清华炉的应用2

清华炉在山西阳煤丰喜集团清华炉在山西阳煤丰喜集团公司的应用公司的应用一、企业简介一、企业简介阳泉煤业（集团）有限责任公司为山西省属阳泉煤业（集团）有限责任公司为山西省属五大煤炭集团之一。总资产五大煤炭集团之一。总资产 639亿元，净资产亿元，净资产183亿元，下属亿元，下属 36个分公司，个分公司， 39个控股子公司（个控股子公司（其中有其中有 2个上市公司）。个上市公司）。 2008年，实现销售收入年，实现销售收入343.68亿元。位列全国亿元。位列全国 500强企业第强企业第 217位、全位、全国煤炭工业国煤炭工业 100强第强第 10位。位。山西阳煤丰喜为阳煤集团的控股子公司，是山西阳煤丰喜为阳煤集团的控股子公司，是一个集化肥、化工、化机制造于一体的国家大一个集化肥、化工、化机制造于一体的国家大型煤化工企业集团，是山西省最大的合成氨、型煤化工企业集团，是山西省最大的合成氨、尿素、甲醇生产企业。尿素、甲醇生产企业。 2009年阳煤丰喜化机公年阳煤丰喜化机公司名列全国化肥设备制造第三位。司名列全国化肥设备制造第三位。* 2山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司二、煤气化技术的选择二、煤气化技术的选择我公司原有煤气化炉是以白煤为原料的常压我公司原有煤气化炉是以白煤为原料的常压固定床间歇气化炉，由于白煤价格高，采购困固定床间歇气化炉，由于白煤价格高，采购困难。难。 2002年我们决心采用新技术，对原料结构年我们决心采用新技术，对原料结构进行调整，以适应企业的发展。进行调整，以适应企业的发展。2002年在国内可以比较的有四种技术：年在国内可以比较的有四种技术：1.德国鲁奇炉：以碎煤为原料，主要应用厂家有德国鲁奇炉：以碎煤为原料，主要应用厂家有天脊集团（原山西化肥厂）、义马煤气化厂、天脊集团（原山西化肥厂）、义马煤气化厂、哈尔滨气化厂。此煤气化工艺成熟，但存在以哈尔滨气化厂。此煤气化工艺成熟，但存在以下问题：第一、气体中含有焦油，处理流程长下问题：第一、气体中含有焦油，处理流程长，第二、气体中甲烷含量较高，还需配套建设，第二、气体中甲烷含量较高，还需配套建设甲烷转化装置；第三、污水难于处理，至今没甲烷转化装置；第三、污水难于处理，至今没有一种有效的处理方法。有一种有效的处理方法。* 3山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司2.壳牌炉：以干粉为原料，世界上唯一一套工业化装置在荷兰，用于发电，年运行不足 5500小时，国内装置均在建设中，且投资巨大。3.美国德士古炉 :以水煤浆为原料 ,运行的工业装置多，当时已运行厂家主要有鲁南化肥厂、上海焦化厂、淮南化肥厂、渭河化肥厂。此气化技术生产稳定，环境友好。主要存在问题是烧嘴寿命短，一般为 45天左右 。* 4山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司4.清华炉：以水煤浆为原料，国内自主开发的煤气化技术，当时已完成专利、数学模型、冷态试验， 1000mm 气化炉热态试验。根据比较，我们认为德国鲁奇炉和荷壳牌炉不适合我们。美国德士古炉和清华炉适合我们，但各有千秋。从我们的经验考虑，清华炉具有美国德士古炉的优点，用分级给氧方式解决美国德士古炉的烧嘴寿命时间短的问题，是一个好的技术。* 5山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司三、清华炉项目简介三、清华炉项目简介清华炉气化装置是以山西丰喜肥业（集团）清华炉气化装置是以山西丰喜肥业（集团）临猗分公司临猗分公司 30万吨年甲醇项目，一期工程年万吨年甲醇项目，一期工程年产产 10万吨甲醇项目依托进行建设的。一期工程万吨甲醇项目依托进行建设的。一期工程于于 2003年开工建设，于年开工建设，于 2006年元月年元月 23日一次化日一次化工投料成功，气化炉一开一备，工投料成功，气化炉一开一备， 2008年年 6月，甲月，甲醇二期工程完工，两台气化炉全开不备运行，醇二期工程完工，两台气化炉全开不备运行，第三台气化炉设备已全部到货，目前正在安装第三台气化炉设备已全部到货，目前正在安装。第四台水冷壁气化炉，目前正在设计阶段，。第四台水冷壁气化炉，目前正在设计阶段，预计预计 2010年年 10月投运。月投运。水冷壁气化炉建成以后，可以利用无烟煤进水冷壁气化炉建成以后，可以利用无烟煤进行气化，可以扩大清华炉煤种的适应性，企业行气化，可以扩大清华炉煤种的适应性，企业的原料来源扩大。的原料来源扩大。* 6山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司清华炉（水冷壁型）的技术选择清华炉（水冷壁型）的技术选择 由于灰融聚气化炉的不能稳定运行。如何利用高灰熔点由于灰融聚气化炉的不能稳定运行。如何利用高灰熔点的煤气化，成为阳煤丰喜的新问题。的煤气化，成为阳煤丰喜的新问题。 航天炉、航天炉、 GSP等粉煤气化与清华炉（水冷壁性）相比有等粉煤气化与清华炉（水冷壁性）相比有以下缺点：以下缺点：1、粉煤输送难以计量，氧煤比调节困难，粉、粉煤输送难以计量，氧煤比调节困难，粉 煤气化故煤气化故障多发生在煤粉输送上。障多发生在煤粉输送上。2、气化炉压力受煤粉输送的限制，不能提压，不利于公、气化炉压力受煤粉输送的限制，不能提压，不利于公司煤气化以后的发展，在国内年产司煤气化以后的发展，在国内年产 30万吨以上规模的合万吨以上规模的合成氨装置，均采用成氨装置，均采用 6.5MPa以上压力，采用以上压力，采用 4.0MPa，投资，投资和运行费用均较高和运行费用均较高3、粉煤气化较水煤浆气化，投资较大，维修费用高。、粉煤气化较水煤浆气化，投资较大，维修费用高。* 7山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司四、气化示范装置建设概况四、气化示范装置建设概况气化装置的建设采用分布实施的步骤进行：气化装置的建设采用分布实施的步骤进行：第一步：氧气不分级运行第一步：氧气不分级运行在甲醇装置投运的初期，为了保证整个甲醇在甲醇装置投运的初期，为了保证整个甲醇装置的顺利开车，气化炉采用氧气不分级运行装置的顺利开车，气化炉采用氧气不分级运行。第二步：氧气分级运行，中心不加二氧化碳第二步：氧气分级运行，中心不加二氧化碳在甲醇装置运行稳定，操作熟练后，在甲醇装置运行稳定，操作熟练后， 2007年年 8月月，气化炉耐火材料开二次氧加入口，投二次氧，气化炉耐火材料开二次氧加入口，投二次氧运行。运行。第三步：氧气分级，中心加二氧化碳运行第三步：氧气分级，中心加二氧化碳运行加二次氧运行稳定后，中心改加二氧化碳运行。加二次氧运行稳定后，中心改加二氧化碳运行。* 8山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司增加二次氧喷嘴增加二次氧喷嘴* 9山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司增加二次氧喷嘴增加二次氧喷嘴* 10山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司增加二次氧喷嘴增加二次氧喷嘴* 11山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司五、气化装置的主要创新与改进五、气化装置的主要创新与改进气化炉的创新气化炉的创新锁斗系统的改进锁斗系统的改进排渣系统的改进排渣系统的改进合成气洗涤塔的内件改进合成气洗涤塔的内件改进高压闪蒸系统闪蒸蒸汽的综合利用高压闪蒸系统闪蒸蒸汽的综合利用黒水闪蒸系统的位差布置黒水闪蒸系统的位差布置高压闪蒸、真空闪蒸的内件改进高压闪蒸、真空闪蒸的内件改进黑水闪蒸系统的其他改进黑水闪蒸系统的其他改进* 12山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司气化炉的创新气化炉的创新1、采用分级给氧技术，在气化炉增加二次氧喷嘴，、采用分级给氧技术，在气化炉增加二次氧喷嘴，从而改变了气化炉内的流场分布，使气化炉内温从而改变了气化炉内的流场分布，使气化炉内温度更均匀，更有利于气化反应的进行，也增加了度更均匀，更有利于气化反应的进行，也增加了烧嘴的使用周期，主工艺烧嘴连续运行时间在烧嘴的使用周期，主工艺烧嘴连续运行时间在 100天以上。天以上。2、气化炉主工艺烧嘴中心雾化气体可以采用氧气也、气化炉主工艺烧嘴中心雾化气体可以采用氧气也可以采用二氧化碳或其他气体，在本装置中采用可以采用二氧化碳或其他气体，在本装置中采用氧气和二氧化碳可进行在线安全稳定切换。氧气和二氧化碳可进行在线安全稳定切换。3、气化炉燃烧室与传统的水煤浆气化炉相比，直筒、气化炉燃烧室与传统的水煤浆气化炉相比，直筒段加长了段加长了 400mm，燃烧室容积增大。，燃烧室容积增大。4、气化炉激冷室取消了上升管，气体直接从下降管、气化炉激冷室取消了上升管，气体直接从下降管进入水中，然后送往后工段，气化炉液位较稳定进入水中，然后送往后工段，气化炉液位较稳定带水量减少。带水量减少。* 13山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司气化炉的创新气化炉的创新5、下降管加雾化水，减小激冷室的带水量。、下降管加雾化水，减小激冷室的带水量。6、采用活性很低的白煤作为气化原料（阳泉白煤的、采用活性很低的白煤作为气化原料（阳泉白煤的活性很低，在活性很低，在 1100 时为时为 49%）。）。7、与国家煤科院水煤浆工程中心合作，利用双峰级、与国家煤科院水煤浆工程中心合作，利用双峰级配技术制浆，一方面提高水煤浆的浓度，将水煤配技术制浆，一方面提高水煤浆的浓度，将水煤浆的浓度提高到浆的浓度提高到 70%左右，另一方面，将煤浆的平左右，另一方面，将煤浆的平均粒径细化，使其平均粒径小于等于均粒径细化，使其平均粒径小于等于 50m, 提高提高其反应活性。其反应活性。8、在第四台气化炉的建设中，采用水冷壁形式，可、在第四台气化炉的建设中，采用水冷壁形式，可以气化灰熔点为以气化灰熔点为 1600 的煤。的煤。* 14山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司锁斗系统的改进锁斗系统的改进1、 增大了锁斗的容积，锁斗容积增大为增大了锁斗的容积，锁斗容积增大为 16.2m3，与渭河相比，容积增加将近一倍。与渭河相比，容积增加将近一倍。2、锁斗容积增大后，锁斗循环泵的冲渣水含固量、锁斗容积增大后，锁斗循环泵的冲渣水含固量降低，循环渣水中固体降低，循环渣水中固体 含量远远小于含量远远小于 1%，锁斗，锁斗循环泵运行状况大大改善，装置开车三年来，循环泵运行状况大大改善，装置开车三年来，从未进行过检修。从未进行过检修。3、容积增加后，锁斗排渣时间延长，可以一小时、容积增加后，锁斗排渣时间延长，可以一小时排一次渣，相对于其他厂家排一次渣，相对于其他厂家 30-40min排一次渣排一次渣，一方面可以减小锁斗系统阀门的磨损；另一，一方面可以减小锁斗系统阀门的磨损；另一方面。可以减小对气化炉液位的影响；另外还方面。可以减小对气化炉液位的影响；另外还可以延长锁斗使用时间（锁斗设计交变可以延长锁斗使用时间（锁斗设计交变 30万次万次）* 15山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司合成气洗涤塔的内件改进合成气洗涤塔的内件改进1、取消文丘里洗涤器，气化炉激冷室出口的合成、取消文丘里洗涤器，气化炉激冷室出口的合成气直接进入合成气洗气塔，减小了系统压差。气直接进入合成气洗气塔，减小了系统压差。2、合成气洗涤塔下部取消了上升管，增加了气体、合成气洗涤塔下部取消了上升管，增加了气体分布器，使合成气与水的接触更加均匀，保证分布器，使合成气与水的接触更加均匀，保证了合成气中的固体颗粒与洗涤水的充分接触，了合成气中的固体颗粒与洗涤水的充分接触，充分湿润，保证了洗涤效果。充分湿润，保证了洗涤效果。3、合成气洗涤塔的洗涤塔板增加为四层，充分保、合成气洗涤塔的洗涤塔板增加为四层，充分保证洗涤效果。证洗涤效果。4、采用以上改进后，气化系统压差（从气化炉到、采用以上改进后，气化系统压差（从气化炉到洗涤塔出口）一般在洗涤塔出口）一般在 0.15MPa以下；变换系统运以下；变换系统运行稳定，系统压差运行三年来几乎没有变化，行稳定，系统压差运行三年来几乎没有变化，触媒温度没有升高。触媒温度没有升高。* 16山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司合成气洗涤塔内件合成气洗涤塔内件* 17山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司排渣系统的改进排渣系统的改进 多多 台气化炉设置一大渣池，在大渣池中沉淀的台气化炉设置一大渣池，在大渣池中沉淀的炉渣通过抓斗起重机用抓斗挖出，放在晾干池炉渣通过抓斗起重机用抓斗挖出，放在晾干池中用机动车辆运走；在大渣池中的灰水经沉淀中用机动车辆运走；在大渣池中的灰水经沉淀一段时间后，通过溢流进入清水区域，然后用一段时间后，通过溢流进入清水区域，然后用泵将渣水送到真空闪蒸罐，此排渣流程主要有泵将渣水送到真空闪蒸罐，此排渣流程主要有以下优点：以下优点：1、渣池为多台气化炉共用一个，捞渣可以间歇进、渣池为多台气化炉共用一个，捞渣可以间歇进行，即使捞渣抓斗出现故障，也有时间进行维行，即使捞渣抓斗出现故障，也有时间进行维修，不会因此而影响气化炉的正常运行。修，不会因此而影响气化炉的正常运行。2、抓斗起重机在化工生产中属常用设备，一次性、抓斗起重机在化工生产中属常用设备，一次性投资和正常维修，费用都较低。投资和正常维修，费用都较低。* 18山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司高压闪蒸系统闪蒸蒸汽的综合利用高压闪蒸系统闪蒸蒸汽的综合利用1、我公司的闪蒸系统采用两级闪蒸，高压闪蒸、我公司的闪蒸系统采用两级闪蒸，高压闪蒸0.5MPaG，真空闪蒸，真空闪蒸 -0.05MPaG，现有的闪蒸蒸，现有的闪蒸蒸汽利用流程主要是将闪蒸蒸汽和高压灰水进行汽利用流程主要是将闪蒸蒸汽和高压灰水进行间接换热，存在换热器容易堵塞，热量利用率间接换热，存在换热器容易堵塞，热量利用率不高等问题。不高等问题。2、我公司将高压闪蒸蒸汽作为热源直接利用，一、我公司将高压闪蒸蒸汽作为热源直接利用，一部分作为气化灰水除氧器的用蒸汽，另一部分部分作为气化灰水除氧器的用蒸汽，另一部分作为精馏工段再沸器的热源。作为精馏工段再沸器的热源。* 19山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司黒水闪蒸系统的位差布置黒水闪蒸系统的位差布置1、将真空闪蒸的位置上移，取消真空闪蒸罐的液、将真空闪蒸的位置上移，取消真空闪蒸罐的液位调节系统和真空闪蒸罐去沉降槽的灰水给料位调节系统和真空闪蒸罐去沉降槽的灰水给料泵；将真空闪蒸罐下液管线直接插入沉降槽内泵；将真空闪蒸罐下液管线直接插入沉降槽内，沉降槽作为真空闪蒸罐的液封槽，真空闪蒸，沉降槽作为真空闪蒸罐的液封槽，真空闪蒸罐内不再控制液位，真空闪蒸罐内结垢，下液罐内不再控制液位，真空闪蒸罐内结垢，下液管堵塞等问题得到彻底解决。管堵塞等问题得到彻底解决。2、将高压闪蒸罐的位置与真空闪蒸罐位置相协调、将高压闪蒸罐的位置与真空闪蒸罐位置相协调，高压闪蒸罐液相出口至少与真空闪蒸罐进口，高压闪蒸罐液相出口至少与真空闪蒸罐进口相平，彻底解决高压闪蒸罐内结垢问题。相平，彻底解决高压闪蒸罐内结垢问题。* 20山西阳煤丰喜（集团）股份有限公司高压闪蒸、真空闪蒸的内件改进高压闪蒸、真空闪蒸的内件改进1将高闪、真闪内件，改将高闪、真闪内件，改为导流板形式。为导流板形式。2、导流板由耐磨钢板制、导流板由耐磨钢板制作，作，检修时，只需更换导流板检修时，只需更换导流板即可，解决了原设计内件即可，解决了原设计内件检修困难的问题检修困难的问题* 21山西阳煤丰喜（集