新型煤气化示范装置.ppt

1、,1,新型煤气化示范 装置介绍,2009年1月22日,新型煤气化示范装置技术开发进展,1概述 2新型煤气化技术的介绍 3新型煤气化技术优势 示范装置开发工作总结,2,安阳化学工业集团有限公司于2007年12月委托五环科技股份有限公司进行新型煤气化示范装置的开发设计，建设一套年产20万吨甲醇装置。该装置气化炉的气化压力4.0MPa, 投煤量1000吨/天，有效气量能满足20万吨甲醇及18000 NM3/h CO的要求。 我公司组织了大量的人力，对气化技术进行了深入的研究、分析、总结和创新，对煤气化装置的关键设备在工艺、设计、制造、安装和维护等方面积累了大量的技术资料，拥有技术开发和工业应用的技术

2、优势，为开发新型煤气化示范装置奠定了良好的基础。,1 概述,3,1 概述,本开发是在消化吸收干煤粉加压气化技术，水煤浆气化技术的基础上进行再创新的过程，旨在开发一种投资省、工程建设周期短，工艺技术各项技术指标先进，操作安全、稳定可靠的干煤粉进料，水蒸汽雾化激冷的先进煤气化技术。 通过与国内知名科研院所和制造厂合作，如中船重上海711所，华中科技大学，西安交通大学等，进行了气化炉反应室燃烧流场的分析,传热面热负荷,产品气成分、水/蒸汽喷射激冷模拟分析、煤粉加压及给料系统试验、水汽系统热动力、流体阻力计算等，解决了煤烧嘴，点火烧嘴，开工烧嘴，震打器等关键设备的供货等。 开发过程中，形成了五环公司自

3、主知识产权的两项国家发明专利和两项实用新型发明专利。,2 新型煤气化技术的介绍,水汽激冷新型干煤粉气化炉，又称为五环炉（），由渣池、气化反应室、高温水/汽激冷段、气体返回室、输气管和激冷罐组成。高温段内件采用膜式壁结构以通过水副产蒸汽的方式实现对器壁的保护，气化反应高温气体通过设在反应室顶部激冷区的多个水/汽组合式喷头对高温合成气进行喷水冷却固灰。由输气管出口温度约800的含尘气体借助设在激冷罐内多个功能部件，依靠水与高温气体的直接接触实现对气体进行完全冷却和除尘。,2 新型煤气化技术的介绍,2新型煤气化技术的介绍,2.1 新型干煤粉加压气化炉的特点 高温合成气体采用多个水/汽组合式喷头喷水进

4、行雾化、冷却和固灰，取代用返回合成气进行激冷的传统工艺，简化了流程。 取消了合成气冷却器、循环压缩机和高温高压飞灰过滤器，降低了工程投资，缩短了关键设备的制造周期,从而缩短了项目建造周期，节约运行费用； 内件采用膜式壁结构并采用通水副产蒸汽的方式进行器壁保护,气化反应室不使用耐火砖。气化温度可根据煤种特性进行确定，气化效率高，碳转化率高达99%。由于部分氧化气化温度高，燃烧充分，渣中含碳量为0.5%wt,灰中含碳量为5%wt。 冷煤气效率高，可达8083%。 对煤质要求宽,由于气化温度高大达14001600 , 对灰分含量不敏感，不受灰熔点的限制，适用于多种煤种。,2新型煤气化技术的介绍,2.

5、1 新型干煤粉加压气化炉的特点 气化反应生成的合成气和熔融炉渣背向而行，渣水、灰水处理比较单一，系统操作稳定； 由于采用水冷膜式壁结构，不受耐火砖寿命的影响。操作时，膜式壁内形成一层渣，用“以渣抗渣”的方式保护衬里不受侵蚀,能长周期稳定运行，不需设置备用炉; 烧嘴的寿命长，可达8000小时以上。将采用在湖北双环或柳化已经过工业化长周期运行验证的国产化煤烧嘴,节省投资和运行费用。,2新型煤气化技术的介绍,2.1 新型干煤粉加压气化炉的特点 煤粉采用气体（N2或CO2）输送，气化剂为氧和少量蒸汽，燃烧反应的热利用合理,可大幅降低氧气消耗，减少空分装置能力，降低建设投资和运行费用； 高温合成气经水/

6、蒸汽激冷，通过气体返回室、输气管传热面冷却后，出气化炉的温度约为800，进入激冷罐内激冷中心筒，不易结垢，避免了激冷环堵塞的现象发生。 由于采用气体上行，大部分灰以渣的形式通过捞渣机排出，因而激冷罐中，水中含渣量较小，管道磨蚀小。激冷水采用除氧水，可避免喷口堵塞的问题。 由于激冷罐内设置自冲洗径向喷射塔盘，折板式高效分离器和在线式冲洗装置，可避免黑水管线堵塞等问题。,3 新型煤气化技术的优势,3.1 在气化反应气体出口上方设置激冷机构，正常操作时，通过设在激冷室筒壁上的多排多个水/汽组合型喷咀实现对高温合成气喷水雾化冷却和固灰，取代传统用后续返回气进行激冷的方法，简化了流程，取消循环气压缩机，

7、降低工程投资，节约了运行费用； 3.2 在输气管出口设置了激冷罐，取代废热锅炉对气体进行降温和除 尘，取消干法除尘和回收系统，增加了灰水处理能力，大幅度降低了工程投资； 3.3 煤种的适应性 广，可以用于气化高碱性元素和氯离子的煤，避免采用合成气冷却器时,由于灰的粘结, 恶化传热，使得合成气出口气体超温。 3.4 进入激冷筒的合成气温度较低，约为700，激冷过程相对平稳, 预期设备寿命较长；,3 新型煤气化技术的优势,3.5 激冷筒设置了多种功能部件，例如在分布环下方设有溢流槽，在筒内设有锥形喷头和文丘里构件，在下部设有导流锥等使得壁面液膜分布比较均匀，气体在筒内冷却、除尘效果较好。 3.6

8、激冷筒外还设置气体导流筒、塔板和气体折板分离器，可通过调节液面高度改变气流通过齿间速度的方法调整气液接触程度和气流通过塔板等多种设施使气体确保冷却至饱和温度，并取得最佳的增湿除尘效果。,SKLCC,4 示范装置开发工作总结,将采用在湖北双环或柳化已经过工业化长周期运行验证的国产化煤烧嘴,烧嘴的寿命长，可达8000小时以上。,SKLCC,4 示范装置开发工作总结,通过对喷嘴罩热负荷计算和喷嘴罩区域流场分析,采取下列措施,保证烧嘴罩正常运行: 金属管壁厚减薄; 进水通量增大; c) 帽沿内深; d) 进水温度降低; e)烧嘴罩可拆,更换方便,4 示范装置开发工作进展,喷嘴罩部分伸入炉膛,减少高温气

9、体回流,从而减少热负荷、磨蚀和高温腐蚀,示范装置开发工作总结,冷态模拟计算网格图,示范装置开发工作总结冷态喷嘴截面速度场,示范装置开发工作总结冷态中心截面速度场分布,示范装置开发工作总结冷态颗粒轨迹图,示范装置开发工作总结热态模拟结果,额定工况下气化炉反应数值模拟结果,4 示范装置开发工作总结气化炉轴向速度分布,轴向速度等值线,轴向速度云图,4 示范装置开发工作总结气化炉径向速度分布,径向速度等值线,径向速度云图,SKLCC,4 示范装置开发工作总结气化炉轴向温度分布,轴向温度等值线,轴向温度云图,SKLCC,4 示范装置开发工作总结气化炉径向温度分布图,径向温度等值线,径向温度云图,SKLC

10、C,气化炉轴向CO浓度场分布,气化炉轴向H2浓度场分布,4 示范装置开发工作总结气化炉轴向浓度场分布,气化炉轴向H2O浓度场分布,气化炉轴向CO2浓度场分布,4 示范装置开发工作总结气化炉轴向浓度场分布,4 示范装置开发工作总结壁面热负荷,4 示范装置开发工作总结,水/蒸汽激冷机构的研发获得下列成果并进行实验验证： 通过计算机数值模拟分析，确定了合理的喷嘴的工艺参数，使回流区远离膜式壁，避免喷射作用产生的高温含尘气体对喷嘴附近膜式壁产生侵蚀和磨蚀；避免冷激区膜式壁内表面结渣并且长大，从而堵塞合成气通道，影响换热和改变气流的流场。 计算不同工况下炉内的换热量，计算得到激冷蒸汽量以及激冷冷却水量。

11、 对高温高背压条件下的蒸汽射流的喷射距离、扩张角进行了计算，得到单嘴喷射蒸汽的参数，并对高温高背压条件下的水射流的射流特性和雾化特性进行了计算。,示范装置开发工作总结,对汽水组合工况进行一系列的模拟，得出喷射没有下倾角和喷嘴单层布置都容易引起激冷室底部近壁面区域形成高温区，不适合采用这两种布置形式。 通过实验验证喷嘴喷出的水雾具有合适的雾化角和射程，实现水的快速汽化并与合成气进行充分的混合，达到快速冷却合成气的目的。 通过实验验证低负荷运行工况下喷嘴的水蒸汽流量调节和喷嘴的安全性， 具有一定的操作弹性，在达到最佳喷射雾化形状的同时，喷嘴的水流量具有一定的操作弹性，负荷变化允许范围（）。,煤气化技术研究进展,组合喷头模拟 几何模型,示范装置开发工作总结,底层喷嘴截面,速度云图,示范装置开发工作总结,温度等值线,底层喷嘴截面,示范装置开发工作总结,速度云图,上层喷嘴截面,示范装置开发工作总结,温度等值线,上层喷嘴截面,示范装置开发工作总结,速度云图,激冷室出口,示范装置开发工作总结,温度等值线,示范装置开发工作总结,温度等值线,纵向断面,4示范装置开发工作总结,气化炉底锥,采用三维软件进行