HT-L航天粉煤加压气化装置运行情况
2011-03-05姜从斌刘晓军葛超伟
姜从斌,刘晓军,葛超伟
(1.北京航天万源煤化工工程技术有限公司,北京 100176;2.安徽晋煤中能化工股份有限公司,安徽临泉 236400)
1 HT-L粉煤加压气化技术工艺流程
HT-L航天粉煤加压气化装置主要包括磨煤及干燥单元、粉煤加压及输送单元、气化及合成气洗涤单元、渣及灰水处理单元。
HT-L航天粉煤加压气化工艺以干煤粉为原料,采用激冷流程生产粗合成气。HT-L航天粉煤加压气化工艺采用了盘管式水冷壁气化炉,顶烧式单烧嘴,在较高温度(1 400～1 800℃)及压力(4.0 MPa)下,以纯氧及少量水蒸气为气化剂在气化炉中对粉煤进行气化,生成以(CO+H2)为主的湿煤气(合成气)。流程示意如图1。
2 主要流程简述
2.1 磨煤及干燥单元
本系统由磨煤、惰性气体输送、粉煤过滤三部分组成。该单元使用常规的原煤研磨、干燥技术。来自原料煤仓的碎煤/石灰石经称重给煤机计量后进入磨煤机,原煤在磨煤机内磨成煤粉,并由高温惰性气流烘干、输送,通过粉煤袋式过滤器实现粉煤与惰性气体的分离,粉煤由螺旋输送机送入粉仓,惰性气体循环利用。
2.2 粉煤加压及输送单元
本系统由粉煤储存、粉煤加压、粉煤输送组成。合格的粉煤储存在常压仓内,粉煤给料罐连续向气化炉烧嘴供料,并与气化炉之间保持恒定的压差;通过粉煤锁斗联通常压仓和给料罐;粉煤锁斗常压进料,加压向给料罐放料。
2.3 气化及合成气洗涤单元
粉煤经三路进入气化炉燃烧器的三个煤粉管;氧气经氧气预热器加热后在氧蒸汽混合器内按一定比例与蒸汽混合,然后进入燃烧器。
粉煤在气化炉燃烧室内发生部分氧化反应,生成的合成气主要成分是 H2和CO;合成气经激冷环进入激冷室,在激冷室内合成气经过降温、增湿、除尘、洗涤(被水饱和),熔渣迅速固化;合成气出气化炉后再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔,用水进一步增湿、除尘、洗涤,除尘后的合成气进入下游变换工序;粉煤燃烧后形成的灰渣沉积在激冷室水中,绝大部分灰渣迅速沉淀并通过渣锁斗系统定期排出。气化炉燃烧室通过水冷壁产生中压饱和蒸汽回收热量。
图1 HT-L航天粉煤加压气化工艺流程
2.4 渣及灰水处理单元
从气化炉激冷室和合成气洗涤塔底部排出的黑水进入渣水系统,经两级闪蒸去除不凝性气体并回收热量,固体颗粒经絮凝、沉淀、过滤后收集,灰水循环利用。
3 示范装置建设及运行情况
3.1 濮阳项目
3.1.1 建 设
濮阳龙宇示范项目是对老厂固定层煤气化装置的造气部分进行改造,后面配套150 kt/a甲醇净化生产装置,项目建设期18个月。
2007年1月 开工建设
2008年1月 全部土建施工完成
2008年8月 机械竣工
2008年10月13日 系统一次点火投料成功
3.1.2 运行记录
濮阳龙宇化工 HT-L航天粉煤加压气化装置于2008年10月13日11:13一次点火、投料开车成功,经过系统整改,于2009年5月气化装置实现了安全、稳定、长周期运行,燃烧器累计运行记录146 d,组合式燃烧器(其中两个燃烧器)累计运行记录超过一年。但由于与 HT-L航天粉煤加压气化装置相配套的其他系统问题,气化炉未能实现满负荷运行,最高负荷入炉氧气流量13500 m3/h,日产精醇450 t。
3.1.3 生产用煤
神木煤单烧,神木煤配新桥无烟煤末混烧,新桥无烟末煤单烧。
3.1.4 运行指标
气化操作温度 1 400～1 650℃
有效气成分 90%～92%
有效气(CO+H2)比煤耗 约580 kg/km3
有效气(CO+H2)比氧耗 约350 m3/km3
3.2 临泉项目
3.2.1 建 设
安徽临泉化工示范项目是新建的一套完整的200 kt/a甲醇生产装置,建设内容主要包括气化装置、空分、变换、净化、压缩、合成、精馏和公用工程等。
项目建设进度 建设期24个月
2006年10月 开工建设
2007年10月 土建施工完成
2008年8月 机械竣工
2008年10月31日 系统一次点火投料成功
3.2.2 运行记录
安徽临泉化工 HT-L航天粉煤加压气化装置于2008年10月31日9:08一次投料开车成功。经过两次整改,于2009年4月15日气化装置实现了稳定运行。2009年4月15日至2010年4月15日,气化炉累计运行326 d(日历天数365 d),运行率89.3%。2010年气化装置累计运行338 d,运行率92.58%,气化炉连续(24 h不间断)运行达到91 d;气化炉燃烧器累计运行最长记录为125 d。
3.2.3 气化炉运行情况(表1)
表1 安徽临泉HT-L炉运行情况
3.2.4 生产用煤
神木煤,神木与新郑混煤,新疆煤,新疆与新郑混煤、与晋城煤的混煤,甘肃煤,新疆保利煤,神木煤与晋城无烟煤末混烧,神木煤配晋城高硫煤(原煤含硫2.35%)等等。前后进行了5种煤的单烧,多种配煤的混烧。
3.2.5 技术指标
气化操作温度 1 400～1 650℃
有效气成分 92%～93%
有效气(CO+H2)比煤耗 约608 kg/km3
有效气(CO+H2)比氧耗 约310 m3/km3
气化炉运行记录见表2。
3.2.6 产量及消耗
2010年临泉化工累计生产甲醇183 026 t,吨甲醇耗原煤1392 kg,蒸汽2080 kg,电327 kW·h。
3.2.7 临泉化工2010年获得的荣誉
2010年 HT-L粉煤加压气化项目获中国氮肥工业协会特等奖,阜阳市科学技术突出贡献奖,临泉县科技进步特等奖。全年共获国家项目资金1 176万。尤其是粉煤气化项目经济高效运行,为公司跨越发展提供了坚实的技术支撑,取得了安徽省创新型企业称号。
4 HT-L装置现场考核和鉴定情况
2009年10月23～26日通过中国石油化工协会组织的现场考核。2009年10月28日通过中国石油化工协会组织的技术鉴定。
结论
(1)粉煤气化+水激冷流程简单可靠,适合煤化工流程;气化装置能做到安全、稳定、可靠运行。
(2)气化系统的开停车,吹扫、点火、开工、投煤等都是通过程序自动执行,开停车方便可靠;故障安全联锁系统涵盖了所有开车运行过程,联锁参数设计合理,确保了装置安全。
(3)炉膛测温点能及时反映水冷壁挂渣情况,间接反映炉膛温度趋势,特别是在煤种不稳定或换煤种时,炉膛温度测点对顺利过渡及安全运行起到了良好的指导作用。
(4)HT-L粉煤加压气化技术属国际领先的洁净煤气化技术,具有良好的环保、节能性能。
(5)该装置操作简便、维护方便、投资和运行费用低,国产化率99%,装置联锁投用率100%。自动化操作率大于98%。投资小,技术支持方便及时、气化炉开工率高、故障率低。该技术拥有自主知识产权,总体技术水平处于国际领先。
5 HT-L航天粉煤加压气化技术的推广
到目前为止,从示范装置运行情况来看,航天煤气化工艺系统、仪表控制系统、设备、土建等设计合理,运行指标达到或部分超过国外先进煤气化技术的指标,都达到设计要求。
目前北京航天万源煤化有限公司已经签订的煤化工项目见表3。北京航天万源煤化工工程技术有限公司具有航天煤气化专利技术、煤化工项目整体设计能力、专利专有设备制造能力、装置开车能力,同时可对业主的操作队伍进行仿真培训,能提供完善的煤化工工程项目服务。
表3 签订项目一览表
