多喷嘴水煤浆气化在我公司原料结构调整中的应用

煤气化

                                                                                                

李福文

江苏华昌化工股份有限公司

随着化工行业的不断发展，化工污染不断加重，生活环境的保护越来越引起社会关注，尤其是煤化工行业。我国鼓励使用效能高、洁净的煤气化技术，改造淘汰高能耗、高污染的煤气化工艺。从资源利用上考虑，煤化工应利用较广泛的资源优势，淘汰及改造落后的煤气化技术，使用新型的洁净煤气化工艺技术，有利于保护环境，增加企业竞争力。

1   煤气化技术的选择

目前国内新型煤气化技术琳琅满目，如果我们对各类型气化装置的技术优势及运行的成熟性不了解或了解不深入，令人很难做出完美的选择。宣传上各种气化技术优势凸显，而完美宣传的背后有多少人能够了解其工艺的成熟性及可靠性。每个公司不是实验室，国内有不少企业因此感到痛苦，装置建设运行后整个公司在支撑运行，甚至面临倒闭。目前国内外比较先进的煤气化技术是气流床气化技术，其特点是大型化、高效、低污染。国内使用比较普遍的气流床技术有：多元料浆、GSP、GE、清华炉、多喷嘴，国内较多企业使用的煤气化技术是GE和多喷嘴。我公司经调研，最终选择了多喷嘴水煤浆气化技术，从装置投产后的各项运行指标看，公司的工艺路线还是正确的。

2   装置运行模式的确定

我公司根据自身情况，结合化工管理的实际问题，新工艺无论从操作到运行管理、综合管理，都有一个逐步熟悉及完善的过程，因此在项目建设上采用平稳过渡方式。工程分两期进行，一期工程建设两台气化炉，设计单台投煤1800t/d，气化炉压力6.5MPa，采用一开一备运行方式，与气化炉配套的装置有煤储运、净化、硫回收、污水处理，氨合成装置利用原有部分设备进行改造。计划新装置投产后，部分老装置继续维持生产。三年内完成二期工程的建设工作，二期工程在原基础上再增加一台气化炉，实现气化装置两开一备的运行模式，二期工程投产后原装置全部停运，完成全部的原料结构调整。

3   设备选型决定系统运行效果

大型化工的稳定运行主要是取决于设备、仪表的运行状况，设备选型直接关系到生产装置的运行质量。现代化工装置规模大，工艺流程比较长，系统每个单元的波动，尤其是装置的龙头不稳定，对企业的经济影响是不可估量的，因此主要设备应选择有可靠业绩的生产制造厂家。有一家煤化工企业的高温热水泵，选择的制造商虽有实力但没有同类型设备制造经验，其装置运行后每台泵20多天就出现问题，最终造成整个装置停车检修。我公司采用的设备国产化率达到90%以上，除高压煤浆泵采用德国菲鲁瓦公司的设备，其他关键设备都采用国内有运行业绩的生产厂家，从运行情况看设备运行比较可靠。

阀门在气化系统使用比较多，技术要求比较复杂，供氧系统要求禁油、事故氮气要求高压、合成气要求高温高压、黑水含渣要求耐磨耐腐蚀等。如果这些阀门技术上没有要求，制作厂家可能要偷工减料，以后会影响施工进度或者影响装置的安全运行。煤气化激冷流程中的黑水多含渣、腐蚀介质，水易产生结垢及腐蚀，系统多采用耐腐蚀球阀。我公司采用的阀门，国产化率达到90%以上，供氧系统采用进口阀门，其它关键部位：锁斗阀门、合成气放空阀都采用了国产阀门。在使用过程中发现，国产阀门的问题较多，高压氮气阀门没有脱脂，运行期间高压灰水阀门阀体法兰泄漏，锁斗阀卡，又联系生产厂家重新进行处理。

气化反应比较迅速，决定了仪表反应要迅速可靠，仪表测量数据要求准确，保证煤和氧的入炉量比例可靠，仪表调节阀动作无误。为保证气化炉的安全、稳定控制，采用了比较可靠的浙大中控的仪表集成系统，安全逻辑系统采用进口黑马的。装置投产后气化炉稳定运行，安全逻辑控制可靠。

4   运行情况

装置2013年9月18日开始土建，2014年11月完成配管，2015年3月3日装置A炉投产，8小时打通整个流程，3月21日系统运行负荷达到85%，4月20日系统运行负荷达到95%，气化炉运行压力6.3MPa，气化炉投煤（原煤）1700t/d。从3月3日投产到6月30日，气化炉因自身操作原因手动停车一次，其它为外部原因，具体运行统计如表1。从运行情况看多喷嘴气化工艺比较成熟，运行稳定，气化装置停车后恢复生产间隔时间短，装置投产后能在较短的时间转入正常生产。

表1

项目	气化炉	空分	净化	电气	其它	合计
停车次数/次	1	6	2	1	0	9
影响时间/小时	1	296.5	456.5	48		802

图1  B炉运行66天的烧嘴

多喷嘴气化的预膜式烧嘴，从结构上可减轻烧嘴的磨损，延长烧嘴的使用寿命。我公司首次运行烧嘴使用周期达到66天，拆下的烧嘴进行检查，烧嘴的端面完好，烧嘴各通道正常，冷却水部件完好，只有煤浆通道的头部有0.2mm的磨损，为气化炉的长周期运行提供有利条件。

多喷嘴气化设置4个工艺烧嘴，每两对烧嘴可独立运行，优势是减少系统停车的几率，在线倒炉方便，可达到无波动倒炉。6月26日B炉运行60天后成功进行倒A炉的切换工作。

表2  气化运行数据对比（平均）

项目	CO+H2含量  % (V/V)	渣残碳  )% (W/W	煤耗  kg/tNH3	碳转化率/%
固定层（内）	69～70	20	1480	78～80
GE	78～80	20	1380	78～85
多喷嘴（内）	80～84	＜5	1350	85～92

从运行数据分析多喷嘴气化工艺反应比较充分，合成气中有效气含量较高，渣中残碳较低，有效降低了产品消耗，与公司老装置比每吨氨减少用煤130kg，达到了节能改造的效果。

气化污水处理比较简单，废水中只含有氨氮、钙镁盐、氯离子，不含其它的有机物等有毒物，因此污水处理比较简单。

5   结语

多喷嘴气化是我公司原料调整的核心装置，项目投产后对节能减排有显著的成效，产品的成本明显降低，公司的生产环境有了明显改观。对国内同类型企业技术革新有借鉴作用。

                    

冷珍

呵呵，低调，低调！