水煤漿水冷壁及半廢鍋氣化爐技術探討

張建利

摘要：水煤漿水冷壁氣化爐運行過程中，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，保護水冷壁，防止冷壁管被熔渣侵蝕，實現(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)高品質蒸汽，

關鍵詞：水煤漿;水冷壁氣化爐;半廢鍋氣化爐

0 引言

我國是一個煤多，油少，氣少的國家，它是世界上最大的煤和化學品生產(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之一，煤氣化技術的核心是氣化爐。氣化爐的技術水平高低可以說是直接限制煤化工企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、節(jié)能降耗、安全和環(huán)境保護的關鍵因素。

1 水煤漿水冷壁氣化爐運行狀況

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℃，煤種的范圍擴大了，高灰熔點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)局部氧化反應所需的碳氧化量限制。

1.3調節(jié)氣體，如CO2、N2和蒸汽，可用于調整噴嘴預混合的程度，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、運輸方便、安全可靠等優(yōu)點。

2 目前各種爐型分析

2.1 ?水煤漿爐：從華東理工大學四噴嘴多元料漿，超過50余家百套以上，主要是德士古（GE）分級氣化技術。這項技術是一種耐火磚型，雖然它有自己的特點，改進和創(chuàng)新，但基本沒有區(qū)別，它是一項成熟的技術。但它嚴重限制了煤炭的性質。如果煤的熔點高，必須相應提高工作溫度，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，中國在專利和設備上的花費超過50億美元，而在航天爐競爭上的花費則更少。在此基礎上，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。各項指標都是國際社會的重中之重，為國家做出了巨大貢獻。它與GSP爐與航天爐相似，但在某些技術領域不如航天爐有效，應用效率也較低。

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：技術可行，技術問題太多。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，國家政策不鼓勵使用無煙煤。

3 ?水冷壁水煤漿氣化爐技術工藝特點

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的優(yōu)點，避免了其缺點，具有明顯的技術優(yōu)勢和特點。

3.1安全性好，在溫度場采用成熟的垂直懸掛結構，水冷壁結構簡單合理，冷卻均勻。該系統(tǒng)強度低，無汽水分層現(xiàn)象，可保證水循環(huán)安全，避免復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。當特殊故障不能強制水流時，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現(xiàn)整個點火過程。在不更換燃燒器的情況下，常壓下完成氣化爐點火時，燃氣進入燃氣爐，燃氣爐溫度升至800℃，氣體處于正常壓力下.

3.2快速啟動系統(tǒng)。簡化了點火加熱方式，實現(xiàn)了點火與投料一體化，開發(fā)了投料點火技術，從冷態(tài)到滿負荷運行僅需3小時。

3.3投資低，水冷壁水煤漿氣化爐采用冷壁結構，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80年代，我國便引進及自主研發(fā)了數(shù)種水煤漿加壓氣化技術，并在國內(nèi)逐步推廣應用，隨著我國對水煤漿氣化技術的不斷完善及研發(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采用的原料煤為含水約40%的水煤漿，氣化反應過程中需要消耗一定量的煤和氧氣，造成消耗升高，同時，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.

隨著煤氣化技術的不斷進步和國家對節(jié)能減排政策的嚴格，《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《“十二五”煤炭深加工示范項目能效和資源消耗指標》都規(guī)定了能量轉化率最低標準，并成為項目能否核準的三項硬性指標之一，《“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%，能源消費總量控制在50億噸標準煤以內(nèi)。這說明國家對今后煤炭加工轉化項目的能效指標已列入重點管控的內(nèi)容之一。

5 結束語

水煤漿水冷壁具有煤適應性好、操作簡單、維護工作量小、運行成本低、環(huán)保、系統(tǒng)投資低等優(yōu)點。所有設備都國產(chǎn)化。從目前運行情況看，各項指標均達到或超過國外先進技術水平。

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