经低压灰水泵分三路，一路进蒸发热水塔，加热后经高温热水泵提压后送水洗塔作为洗涤水；第二路作为锁斗的排渣冲洗水；第三路送废水处理装置处理后外排。下面为新型水煤浆加压气化技术的流程简图二、主要设计参数(一) 煤性能新型气化炉烧的兖矿的北宿煤煤，煤的性能参数(二) 添加的药品(三)
5、 水煤浆控制指标 (四) 工艺控制参数(五) 考核指标*注：1、合成气成份为干基成份； 2、气体体积为标况。三、试车运行情况(一) B 炉试车情况2005 年 7 月 21 日，B 气化炉采用鲁化 14000Nm3h 空分装置的氧气一次投料成功，由于甲醇不具备试车条件，完成 80 小时运行考核后计划停车。停车后经过整改，等 60000Nm3h 空分装置投入运行后，于 10 月 15 日 B 气化炉再次投料成功，17 日 156 甲醇装置产出合格甲醇。2005 年 10 月 15 日进入正式化工生产，2005 年 11 月 24 日计划停车，在此期间累计运行 788 小时，运行负荷率维持为73(
6、730 吨煤天)。 在 12 月底 B 炉再次开始运行，在运行中出现拱顶和气化炉上部一热偶处超温，dcs 控制系统失控中央控制室电脑全部黑屏，高压煤浆泵活门处泄漏煤浆等原因跳车。(二) A 炉试车情况 A 气化炉自 2005 年 11 月 27 日开始运行，累计在 7085设计负荷下运行 98 小时，在 8595设计负荷下运行 41 小时，在95106设计负荷下运行 235 小时。运行中因为拱顶超温，煤浆波动，空分热电，仪表等原因引起跳车。四、试车中出现的问题及整改(一) 第一次投料时氧气防空阀打不开，原因是氧气放空阀上的削音器设计阻力压差为 40 公斤太大，使氧气很难放空。我们就从减少氧气放
7、空阀的阻力想办法。把削音器中的填料减少，同时把削音器的小孔改大。运行效果明显，没有再出现由于放开阀没有打开而使投料不成功。(二) 在第一次投料时由于设计原因，两台捞渣机不能正常工作多次出现断链条，使大量的渣存在现场，我们发现：1.齿轮和链条啮合间隙不合理；2.链条在运行时不能脱离轮齿，有隐患存在；3.在运行时链条带的渣无法自动脱掉； 4.保险丝杠与主动轮的固定间隙不合理，在液压系统出现故障时，可能造成链条脱轮、链条拉断、刮板变形报废等恶性事故。因此我们就做如下的改进： 1.把捞渣机的主动轮的尺寸增大，从而增大轮齿和链条啮合间隙； 2.轮齿做倒角处理，消除了链条在运行时无法脱开轮齿的隐患； 3.
8、增加了链条冲洗水系统，使链子在运行时脱离了气化渣从而减少渣对链条的磨损，增加了链条的使用寿命；4.调整了保险丝杠与主动轮的固定间隙，消除当液压系统出现故障时，可能造成链条脱轮、链条拉断、刮板变形报废等恶性事故的隐患。(三) 在第一次停车检查发现 40的破泡条变形，部分脱落。原因是气化炉破泡条的板材较簿(3mm)，而德州气化炉破泡条采用 5mm 板材，2000 小时运行未发现变形、脱落。因此我们选择较厚的材质做破泡条，破泡条的上锯形齿纹破口加大，同时我们把破泡条与支撑的连接方式有原来的螺栓连接改为电焊焊接，焊接时严格要求焊接质量，有专人把关。改造后的运行效果很好，再也没有出现破泡条变形及脱落现象
9、。(四) 由于煤浆中有大颗粒使高压煤浆泵跳车，烧嘴头部的煤浆通道堵塞，煤浆输送管线易堵塞等不良结果。我了解决此问题我们在2006 年元月停车大修，我们对煤浆制备及煤浆输送系统的所有设备进行清洗检修，所有的管线进行冲洗。同时对振动筛进行技改，在煤浆出低压煤浆泵后增加煤浆过滤器，使超出要求的颗粒过滤出系统。在工艺操作中我们严格把好原料煤的粒度指标，在分析配合下由专人负责增补钢球工作。做好煤的硬度分析并急时报给工艺人员。严把煤浆的粒度分布指标。经过严格要求系统再也没有出现煤浆大颗粒堵塞的现象。同时我们定期对煤浆制备系统和输送系统的设备和管线进行冲洗。随时关注振动筛，滚筒筛，煤浆过滤器的筛网有无破损。
10、五、存在的问题随着带压联投的成功和双炉运行以及新型气化炉技术的有效气成分高、CO 2含量低、碳转化率高、比氧耗和比煤耗低等优势表明新型气化炉已经成功的工业化，从此我们公司由试车阶段转为正式生产阶段。但我们的系统还存在一定的问题：(一) 气化运行时间过短就要停车，我们正在成立新型气化炉攻关小组解决新型气化炉长周期运行问题。(二) 气化炉拱顶砖冲刷严重和拱顶超温问题。我们目前对烧嘴头部的尺寸进行改造，降低氧气流速，减少对拱顶砖的冲刷，严格控制生产负荷与操作压力，降低气化炉内的介质流速，减少对气化炉的冲刷。想办法改变气化炉中气体的流场。我们这些措施只能延缓气化炉拱顶砖冲刷严重和拱顶超温。我们正尝试着
11、对气化炉进行改造。(三) 工艺烧嘴运行效果不佳，使用周期短，常常更换工艺烧嘴。(四) 操作工对工艺指标的控制把握的不大好，曾经出现由于误操作使气化炉跳车。因此，我们通过学习不断提高业务水平。六、结束语随着我们研究的深入，操作经验的丰富，新型水煤浆加压气化技术将不断完善，同时我们加快新型水煤浆加压气化技术的推广，为我国节约更多的外汇。德士古煤气化技术改造的几个思路许令奇(安徽淮化集团有限责任公司，安徽淮南 ) 2003-05-161 德士古煤气化技术在我国的应用 德士古煤气化技术在我国的应用始于 80 年代末，从国内已投入运行装置的运行效果来看，该技术控制简单、生产稳定、安全可靠，装置的开工率、
12、设备国产化率高。经过十余年的吸收、消化，我国在水煤浆气化领域积累了丰富的设计、安装、开车以及技术研究开发经验。2 德士古煤气化技术发展的几个思路2.1 配煤技术的应用 2.1.1 德士古气化工艺对煤质的要求煤的灰分、成浆性、灰熔点、粘温特性是影响德士古气化经济运行的几个重要指标。煤中的灰虽不直接参加气化反应，但要消耗反应热，增加氧耗、煤耗，灰分每增加 1，氧耗将增加 0.6以上。灰分多，渣量多，随渣而损失的碳也相应增加，且给锁渣系统及灰水处理系统的运行带来难度。成浆性能好的煤易制得较高浓度的煤浆，可降低制浆成本，煤浆浓度高，合成气中的有效气体成分(COH 2)将增加。根据经验，煤浆浓度每提高
13、1，(COH 2)将增加 0.5以上。德士古气化为液态排渣，灰熔点高，操作温度就高。在正常生产条件下，耐火砖表面有一层煤渣层，适当厚的渣层可以减缓气体和熔渣对砖表面的冲刷，温度低时渣层较厚，温度高时渣层较薄，会影响耐火砖的使用寿命，不利于系统的经济运行。煤的粘温特性也直接影响气化炉的操作温度，有时灰熔点低的煤，灰的粘性温度并不低，如义马煤其T4 温度一般小于 1300，当温度在 1400以上时，灰粘度较小，低于 1400，灰粘度急剧增大，流动性变差(见图 1)，故气化炉操作温度应综合考虑灰熔点和灰粘度。国内四家投运德士古炉(鲁南 2 台，上海 4 台，渭化 3 台，淮化 3 台)几年来的实践表
14、明，低灰分、成浆性能好、灰熔点低、粘温特性好的煤比较适合气化。2.1.2 配煤技术的应用德士古煤气化对原料煤的苛刻要求，使单一的原料煤种很难满足系统正常运行的需要，采用配煤技术，扩大气化用煤来源已成为国内现有德士古气化厂的共同之举。陕西渭河化肥厂由原来的灰熔点较高的黄陵煤改为灰熔点较低的华亭煤；鲁南由灰熔点较高的七五煤改为混配精煤；淮化也由原灰分高、灰熔点高的义马煤改为义马煤中掺配石油焦、华亭煤、北宿煤、三河尖煤等，且都取得了成功，掌握了一定的配煤经验。配煤不但可以使原不能用于气化的单煤、石油焦可以气化，拓宽了德士古气化的原料来源，并能保持系统的长周期稳定运行，降低煤耗、氧耗。表 l 为淮化配
15、煤前后的经济技术指标对比。可见采用配煤后，吨氨煤耗和氧耗都有了明显下降。2.2 气化反应机理及技术思路2.2.1 气化反应机理水煤浆气化过程属于受限气流床气化反应，出煤浆泵的水煤浆经喷嘴雾化后，在气化炉内约 1400的高温条件下，经历升温、水分蒸发、脱挥发分、挥发分燃烧、残炭燃烧及一系列的气化反应，生成(COH 2)含量约 80的合成气。气化的目的反应如下。CCO 22CO (1)CH 2OCOH 2 (2)(1)、(2)反应均为吸热反应，需要的热量由燃烧反应生成的燃烧热来提供，主要燃烧反应有：CO 2=CO2 (3)C0.5O 2=CO (4)CH4+2O2CO 2+2H2O (5) 但影响
16、煤气组成的反应有两个，即： CO2H 2=COH 2O (6)CH4H 2OCO3H 2 (7)实践已经证明在气流床气化条件下，进行的为逆变换反应(6)、甲烷转化反应(7)，而不是正变换反应、甲烷化反应。反应(6)为吸热反应，焓变不大，化学平衡常数对温度不敏感。2.2.2 制备高浓度、高有效组分煤浆的技术思路由以上反应可看出，制备高浓度、高有效组分的煤浆，降低进气化炉煤浆的水含量，是提高合成气有效气体组分(COH 2)含量，降低消耗，实现经济运行的有效手段。制备优质煤浆的技术思路有以下几个方向。(1)降低煤的内在水分煤的内在水分是影响煤成浆性最直接的因素，选择内在水分低、成浆性能好的煤是一种方法；同样在制备煤浆前对煤进行低温热处理、选择性破碎，以减少不利于煤浆特性的惰性组分，提高水煤浆浓度，也可提高煤
