Texaco煤气化工艺技术指标与经济效益评价系统的设计

TexacoTexaco 煤气化工艺技术指标与经济效益评价系统的设计煤气化工艺技术指标与经济效益评价系统的设计 国 蓉 1 程光旭 1 郑宝祥 2 王 毅 1 赵勇平 2 1 西安交通大学环境与化工学院 2 陕西渭河化肥厂 渭南 2003 08 16 Texaco 煤气化技术是由美国 Texaco 公司在重油气化的基础上开发成功的第二代煤气化技术 属于加压气流床气化工艺 与其它气化 工艺相比 Texaco 水煤浆气化工艺以水煤浆形式加料 简化了干粉煤给料及加压煤仓加料的问题 取消了气化前的干燥 节约能量 同时 气化采用 1 300 1 500 的高温 气化压力达 6 5MPa 气化效率高 煤转化效率高 达 98 以上 无焦油等污染物 是一种工艺先进 可靠的气化工艺 国内目前运行中的 Texaco 气化装置有山东鲁南化肥厂 上海焦化厂 淮南化工集团以及陕西渭河化肥厂 4 套装置 这 项新技术的应用与投产运行 使我国煤气化技术的应用又获得了进一步的发展 目前各厂对这一新技术的技术指标 经济效益评价基本上都采用手工作业的方式 手工输入数据 用 Excel 等应用软件处理数据 输 出报表 缓慢而且繁琐 工作量大 周期也比较长 无法及时 准确地评价工艺流程的运行状况 国外一些公司虽然推出了计算 统计软件 但由于在设计时更多考虑广泛适用性 因此对于个别厂家来说 并不是很适合 笔者针对 陕西渭河化肥厂的具体生产情况 开发了基于 VB 6 0 环境的 Texaco 煤气化工艺技术经济指标评价系统 并成功地应用于工厂的技术经济 分析中 1 1 TexacoTexaco 煤气化工艺流程分析煤气化工艺流程分析 1 1 Texaco 煤气化工艺流程 Texaco 煤气化技术属于加压气流床并流气化工艺 气化过程包括煤浆制备 煤浆气化 灰水处理和 CO 变换等工序 煤 石灰石 助熔剂 添加剂和 NaOH 经称量后加入磨煤机中 与一定量的水相混合 磨成一定粒度分布 浓度为 65 70 的水煤 浆 通过滚筒筛滤去较大颗粒后进入磨机出口槽 最后经磨机出口槽泵和振动筛送至煤浆槽中 煤浆槽中煤浆由高压煤浆给料泵送气化炉 工艺喷嘴 与空分装置来的氧气一起进入气化炉 在 l 300 1 400 温度下进行部分氧化生成粗煤气 经气化炉底部的激冷室激冷后 气 体和固渣分离 粗煤气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔 冷却除尘后进入 CO 变换工序 气化炉出口灰水经灰水处理工段 4 级闪蒸处理后 部分 灰水返回碳洗塔作洗涤水 经泵进入气化炉 其余送废水处理 熔渣被激冷固化后进入破渣机 特大块渣经破碎进入锁斗 定期排入渣池 由捞渣机捞出定期外运 1 2 Texaco 煤气化工艺中的关键设备 1 2 1 气化炉 气化炉是圆柱形加压容器 内衬耐火材料 由上部燃烧室和下部激冷室组成 中间有激冷环 着下降管 具体结构见图 1 上部的燃烧室内衬 4 层耐火材料 第一层为高温层 向火面 主要成份为 Cr2O3 主要是抗煤融渣的侵蚀 其次是抗高温 高压气流 和气流夹带的未氧化的煤粒及煤融渣的冲刷 第二层为保护层 主要材料是 Al2O3 有部分 Cr2O3 主要作用是为绝热创造条件 同时也充 当安全衬里的作用 即在高温层整体厚度减薄时 确保装置在短期内继续运行 第三层亦为保护层 Al2O3含量很高 主要作用是提供绝热 以保证壳体温度在设计范围内 第四层为可压缩层 采用陶瓷毡 当产生热膨胀时 防止因壳体不均匀而使得保温层与壳体之间产生的压 力不均匀 气化炉激冷室主要由激冷环 下降管和上升管组成 激冷水经过激冷环分配室的小孔喷射进入激冷室 沿下降管内表面流下 与煤气 并流接触 完成降温 增湿 除灰等作用 1 2 2 烧嘴 Texaco 气化工艺中使用的烧嘴有预热烧嘴和工艺烧嘴 2 种 气化炉养护及气化炉预热的初始阶段 使用预热烧嘴 工艺烧嘴用于煤气 化阶段 水煤浆及氧化剂通过工艺烧嘴进入气化炉反应室 发生气化反应 Texaco 工艺烧嘴端部结构见图 2 工艺烧嘴是煤气化的关键设备之一 其雾化性能直接影响产品气的成份和转化率 其寿命及运转状况直接影响到气化的技术指标与经 济效益 火焰的刚性直径和长度不但影响气化的技术指标与经济效益 同时也影响着气化炉的寿命 因此烧嘴的设计 制造 安装及更换 都是非常重要的 1 2 3 磨煤机和煤浆泵 磨煤机与煤浆泵是煤浆制备系统的主要设备 煤浆泵的作用是将水煤浆泵送至气化炉 所以其运行状况直接关系到整个装置的运行 磨煤机又分球磨机 棒磨机等不同的型式 是制备高浓度水煤浆的关键设备 2 技术指标与经济效益评价的基础 2 1 评价的理论基础 气化炉中总反应可表示为 2 2 评价的工艺基础 2 2 1 原料煤的工业分析数据 Texaco 煤气化工艺对原料煤的适应性较强 但最好选择灰熔点为 1 300 左右 灰含量低于 20 的煤种 作为低灰熔点的煤种 甘肃华亭煤被选作气化原料煤 其工业分析数据与热值见表 1 原料煤元素分析见表 2 2 2 2 气化装置运行参数 气化装置运行参数见表 3 表 4 与表 5 2 3 评价指标的计算方法 在分析气化工艺反应机理的基础上 选取了如下指标作为评价的主要参数 并通过对气化工艺进行物料衡算 热量衡算 得到了如下的 指标计算方式 3 3 技术指标与经济效益评价系统的设计与实现技术指标与经济效益评价系统的设计与实现 3 1 系统的需求分析 通过仔细分析 评价系统具有如下需求 1 系统功能需求 在系统功能方面 要求进入 退出系统应有明显的命令及提示 能够设置打印机型号等参数 能够不退出系统而更改当前用户 即注 销 并且有联机帮助及使用说明 2 数据库管理功能需求 在数据库管理方面 要求能够建立和删除数据库 修改数据库信息等 能够对数据库的信息按照不同项目进行统计 可方便地导入 导出数据并进行备份和恢复 通过权限设置 保证数据库不受非法访问 3 报表管理功能需求 在报表管理方面 要求能够建立和删除报表 修改报表信息 报表信息能够与数据库信息保持同步 能够打印报表 可编辑输出格式 能够将报表输出并保存为 Word 文档格式 3 2 评价系统结构及运行流程 通过上述流程分析 工艺分析及需求分析 开发了 Texaco 煤气化工艺技术经济指标评价系统 系统分为系统功能 统计数据库管理 用户数据库管理及报表管理几个部分 总体结构如图 3 所示 系统运行流程见图 4 3 3 系统编码及数据库设计 系统采用微软公司的 VB 6 0 可视化开发工具作为本软件的开发工具 这种新型的程序设计语言使得开发过程中代码量少 程序测试 量少 而且程序更容易阅读和维护 大大提高了系统开发速度 通过对系统的规模 使用环境 用户要求等因素进行分析 本系统数据库部分采用单层数据库处理模式即可完成 现采用流行的 Microsoft Access7 0 作为后台数据仓库 Access 7 0 数据库符合关系型数据库模型的标准 采用表处理 支持 SQL 查询语言 完全符合 本软件的要求 系统能够完全替代现有的手工劳动计算所需数据 能够根据所得计算结果评价气化装置的运行状况 能够根据输入参数预测装置运行 态势并对危险状况预警 系统还具备强大的报表功能 能够建立和删除报表 修改报表信息 报表信息能够与数据库信息保持同步 能够 打印报表 可编辑输出格式 能够将报表输出并保存为 Word 文档格式 另外 系统的用户管理