德士古水煤浆加压气化说明

德士古水煤浆加压气化属于先进的第二代煤气化技术。炉型主要分为激冷型和废热锅炉型，国内引进的鲁南、渭河、上海焦化、淮南等几套德士古煤气化装置均采用激冷型气化炉。从厂家运行的实际情况来看，都存在着合成气偏流问题，现就此作简明介绍，仅供有关技术人员和操作人员参考。1工艺过程简述德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是用高压煤浆泵将煤浆送入烧嘴，同时将来自空分的高压氧也送入烧嘴，氧走烧嘴的外环隙和中心管，煤浆走内环隙，二者一起由烧嘴喷入气化炉中，充分混合雾化，在1350〜1400°C温度下进行气化反应，生成的高温合成气和熔融渣一起流经渣口，激冷环、下降管，进入激冷室的激冷水中。高温合成气和熔融渣与激冷水直接接触激冷，激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度，将熔融渣冷却后沉积，实现气渣分离。分离出的渣经破渣机，通过锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。激冷水是由激冷水泵从洗涤塔抽出，送入激冷环，并沿下降管内壁旋转均匀分布下流。激冷水在下降管内壁形成的水膜，不仅避免高温气流及熔渣与下降管内壁直接接触而保护下降管，同时也逐渐降低气体温度。在激冷水中激冷后的合成气沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升，出激冷室后，经文丘里洗涤器和洗涤塔进一步降温除尘，再送往CO变换。sunyunfeng（站内联系ta）浅谈德士古气化炉稳定运行的要点摘要：结合渭化德士古气化装置运行实际情况，从加强原料煤质量管理，选择适当的操作温度和抓好备炉工作等3方面论述了德士古气化炉稳定运行的要点。关键词：德士古煤气化炉稳定运行要点我厂德士古水煤浆气化装置是目前国内运行中压力等级最高的一套装置，它的长周期稳定运行，不仅可以使我集团公司的生产水平再上新台阶，同时也为我国的煤化工发展提供有益借鉴。结合我公司实际运行情况及本人多年操作经验，仅就德士古气化炉稳定运行的要点浅谈一下笔者的看法。1.加强原料煤的质量管理，提高煤浆浓度为了进一步提高气化炉的生产能力，实现气化炉长周期，安全稳定运行，并达到高产、优质、低耗之目的。首先要加强煤的质量管理，固定碳、化学活性、机械强度、热稳定性、灰熔点等指标入厂前要严格把关，力求提高；尽量降低硫份、灰分等杂质的含量。把灰分的含量作为重点来抓，灰分应尽可能的低。同时做好煤浆的制备工作，稳定煤浆浓度，并尽可能的提高煤浆浓度。加强煤的质量管理之所以将灰分作为重点，主要从以下几方面考虑：首先，灰分直接影响煤中的有效成分，进而影响煤气化的效率。实践证明，灰分增高1%，在入炉煤浆量同样情况下，生产能力下降约1.8%，这样将严重制约我装置的高负荷运行。其次，灰分中以Si02为主，依据我们厂多年的原料煤分析情况，灰分高时，煤中煤矸石就多，SiO2就高，这样导致煤灰中Ca0+Fe203+Mg0/Si02+AL203比值降低，而该酸碱比直接与灰的粘度和灰熔点有关，每当灰分升高时，我们炉温被迫提高，以保证渣能顺利排出，这样，势必增加氧耗，降低耐火砖的使用寿命，影响公司的经济效益。再之，灰分高，灰中SiO2高，在细灰中含有大量砂粒状颗粒，这种颗粒坚硬，易沉降，管道易磨损甚至刺漏，或者沉降堵塞管道。过去使用黄陵煤时，灰分高，管道磨蚀严重，有时需要停车处理，直接影响气化炉的正常运行。最后，灰分高时，运输费用增加，如购进碳含量为80%的煤，就比购进碳含量为70%的煤少运来了10%的废渣，运费自然也就降低了10%。同时，排渣的运输费用和渣的堆积费用随之增加，对降低生产成本都是不利的。煤的管理要以服务生产为宗旨，严把煤的入厂质量关，尽量降低煤中灰分的含量。我公司改用华亭煤后，灰熔点较以前降了很多，现在一般维持在1250°C，添加助溶剂后降到1150C〜1180C，从运行情况来看，氧耗降低，炉砖使用寿命明显增长，现已达19000hr，还可继续运行2000hr以上。维护费用降低，生产成本也降低许多。因此对我公司来说，应把灰分作为重点来抓，注意其变化情况，为气化炉操作提供参考。1.2.煤浆的制备在煤浆的制备过程中，要稳定磨煤机的操作，并尽可能提高煤浆的浓度。优化配比。根据煤的粒度分布及可磨指数来决定磨煤机的粗细棒配比，以达到最优的煤浆粒度分布，从而保证较高的煤浆浓度。选择合适的工艺条件（煤和水的比例），调配最佳粒度和粒度分布是制备具有良好流动性和较为稳定的高浓度水煤浆的关键。运行一定时间后，对磨煤机的粗细棒的磨损情况及煤浆粒度分布作以比较分析，决定是否补充磨煤机的棒量。选择高质量的添加剂添加剂在水中具有分散作用，可以降低煤粒表面的亲水性能和荷电量。适宜的添加剂能降低煤粒表面的水化膜和粒子间的作用力，进而改变煤浆的流动性，且煤浆的粒度越细，效果越明显。根据煤的性质选择合适的添加剂及添加剂的加入量。加入量过小，煤浆粘度增大，不利泵的输送；加入量过大，添加剂费用将很高，应该通过实验来确定添加剂的最佳加入量。减少磨煤机停车次数，平稳操作。在磨煤机运行过程中，尽量减少磨煤机的停车次数，否则会因为用水冲洗管线而引起煤浆浓度的降低。在磨煤机操作过程中，多留意磨煤机的功率及磨煤机出口槽搅拌器电流的变化。操作熟练时，可以依此来判断煤浆的浓度变化，从而可以及时调整，以保证较高的煤浆浓度。在现场磨机维护中，尽可能减少冲洗磨煤机滚筒筛的次数，以减少直接冲入煤浆槽的水，这样更有利于保持煤浆的高浓度。在我公司气化用煤改为华亭煤后，经过大家的共同努力，完全可以将煤浆的浓度控制到61%以上。出现跑浆的情况下，应该首先确认跑浆的原因，而不应该只是通过减煤或者加水来处理。在不跑煤浆的前提下，尽可能的提高煤浆浓度，为气化提供高质量的煤浆。选择合适的操作温度是长稳优运行的保障气化温度的选择原则是在保证液态排渣的情况下，尽可能选择较低的温度。具体的确定方法是使液态渣的粘度略低于250CP,即为最适宜的操作温度。在气化炉的运行过程中，操作温度的控制显得特别重要，它直接关系到气化炉能否长周期稳定运行，只要解决好气化炉的温度问题，Texaco煤气化的主要问题就解决了。在实际的操作中，由于个人能力的差别，以及业务水平的高低各不相同，决定了在控制温度问题的过程中有很大的差别。因此，炉温的控制时高时低，严重影响了气化炉的稳定运行。炉温的控制，主要是通过调节氧煤比来实现。在操作过程中，氧煤比过高，系统热负荷增加，有效气成分下降，CO2含量升高；另外，气化温度过高，耐火材料腐蚀加剧，影响或缩短了耐火材料的使用寿命，甚至烧坏耐火衬里。实践证明，气化炉运行温度升高50°C，持续3〜5天，炉砖寿命明显减少，甚至出现脱落，裂缝等严重后果，严重将引起炉壁超温，导致停车。氧煤比太低,炉温就低，渣口缩小，气化炉压差增大，运行就变得不稳定，操作难度增加，同时，细灰含量增加，灰水处理系统负荷增加，从而导致整个气化水系统工况恶化，不利于气化炉的长周期稳定运行。实际操作过程中，主要从以下几方面来确定炉温的高低。温度在气化炉温度计指示准确情况下，我们将显示温度与FT温度相比较，尽可能的使操作温度靠近FT温度。运行24小时，观察是否一切正常，再决定是否做相应调整。看工艺气的成分变化趋势。在H2、CH4、CO、CO2四个在线分析表中，H2的成分相对稳定，如果它的含量变化较大，表明炉温的变化较大，必须及时调整，H2的变化不能超过1%。用CO、CO2的变化关系来调节炉温也是可行的，操作中应以CO2为主要控制指标。该指标与煤种及煤浆浓度有关，我们一般控制在18〜21%。而用CH4的含量变化来观察炉温的变化趋势，依据我多年的操作经验，针对华亭煤CH4控制在400〜800ppm,操作稳定，效果最优。看渣渣是气化炉的产物，最直观地反映出气化炉温度的高低，正常粗渣大小在5〜8mm,此类渣占总量7%〜8%是正常的,这表明炉温正好合适，应该保持此状态。如果粒度变小，大颗粒减少，则说明炉温偏高，应减少氧煤比；如果粒度变大，大颗粒增加，则说明炉温偏低，应加大氧煤比，调节炉温。如果有针状渣，表明渣口缩小，因渣流速过大造成，可适当提高炉温，缓慢熔渣，恢复渣口，这个过程不能太急，而且，加氧要多次少量，避免造成渣口再次减小，因为这时排渣量加大。气化炉压差只要气化炉运行平稳，炉温合理，压差就维持平衡。如果炉温偏低，渣口就变小，压差增大，气体成分也就发生很大的变化。在操作中，减少氧煤比后，短时间内压差几乎不变，但6小时以后，压差就开始逐渐增大，为以后的运行留下隐患。在气化炉运行过程中，判断氧煤比是否合适，炉温是否合理，这4个方面要结合起来，不可片面的下结论来确定氧煤比的高低。笔者认为，当我们知道煤浆的成分及煤的灰熔点以后，我们应该有一个确定的操作温度。最起码在一定的时间内应该有一个确定的比较小的温度范围。也就是说在一定的时间内有一个固定的氧煤比。结合我厂实际，在现有煤种情况下，氧煤比控制在490〜495Nm3/m3是比较合适的。3抓好备炉工作是长稳优运行的关键在现有生产条件下，气化工况日趋稳定，形势一片大好。但是，我们千万不能疏忽大意，在以前的生产中，管道刺漏，排渣不畅，气化炉带水等现象经常发生，现在明显减少了，但是还会有新的问题出现。在稳定生产的前提下，想想有可能发生的事情，我们应该怎样处理，怎样操作。多想想，多看看，稳定生产，优化操作。在气化炉的备炉过程中，管线冲洗、炉内积渣清理、机泵检修、炉砖检查、碳洗塔塔盘的定期检查、清理等工作应确保万无一失，为气化的长周期稳定运行创造条件，也可以为技术改造提供参考。随着时间的推移，设备的磨损日趋加剧，我们在操作过程中，考虑的应该更多，想的应该更长远。两开一备系统的备炉工作显得特别重要，车间在气化炉的备炉工作中，严格控制备炉时间，在最短的时间内完成所有的工作。表1气化炉备炉时间、工作一览表工作项备炉时间目备炉时间气化炉停车后处理完成，降温时间。碳洗塔底部盲头拆检，过滤器拆检接软管，激冷水管线冲洗，过滤器复位。气化炉灰水管线文丘里拆检，管线清洗。48h拆人孔，分布器盲头拆检，冲洗。P1301泵的进出口阀拆检。4h拆丝堵、短管，疏通清洗。炉内积渣清理。复位丝堵、短管。仪表阀门的拆检与调校。14h气化炉水分布试验，无漏点后拆架子，复位人孔。架升温烧嘴。6hLPG升温，升到600°C后换柴油，启动H1301,升到850C开始恒温。24h碳洗塔塔盘的定期检查及清洗和其他定期检查项目备炉的所有工作在96小时内完成。我想，抓好这几项工作，无疑对我厂气化炉的长周期稳定运行是大有好处的。只要我们坚持不懈、一如既往的做好这几项工作，德士古煤气化装置不但可以长周期稳定运行，而且可以节省氧气，降低煤耗，为公司的增产增效再立新功。只有做好这几项工作，使装置优质高效运行，才能充分体现德士古煤气化这一技术的先进性、可靠性、经济性，为煤气化技术的推广奠定基础。gooyue(站内联系ta)德士古水煤浆气化工艺对煤质的要求是较严格的。原料煤的选用应遵循如下原则:原料煤的供应要求稳定可靠。如煤的来源是多矿井供应，煤质变化大或不稳定、关键指标难以控制时，就不能保障水煤浆气化装置的平稳运行，不能选做原料煤。灰熔点要低。要求灰熔点小于1250°C因为气化炉温度要高于灰熔点100〜150C才能保持正常工艺指标。灰份含量要低。一般情况下灰份含量低于15%(包括加入助熔剂CaO后)，最好低于。灰含量高，易堵塞灰水管道。另外灰每增加1%,氧耗增加0.7%〜0.8%，煤耗增加1.3%〜1.5%。化学活性要好。活性好是一个综合指标，一般挥发份高的煤活性好，才能获得较高的碳转化率，降低氧耗，一般要求煤中挥发份大于。从表6也可看出，用做水煤浆气化的煤种其挥发份都在30%以上。gooyue(站内联系TA)德士古水煤浆加压气化工艺技术相对于传统的固定床、流化床等气化工艺，具有如下优点：煤种适应性广。德士古气化工艺可以利用次烟煤、烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣等。不受灰熔点限制灰熔点高可加助熔剂)，同时因煤最终要磨制成水煤浆故不受煤的块度大小限制。原设计为河南义马煤，但在近几年煤炭市场紧俏的情况下，我们经常掺烧山东、陕西等地的煤种，经过局部的工艺调节，同样能够平稳运行。连续生产性强。气化炉的原料———煤浆、氧气的生产是连续的，因此也就能够连续不断地进入气化炉。排渣经排渣系统固定程序控制，不需停车，气化开停少，系统操作稳定。迄今单炉连续稳定运行最长已达天。气化压力高。气化炉内的高压，首先是相同质量的产品气大幅度减小了比容积，提高了单炉产量；其次产品气具有的高压节省了煤气压缩所需要的能耗和费用。对于淮化公司4.0MPa级的气化炉而言，仅在合成气压缩一项，年节约开支约合950万元(根据单炉实际产干气量34500Nm3/h、气体平均分子量23、出炉压力及市场电价折算而得)。对于压力级别更高的气化工艺而言，则收益更多。合成气质量好。国内外已有的德士古水煤浆气化工艺产品煤气中有效成份(CO+H2)—般都在以上。淮化公司采用的义马煤因成浆性较差，煤气中±75%,CH4<0.1%,可作为生产氨、甲醇的原料气，也可用于联合循环发电。气化温度高。气化炉运行温度一般在1100〜C,提高了煤的碳转化率。淮化公司气化炉实际运行温度在1370±30C左右，碳转化率高达96%〜98%以上；同时，高温产生的热能回收后生产蒸汽，能满足其它工序的生产需要。安全性能好。由于德士古工艺采用湿法磨煤避免了干磨法中煤粉这一易燃易爆物质给工业生产带来的巨大安全隐患。德士古公司最初的设计为将原料煤干燥后磨制成煤粉，再进入混合槽调配成煤浆。1978年，前西德鲁尔煤/鲁尔化学公司在德国豪伯荷森建成一套工业性示范装置，该装置是在对德士古煤气化法进一步研究的基础上建成的，其相对于最初的德士古工艺两大显着特点就是将煤的干磨改为湿磨以及提供了比较完善的热回收流程。（7）有利于环保。首先，德士古气化工艺由于气化炉内温度高，所以不生成焦油、酚等污染环境的副产物。废水主要成份是含氰化合物，远比煤焦产生的废水易于处理；其次，气化系统的水在本系统内循环使用，外排废水很少（在0.5t/tNH3以下），远比其它气化方法产生的废水量少；第三，配制水煤浆时，可利用工厂排出的含大量有机物、较难生化处理的废水。如淮化公司使用焦化含酚废水16t/h,用于配制水煤浆，从而大幅度降低了因满足环保要求而支出的废水处理费用；第四，气化炉渣为固态排放物，没有飞灰等带出，不污染环境，而且是良好的建筑材料。当然，德士古气化工艺虽然与传统的煤气化工艺比较有诸多优势，但它并非完美无缺，需进一步改进的明显不足有以下几点：（1）制浆噪音大。煤在磨制（球磨、棒磨）成煤浆的过程中，由于磨料（钢球、钢棒）的相互碰撞，不可避免地产生噪音污染，一般制浆厂房的噪音都在95dB以上，给现场操作人员的身体健康带来极为不利的影响。（2） 煤浆泵备件消耗高。淮化公司用于给气化炉送料的高压煤浆泵，使用的是液压隔膜泵。其主要备件隔膜及单向阀的使用寿命基本在4〜6个月，其中单向阀每套价格在11500元左右，隔膜每只约8000元，每台泵需用单向阀6套，隔膜3只，维护费用很高；并且到目前为止，该类备件完全依赖进口，购买周期长，给稳定生产带来隐患。（3） 水煤浆气化氧耗高。德士古气化炉氧耗一般都在400Nm3/1000Nm3（CO+H2）以上。为了降低氧耗，需选择灰份低、灰熔点低的煤，且煤的成浆性要好，以便制得高浓度的煤浆，减少气化炉内气化水而耗氧。当煤的灰份、灰熔点上升，成浆性能降低时，氧耗将大幅度提高，同时助熔剂、煤浆添加剂、炉砖的消耗也迅速上升降低了系统的经济效益。（4） 需备用热源。德士古气化炉投料时，其炉内温度必须在1000°C以上方可，这就要求本系统外有备用热源设备，已经超出了大部分工矿企业常规的水、气、汽公用工程；另外，如果需要维持热备用炉，其能耗是很大的，需煤气150〜1500Nm3/h、空气150〜1500Nm3/h及部分抽引蒸汽和冷却水。（5） 气化炉耐火材料寿命短。气化炉耐火材料一般包括背衬砖、支撑砖及向火面砖。其中向火面砖的使用寿命是决定气化炉能否长周期运行、降低生产成本的关键因素之一。在淮化公司新建“1830”的时候，世界上使用最多的是法国砖、奥地利砖及美国砖，进口到国内一炉砖需要75万美元（约合人民币600万元）,其使用寿命在1〜1.5年左右。渭河化肥厂开车一年三台气化炉向火面砖即已全部更换