多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和對引進煤氣化技術(shù)的剖析

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多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和對引進煤氣化技術(shù)的剖析_第1頁
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1、多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和對引進煤氣化技術(shù)的剖析于廣鎖1,周志杰1,劉海峰1,王亦飛1,王輔臣1,龔欣1,于遵宏1,孫卓慶2,楊樹青2,祝慶瑞2,朱敏2,孫永奎2(1.華東理工大學(xué),上海;兗礦國泰化工有限公司,山東滕州)2006-01-11[摘?要]闡述了多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的工藝特點,介紹了該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于兗礦國泰化工有限公司、山東華魯恒升化工股份有限公司的運行狀況。并剖析了引進煤氣化技術(shù)的特點和存在的問題。隨著多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,將扭轉(zhuǎn)我國煤氣化技術(shù)長期依賴進口的局面。[關(guān)鍵詞

2、]煤氣化;水煤漿;多噴嘴對置式;氣流床????煤炭氣化,即在一定溫度、壓力條件下利用氣化劑(O2、H2O或CO2)與煤炭反應(yīng)生成潔凈合成氣(CO、H2的混合物),是對煤炭進行化學(xué)加工的一個重要方法,是實現(xiàn)煤炭潔凈利用的關(guān)鍵。氣流床煤氣化技術(shù)代表著發(fā)展趨勢,是現(xiàn)在最清潔的煤利用技術(shù)之一,主要包括:以水煤漿為原料的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)、GE(Texaco)氣化技術(shù)、GlobalE-Gas氣化技術(shù),以干粉煤為原料的Shell氣化技術(shù)、Prenflo氣化技術(shù)、GSP氣化技術(shù)。???煤氣化技術(shù)是發(fā)展煤基化學(xué)品(氨、甲醇、二甲

3、醚等)、煤基液體燃料、先進的IGCC發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫、燃料電池等過程工業(yè)的基礎(chǔ),是這些行業(yè)的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)。據(jù)專家估計,我國“十一五”末期年氣化用煤估計約1×108t。以煤間接液化為例,規(guī)模為5Mt/a的生產(chǎn)裝置,氣化用煤在22~25Mt/a。國內(nèi)在建的甲醇裝置、合成氨裝置、煤制油裝置和處于籌建中的煤制烯烴裝置、煤制油裝置、甲醇裝置等,已展現(xiàn)了對煤氣化技術(shù)的強勁需求。???“九五”期間華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學(xué)工程公司承擔了國家重點科技攻關(guān)課題“新型(多噴嘴對置)水煤漿氣化爐開發(fā)”,進

4、行了多噴嘴對置式水煤漿氣化爐的中試研究。有關(guān)部門組織的鑒定和驗收認為“填補了國內(nèi)空白”和“國際領(lǐng)先”?!笆濉逼陂g多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)已進入商業(yè)示范階段?!靶滦退簼{氣化技術(shù)”已獲“十五”國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)立項,由兗礦集團有限公司、華東理工大學(xué)承擔,在兗礦國泰化工有限公司建設(shè)多噴嘴對置式水煤漿氣化爐及配套工程,進行多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的工業(yè)示范。在國家發(fā)改委的支持下,山東華魯恒升化工股份有限公司大氮肥國產(chǎn)化工程建設(shè)一臺多噴嘴對置式水煤漿氣化爐(6.5MPa,日處理煤750t)?,F(xiàn)兩套多噴嘴對

5、置式水煤漿氣化工業(yè)示范裝置均已進入正常工業(yè)運行。1多噴嘴對置式水煤漿氣化過程及特點???水煤漿氣化壓力為3.0~6.5MPa,溫度約1300℃。在此高溫下化學(xué)反應(yīng)速率相對較快,而氣化過程速率為傳遞過程控制。為此,采取的技術(shù)對策是:通過噴嘴配置、優(yōu)化爐型結(jié)構(gòu)及尺寸,在爐內(nèi)形成撞擊流,以強化混合(熱質(zhì)傳遞)過程并形成合理的流場結(jié)構(gòu),從而達到良好的工藝與工程效果:有效氣成分高、碳轉(zhuǎn)化率高、耐火磚壽命長。1.1氣化過程及技術(shù)特點???具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多噴嘴對置式水煤漿氣化示范裝置的技術(shù)特點是:多噴嘴對置的水煤漿氣流床氣化爐及復(fù)

6、合床煤氣洗滌冷卻設(shè)備;分級凈化的煤氣初步凈化工藝;蒸發(fā)分離直接換熱式含渣水處理及熱回收工藝。圖1多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工藝流程1—磨煤機;2—煤漿槽;3—多噴嘴對置式氣化爐;4—鎖斗;5—水洗塔;6—蒸發(fā)熱水塔;7—真空閃蒸器;8—澄清槽;9—灰水槽???(1)多噴嘴對置式氣化及煤氣初步凈化???煤漿經(jīng)隔膜泵加壓,通過四個對稱布置在氣化爐氣化室中上部同一水平面的工藝噴嘴,與氧氣一起對噴進入氣化爐。對置氣化爐的流場結(jié)構(gòu)由射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū)組成。???煤漿顆粒在氣化爐內(nèi)的氣化過程經(jīng)歷以下步

7、驟:顆粒的湍流彌散、顆粒的振蕩運動、顆粒的對流加熱、顆粒的輻射加熱、煤漿蒸發(fā)與顆粒中揮發(fā)分的析出、揮發(fā)產(chǎn)物的氣相反應(yīng)、煤焦的多相反應(yīng)、灰渣的形成等。???氣化反應(yīng)是串并聯(lián)反應(yīng)同時存在的極為復(fù)雜的反應(yīng)體系,可分為一次反應(yīng)與二次反應(yīng):???①一次反應(yīng)區(qū)(燃燒區(qū))???進入該區(qū)的反應(yīng)物有工藝氧、煤漿以及回流流股和折返流流股中CO、H2等。水煤漿入爐后,首先進行霧化,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

8、溫、高氧濃度下迅速完全燃燒,放出大量熱。這個過程耗時相當短,主要發(fā)生在射流區(qū)與撞擊區(qū)中,其結(jié)束的標志是氧消耗殆盡。???②二次反應(yīng)區(qū)???進入二次反應(yīng)區(qū)的組分有煤焦、CO2、CH4、H2O以及CO、H2等組分。這里主要進行的是煤焦、CH4等與H2O、CO2發(fā)生的氣化反應(yīng),生成CO和H2。這是有效氣的重要來源。二次反應(yīng)

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