兩種水煤漿氣化爐運行工藝比較(四噴嘴對德士古)

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1、兩種水煤漿加壓氣化爐設(shè)備特點比較作者/來源：周夏，王吉順(山東華魯恒升化工股份有限公司，德州253024)日期：2009-1-16在新型煤氣化技術(shù)中，水煤漿氣流床加壓氣化由于其具有單爐產(chǎn)氣能力大、氣化爐結(jié)構(gòu)簡單、合成氣質(zhì)量好、煤種適應(yīng)性較廣等技術(shù)優(yōu)勢，在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。在水煤漿氣流床加壓氣化技術(shù)方面，我國經(jīng)過技術(shù)引進和10多年的消化吸收、技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新，形成了西北化工研究院開發(fā)的多元料漿單燒嘴氣化專有技術(shù)和水煤漿氣化及煤化工國家工程中心、華東理工大學(xué)等單位開發(fā)的四燒嘴對置式水煤漿氣化專利技術(shù)。???在

2、山東華魯恒升化工股份有限公司國產(chǎn)化的1000t／d合成氨大氮肥項目水煤漿氣化裝置中，由中國華陸工程公司對多元料漿單燒嘴氣化專有技術(shù)和多燒嘴對置式水煤漿氣化專利技術(shù)進行了揉合，以煤為原料進行多元料漿（以下簡稱煤漿）氣化，其中建設(shè)的氣化爐A為四燒嘴側(cè)面對置式氣化爐（以下簡稱氣化爐A），氣化爐B／C為單燒嘴頂置式氣化爐（以下簡稱氣化爐B／C）。兩種氣化爐的理論操作壓力均為6.5MPa，日處理煤能力均為750t。自2004年10月建成投料試車以來，兩種氣化爐顯現(xiàn)出了不同的技術(shù)特點。1?工藝流程與基本結(jié)構(gòu)???兩種氣化爐

3、共用煤漿制備和灰水處理設(shè)備，其局部工藝流程分別見圖1及圖2。1.1?氣化爐A???水煤漿經(jīng)兩臺隔膜泵加壓，通過4個對稱布置在氣化爐中上部同一水平面上的預(yù)膜式工藝燒嘴，與O2一起對噴進入氣化爐，每臺隔膜泵分別為軸線上相對的兩個燒嘴供料。氣化爐燃燒室內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)由射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū)所組成。氣化爐激冷室內(nèi)只有下降管，沒有上升管和折流裙板；下降管下端有4個切向排氣口；下降管與激冷室內(nèi)壁之間有4層鋸齒形破泡分隔板。工藝氣出氣化爐后，經(jīng)文丘里洗滌器、分離器和水洗塔后送變換工段。分離器內(nèi)有破泡

4、板和導(dǎo)氣管；水洗塔工藝氣進口無導(dǎo)氣管和升氣管，上部有固閥塔盤和旋流塔盤。氣化爐激冷室下部液、固相出口未設(shè)置破渣機。1.2?氣化爐B／C???按文獻介紹，氣化爐B／C燃燒室內(nèi)流場按流動過程可分為射流區(qū)、回流區(qū)和管流區(qū)（圖3）。激冷室內(nèi)設(shè)置有下降管、上升管和折流裙板。工藝燒嘴為內(nèi)外混式燒嘴。工藝氣出氣化爐后，經(jīng)文丘里洗滌器和水洗塔后送變換工段。水洗塔工藝氣進口有導(dǎo)氣管和升氣管，上部設(shè)有與四燒嘴氣化爐一樣的固閥塔盤和旋流塔盤。氣化爐激冷室下部液、固相出口設(shè)置有破渣機。1.3?兩種氣化爐的工藝配置???就單臺氣化爐而言

5、，四燒嘴氣化爐比單燒嘴氣化爐工藝配置要復(fù)雜，兩種氣化爐的工藝配置對比見表1。2?技術(shù)比較2.1?流場，溫度場的分布???氣化爐A的4個工藝燒嘴在同一水平面上兩兩對置安裝，燒嘴噴出的物料在爐膛內(nèi)相互撞擊折流，使爐內(nèi)的反應(yīng)物呈曲線狀態(tài)向前移動，流場呈梅花狀，這樣就大大延長了煤粒在氣化爐內(nèi)的停留時間，從而促使氣化反應(yīng)向更深層次發(fā)展，對于提高有效氣體成分和碳的轉(zhuǎn)化率都具有十分重要的意義，這是新型氣化爐專利技術(shù)的一項重大突破。實踐證明，采用撞擊流，加強了O2與水煤漿的混合，強化了熱質(zhì)傳遞。高溫區(qū)在燒嘴位置以下500mm及

6、燒嘴位置以上一直到拱頂，是耐火襯里蝕損最嚴重的部位，如燒嘴周圍及以下500mm和以上筒體熱面磚累計使用3425h就因蝕損過快而更換，而拱頂磚則在3425h的時間內(nèi)損蝕130mm。由于兩兩對置的工藝燒嘴噴出的物料相互撞擊折流后以曲線向渣口運動，這樣氣化爐燃燒室內(nèi)的高溫區(qū)分布就會相對集中，使得渣口處的溫度相對較低（氣化爐A的爐膛設(shè)計得比氣化爐B／C高，也是造成渣口溫度低的原因之一）。為了保證渣口順利以液態(tài)排渣，氣化爐A操作溫度相對較高，氧煤比較大。???氣化爐B／C的燒嘴與煤氣、灰渣出口在同一軸線上，流場呈噴射狀，

7、停留時間分布寬，射流以較大速率沖刷筒體下部及錐底耐火磚，下部熱電偶處爐溫最高。由于噴出速率較高，可能會有部分物料短路。氣化爐拱頂使用壽命較長，如氣化爐B第1爐拱頂磚在使用8892h后蝕損60mm，氣化爐C第1爐拱頂磚在使用8412h后蝕損132mm，均比氣化爐A拱頂磚壽命要長。2.2?工藝指標???用相同磨煤機磨出的煤漿，在相同煤漿流量和氣化爐壓力下，兩種氣化爐生產(chǎn)的有效氣體（CO＋H2）含量、碳轉(zhuǎn)化率等工藝指標對比見表2。由表2可以看出，氣化爐A生產(chǎn)的粗煤氣中有效氣體（CO＋H2）含量和碳轉(zhuǎn)化率比氣化爐B／C

8、要高。???激冷室及水洗塔前分離器內(nèi)的破泡板對粗煤氣的除灰效果較好，但在一個運行周期的后半段時間，這些破泡板造成的阻力也較大。氣化爐B／C激冷室內(nèi)的下降管、上升管結(jié)構(gòu)易使粗煤氣帶灰、帶水。2.3?工藝操作???相對氣化爐B／C，由于氣化爐A涉及的閥門及聯(lián)鎖較多，操作復(fù)雜。由于未設(shè)置破渣機，從氣化爐A下來的灰渣經(jīng)常發(fā)生“架橋”現(xiàn)象。操作上很難將供給兩兩對置的工藝燒嘴的煤漿、O2流量、壓力