粉煤气化工艺粉煤回收技术及应用

2012-09-11尹擘程利娟贾斌

河南化工 2012年3期

关键词：粉煤煤气化气化

尹擘，程利娟，贾斌

(1.新乡中新化工有限责任公司，河南新乡453800;2.河南煤化精细化工有限责任公司，河南安阳458000)

粉煤气化工艺粉煤回收技术及应用

尹擘1，程利娟1，贾斌2

(1.新乡中新化工有限责任公司，河南新乡453800;2.河南煤化精细化工有限责任公司，河南安阳458000)

针对粉煤气化工艺在多炉运行生产过程中单炉停车造成的粉煤储存及处理方式的问题，对粉煤管线进行改造，将单炉装置停车后，系统中剩余的粉煤回收，在运行系统中减少粉煤排放，实践表明，改造后的路线能有效的减少粉煤的浪费，降低运行成本，实现经济最优化生产。

粉煤气化;粉煤;改造;回收利用

0 引言

在煤化工产业中，煤气化是龙头，为下游产业提供原料气，煤制甲醇、煤制合成氨、煤制乙二醇等都要将固态的原料煤转化成CO、H2和CO2等原料气，再进行相应后续工艺的反应。为了更好的提高煤气化的效率，国内煤气化技术由常压向中高压发展;由固态排渣向液态排渣发展，粉煤加压气化工艺就是其中一种先进可靠具有商业化业绩的气化方法［1］。近年来，粉煤加压气化装置在国内具有代表性的有SHELL粉煤气化技术、西安热工院两段式干煤粉加压气化技术、HT－L粉煤加压气化技术以及GSP粉煤气化技术等。

粉煤气化工艺发展迅速，在国内荷兰SHELL有安庆石化、湖北双环、柳化、河南永城龙宇化工等装置;HT－L炉有安徽临泉化工、河南濮阳龙宇化工、河南新乡中新化工、鲁西化工等装置［2］。SHELL粉煤加压气化工艺装置单炉生产能力较大，一般只采用单炉生产，而HT－L粉煤气化加压工艺装置单炉生产能力较小，除安徽临泉化工和濮阳龙宇化工采用单炉生产外，其他项目均为双炉甚至三炉等多炉生产方式，以弥补单炉生产能力小的缺点。

1 粉煤气化磨煤及粉煤加压工艺

1.1 磨煤及粉煤干燥技术

目前国内的粉煤加压气化技术，均采用磨煤、粉煤干燥及粉煤的加压输送工艺。原料煤经过磨煤机的研磨之后，所制得的粉煤粒度分布为＜5 μm，＜10%(质量分数);＜90 μm，＞90%(质量分数);水分含量为2%～5%(质量分数)，氧含量＜8%。在粉煤的研磨过程中，调节磨煤机研磨压力、循环风量及旋转分离器的转速，研制出合格粒度的粉煤。在粉煤干燥操作中，不但要注意调节磨煤机出口温度，而且对于原料煤的含水量也要控制，才能在研磨粉煤之后，保证粉煤的水分含量在指标控制范围之内。

1.2 粉煤加压输送技术

在粉煤气化工艺中，研制出的合格粉煤储存在常压的粉煤储仓中，温度为80℃左右，在正常生产中，一般在粉煤储仓中储存约60 t的粉煤，常压的粉煤经过粉煤锁斗加压，与粉煤给料罐的压力一致后，送至粉煤给料罐(粉煤给料罐可以储存约50 t的粉煤)，作为气化原料输送至气化炉［3］。在国内的粉煤加压气化装置中，均是采用这种粉煤加压工艺技术。

由于粉煤长期处于高压环境中，极易板结，对粉煤输送造成极大的危害，所以不能长时间存放在粉煤给料罐中。在气化炉跳车且短时间内不能点火的情况下，处理粉煤有两种方法，其一，若停车时间在一周之内，可以将粉煤输送至粉煤储仓中存放，并且保持粉煤储仓中的惰性与高温(80℃左右)环境，防止粉煤自燃和板结。其二，将粉煤对外排放，作为废料运出，这种处理虽然杜绝了粉煤在容器内自燃的危险，但是造成极大的浪费。

2 粉煤回收技术

在粉煤气化工艺流程中，粉煤作为原料，粒度极小，在企业内部很难利用其他用途消化。目前，粉煤气化工艺与固定床工艺相比，成本较高，各企业都在进行各项技术更新，降低成本，而粉煤回收技术可以回收部分粉煤，提高企业效益。

2.1 粉煤回收装置技术改造

在以往的粉煤气化装置中，SHELL粉煤气化工艺单炉生产能力较大，一般不采用多炉运行的方式。HT－L粉煤气化工艺单炉生产能力较小，在国内，只有安徽临泉化工和濮阳龙宇化工采用单炉生产，其他项目均采用多炉同时运行生产模式。粉煤回收装置只能采用于多炉运行生产模式装置中。

在粉煤加压气化工艺中，粉煤给料罐与气化炉之间是一对一输送关系，在粉煤加压气化装置中，粉煤流量计标定在原始开车之前必须要完成的。由于粉煤流量计的标定对粉煤粒度要求严格，研磨的粉煤经过两次循环标定后，便排出粉煤储仓，需要重新研磨粉煤进行标定。所以仅仅粉煤管线流量计的标定可以消耗原煤达300～500 t，甚至有些企业可以高达800 t原煤以上。在多炉装置生产运行期间，经常会出现单炉出现事故停车，如果事故处理迅速，可以及时将装置运行起来，但是事故无法短时间内完成处理，将面临着粉煤的存放问题，一般在装置运行期间，单炉粉煤储存量约80～100 t，长时间停车的状态，只能排放，造成极大的浪费。

为了提高粉煤的利用率，经研究，采用粉煤互换管线，通过在粉煤循环管线上添加支路，在装置无法运行期间，将粉煤直接输送至运行装置的粉煤储仓中，作为原料利用。具体管道设计如图1所示。

此项目投资约为20万，输煤量约12 t/h。输送期间，保证粉煤给料罐压力为1.2～1.6 MPa，粉煤给料罐充气锥流化氮气流量为3 m3/h，粉煤速度为9～12 m/s。每次可节约粉煤100 t左右，节省了运行成本。

图1 管道设计图

2.2 运行中需要采取的措施

由于粉煤互换管线在正常运行期间不使用，为了保证在使用期间，粉煤的正常输送，所以一定要注意一下几点:①保证粉煤循环管线的手阀处于关闭位置，防止在输送期间，粉煤进入事故系列的粉煤储仓。②保持粉煤给料罐的压力稳定，防止在输送期间出现粉煤堵塞的情况，造成粉煤输送困难。③注意运行系列粉煤储仓的压力，防止在粉煤输送期间，造成粉煤储仓压力高，防爆板爆裂。④在粉煤输送完成之后，对粉煤互换管线进行彻底吹扫，防止管线中积煤，导致管线堵塞。⑤在粉煤互换管线使用之后，及时恢复手阀，保证粉煤循环管线的正常使用。