超大型水煤漿氣化技術應用

季文普

（內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，014300）

超大型水煤漿氣化技術應用

季文普

（內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，014300）

超大型水煤漿氣化技術是指單爐規(guī)模最大、日處理煤量達到3 000t的水煤漿氣化技術。世界上超大型水煤漿氣化示范裝置的成功，形成了適合于大規(guī)模多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的超大型化水煤漿氣化技術，可以滿足我國煤基原料的大能源、大化工基地建設的技術需要，大大促進和鞏固我國煤氣化技術居于國際領先地位。

大型化；煤氣化；氣化技術；應用

鄂爾多斯能化榮信化工1 800kt/a煤制甲醇及轉化烯烴項目一期項目于2010年3月17日奠基，2014年7月初投入試生產(chǎn)以來，裝置整體運行狀況良好，各項工藝參數(shù)、經(jīng)濟技術指標正常穩(wěn)定。該甲醇項目氣化車間使用的就是單爐處理煤3000噸的水煤漿氣化技術，2014年8月19日成功實現(xiàn)雙爐運行，生產(chǎn)出純度為99.9%的合格甲醇產(chǎn)品。

1 水煤漿氣化技術的應用

1.1 氣化裝置運行狀況

氣化裝置采用多噴嘴對置式水煤漿氣化技術，一期工程設計安裝3臺氣化爐，直徑3 600mm、操作壓力為6.5MPa，單臺處理煤量2 500～3 000t/d四噴嘴水煤漿氣化爐，為國內(nèi)單爐處理煤量最大的氣化爐。三臺氣化爐形成兩開一備的運行模式，為甲醇合成裝置提供凈化氣。該套裝置于2012年1月開工建設，2014年2月進行調(diào)試、單體試車、聯(lián)動試車，2014年7月7日氣化爐投料成功，全線流程打通并生產(chǎn)出合格甲醇，8月19日氣化兩臺爐子同時運行。這套水煤漿氣化裝置在近2年半的運行過程中，針對系統(tǒng)運行中暴露出的問題，逐步整改優(yōu)化進一步完善。現(xiàn)在氣化爐的耐火磚壽命，工藝燒嘴壽命使用正常。該裝置承擔的兩項國家“863”項目課題于2015年12月通過科技部專家組總體驗收，2016年上半年全部完成結題，2016年12月通過國家專家組科技成果鑒定。超大型氣化爐完全達到產(chǎn)能后，耗煤量和耗氧量比同類型氣化技術低3%～5%，碳轉化率達98%以上，有效氣體成分達到82%～85%，預計每年可實現(xiàn)利稅約6億元。

1.2 工藝過程及化學反應

經(jīng)煤漿給料泵加壓后的水煤漿和空分來的高壓氧氣進入氣化爐，氧氣和煤漿在氣化爐的燃燒室內(nèi)霧化后進行一部分氧化反應，產(chǎn)生的粗合成氣、熔渣以及沒反應完全的碳在燃燒室下面的出口處和激冷水一起流入氣化爐的冷卻室，合成氣在冷卻室通過鼓泡的形式進行洗滌和冷卻，冷卻后的氣體進入洗滌冷卻室的上部分離空間，經(jīng)四層泡破條除去部分氣體夾帶的液體和固體顆粒后出氣化爐。氣化爐內(nèi)反應產(chǎn)生的熔渣經(jīng)過冷卻固化通過鎖斗排出系統(tǒng)，洗滌產(chǎn)生的黑水經(jīng)過減壓閃蒸、熱量回收、真空閃蒸、沉降后循環(huán)使用。熔渣經(jīng)過冷卻固化等一系列過程排出渣池，沒完全反應的碳粒到渣水處理工序進一步處理。出氣化爐的粗合成氣進入混合器，與黑水循環(huán)泵的黑水混合，使合成氣夾帶的固體顆粒完全浸濕進入洗滌黑水。粗合成氣進入旋風分離器，氣相中大部分細灰進入液相從分離器排出，進入渣水處理工段。

氣化反應有串聯(lián)反應和并聯(lián)反應，二者同時存在。在這個復雜的反應體系中，有一次反應和二次反應，一次反應發(fā)生在燃燒區(qū)，二次反應主要發(fā)生在管流區(qū)。氧氣、煤漿以及回流流股和折返流流股中CO、H2等反應物進入一次反應區(qū)，其反應過程為：煤漿和氧氣同時進入氣化爐，進行霧化的同時接受來自火焰、爐內(nèi)壁、高溫氣體、固體物等的輻射熱以及回流流股及折返流流股的熱量，煤漿瞬間蒸發(fā)、煤粉發(fā)生熱裂解并釋放出揮發(fā)分，裂解產(chǎn)物、揮發(fā)分及其他易燃組分在高溫、高氧濃度下迅速完全燃燒，放出大量熱。煤焦、CO2、CH4、H2O以及CO、H2等成分進入二次反應區(qū)，主要進行煤焦、CH4等與H2O、CO2發(fā)生的氣化反應，生成CO和H2。有效氣成分主要來源于這里。反應式如下：

（1）發(fā)生的主反應

2 超大型水煤漿氣化技術應用優(yōu)勢

2.1 煤的綜合利用率高

在甲醇生產(chǎn)中，原煤的成本占總成本的近70%，對噴嘴對置式氣化爐由于碳轉化率高，煤氣中有效氣含量高，煤的綜合利用率高于其他型氣化爐。

2.2 耐火磚壽命長

通過優(yōu)化氣化爐型結構及尺寸，氣化爐內(nèi)形成的撞擊流強化了混合和熱質(zhì)傳遞過程，在氣化爐內(nèi)形成合適的流場結構，有效氣成分高、碳轉化率高、耐火磚壽命增長，使水煤漿氣化爐達到了良好的工藝效果。

2.3 高效清潔的轉化技術

大型煤氣化是煤炭轉化的核心技術，煤炭的高效清潔轉化是發(fā)展各類煤炭工程技術過程工業(yè)的基礎，超大型煤氣化技術的開放利用促進了煤炭的高效清潔利用，減少了對環(huán)境的污染，推動節(jié)能減排。

2.4 大型化生產(chǎn)

氣化爐采用高壓氣化技術，提高了單位空間的處理能力，多個噴嘴同時進料，實現(xiàn)單系列的超大型化；單爐日處理煤3 000t，大大提高了煤的日處理量，適宜大型化生產(chǎn)。

3 結束語

大型多噴嘴水煤漿氣化裝置的成功運行，充分展現(xiàn)出在大型化和長周期安全穩(wěn)定運行方面的優(yōu)勢。該裝置自動化程度高，運行安全可靠，同時具有操作控制靈活、氣化效率高、技術指標先進，廢水排放量低等優(yōu)點。超大型化示范裝置的成功運行，從實踐角度充分證實了多噴嘴對置式水煤漿氣化技術的先進性、成熟性、可靠性，這對我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。

[1] 譚可榮，韓文，趙東志，等.新型水煤漿氣化技術的開發(fā)及其應用[J].煤炭轉化，2001，24（1）：36-39.

[2] 于海龍.新型水煤漿氣化噴嘴和氣化爐的開發(fā)以及氣化過程數(shù)值模擬[D].杭州：浙江大學，2004.

Application of Super Large Coal Water Slurry Gasification Technology

Ji Wen-pu

the ultra large coal slurry gasification technology is the largest single coal stove，the daily treatment of 3000 tons of coal water slurry gasification technology.The world super large coal water slurry gasification demonstration plant successfully，forming a suitable large-scale polygeneration system of super large-scale coal water slurry gasification technology，need large energy，chemical industry base construction can meet China’s coal based raw materials technology，greatly promote and consolidate China's coal gasification technology in the international leading position.

large-scale；coal gasification；gasification technology；application

TQ546

A

1003-6490（2017）01-0003-02

2017-01-03

季文普（1969—），男，山東滕州人，工程師，主要研究方向為煤化工生產(chǎn)技術與管理。