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水煤浆加压气化工艺技术优化的探讨

2017-03-02梁彥辉

化工设计通讯 2017年7期
关键词:水煤浆气化炉原煤

梁彥辉

(陕西兴化集团,陕西咸阳 713100)

水煤浆加压气化工艺技术优化的探讨

梁彥辉

(陕西兴化集团,陕西咸阳 713100)

水煤浆加压气化工艺技术的应用,可以生产如合成氨、甲醇、氢气、一氧化碳等多种有机和无机产品。通过不断优化水煤浆加压气化工艺技术,多元料浆加压技术和对置式喷嘴水煤浆加压技术的应用,提高了煤气化装置的运行效率,进一步促进了煤化工生产的发展。

水煤浆;加压气化;工艺技术

1 水煤浆加压气化工艺技术的特点

水煤浆加压气化工艺,具有许多的优点,对煤质的要求不高,能够适应的原煤产品比较多,有利于寻找化工生产的水煤浆原料,更好地使其气化,满足煤化工生产的需求。

水煤浆气化装置能够满足合成氨,甲醇合成等工艺技术的要求,能够保值连续稳定的运行状态。气化系统的热利用,可以采用废热锅炉和水激冷器的方式,进行热能的变换,必须要额外的装置和设备。

水煤浆加压气化工艺技术措施属于清洁的技术措施,能够降低尾气的排放,避免造成环境污染。缺点和不足是气化率需要的煤必须是低灰的燃煤,否则需要加助熔剂。碳的转化率比较低,有效成分低,有效气体的消耗量大。气化炉的耐火砖使用寿命短,工艺喷嘴需要及时进行维修或者更换,给水煤浆气化工艺技术措施的实施,带来严重的危害。

在水煤浆加压气化工艺技术实施过程中,优选合适的耐火材料作为气化炉的耐火砖,延长气化炉的使用寿命,优选合适的低灰的煤作为水煤浆的原材料,保证达到预期的气化效果。

2 水煤浆加压气化工艺技术的优化

水煤浆气化工艺技术措施的应用,是将水煤浆和氧气充分混合,使其经过烧嘴进入到气化炉,在一定的温度和压力条件下进行气化反应,生成以氢气和一氧化碳为主的粗合成气体,气化炉内的化学反应比较复杂,一般通过三个步骤完成,煤的裂解和挥发成分的燃烧、燃烧及气化反应、最终的气化反应。

2.1 影响水煤浆加压气化工艺的因素

水煤浆的制备是水煤浆加压气化工艺的基础环节,必须加以重视,才能得到最佳的气化效果。如果制备的水煤浆的浓度比较低,就会增加耗氧量。如果制备的水煤浆粒度过大,颗粒直径比较大,雾化状态不佳,气化后的含碳量过高,引起耗氧的增加。水煤浆的粒度不合格,会引起各种设备的磨损加剧,降低设备的使用寿命,增加设备的故障率,无法保证水煤浆气化工艺的正常进行。由于水煤浆的储存功能比较差,保持性能的时间短,给气化工艺带来更大的难度,因此,不需要提前制备水煤浆,只需要满足气化工艺的量即可。

影响高密度水煤浆制备的因素比较多,煤质的特性,其中溶解的成分和颗粒直径对水煤浆的浓度均有影响。要求具有较低的内水含量,灰分含量低,品质好的原煤才能制备出高浓度的水煤浆。优选水煤浆添加剂,对提高水煤浆的浓度具有非常重要的意义。通过添加不同的表面活性剂,提高水煤浆溶液的浓度,增加原煤的溶解度,保证制备的水煤浆符合加压气化工艺的需要。

良好的制浆工艺技术措施,是保证高浓度水煤浆的重要手段。对原煤进行分级研磨,才能保证颗粒直径均匀可靠。在进行研磨的同时,防止粗颗粒水煤浆的存在,减少粒度对水煤浆浓度的影响。优选高效的破磨机,保证原煤的颗粒符合造浆的技术要求。

配煤技术措施的实施,改变原料煤的性能,提高适应性,通过各种工艺技术的优选,合理配煤,才能确保水煤浆的配制达到设计要求。为了提高生产能力,进行配煤工艺技术,提高原煤的转化率,制备合格的水煤浆。通过加入煤浆添加剂的方式,提高水煤浆的流动特性,使其性能稳定,对水煤浆的制备产生有利的影响。合理控制水煤浆的pH值,提高原料煤的成浆性能,增加水煤浆的数量和质量,避免更多原煤的浪费,引起原煤性能的改变。经过现场的实践检验,优化设计水煤浆的制备工艺技术措施,尽可能提高原煤的转化率,才能达到气化的条件,为后续的生产过程提高可靠的水煤浆。

合理控制氧气和多元料浆的体积比,才能保证气化反应的正常进行。可以提高碳的转化率,提高冷煤气的生产效率。气化炉的温度控制是加压气化的关键技术参数,合理的炉温,能够保证气化反应的正常发生,得到需要的产物,满足水煤浆加压气化工艺的需求。碳的燃烧释放出的热量,供给甲烷、二氧化碳等成分燃烧气化需要的热能,反应的温度是由水煤比决定的,因此,合理的水煤比能够提高气化的效率。

如果灰熔点高,整个气化的操作温度就需要提高,氧气的消耗量也会随着增多,才能达到气化的条件,因此,对水煤浆的灰熔点进行控制,降低灰熔点加入助熔剂,合理控制助剂的加注量,保证达到提高水煤浆气化效率的效果。

气化反应的过程是气体体积增大的过程,因此,有效地控制反应的压力,依靠加压操作,有利于达到气化的效率。加压气化使反应物的浓度提高,加快反应速度。同时能够提高多元料浆的气化速度,提高生产效率。加压气化能够提高压缩的效率,减少生产设备的体积,节约生产成本,提高水煤浆气化的经济效益。

2.2 水煤浆加压气化工艺技术的优化

为了提高水煤浆加压气化工艺技术的效率,有必有分析气化工艺的影响因素,采取必要的技术措施,对加压气化的过程进行控制和管理,以最少的投入,得到最佳的产品收率。2.2.1 对原煤质量的优化

对煤进行加压处理,需要高质量的原煤,采取高效清洁的煤处理技术措施,提高原料煤的适应性。煤中的灰分含量越低,气化的效果越好。要求操作条件下灰在黏度符合设计标准,内水含量低,才能制备合格的水煤浆,为后续的生产工艺提供高效的原料。

加压气化工艺技术要求碳的转化率比较高,才能形成稳定的水煤气,满足化工企业生产的需求。提高有效气的效率,降低氧的消耗和煤的消耗,最大限度地发挥水煤浆气化的优势,得到更高的产品收率。

水煤浆制造工艺简单,水煤浆储运成本低,方便应用,生产出更多的合成气体,为后续的工序提供原料,是化工企业不可多得的原料。水煤浆气化工艺技术对煤种有一定的适应性,气化工艺技术比较成熟,气化的压力高,合成气的质量后,对环境污染小。

2.2.2 对气化装置存在的问题进行优化处理

合理解决气化装置存在的问题,不断提高水煤浆气化的效率。通过对气化炉托板砖超温问题的处理,将托板砖进行改造处理,更换托板砖的热电偶,加强水质的管理。解决了托板砖温度过高的问题。

为了减少激冷室内件的损坏,对激冷环实施结构改造措施,增加置换水量,及时清洗激冷环,避免损坏内件,延长激冷环的使用寿命,才能提高气化装置的运行效率。解决高温热水器和低温热水器分离效果差的问题,主要对飞灰的分离效果差,因此,需要合理除去飞灰,防止水煤浆中的灰分含量过高,可以从水煤浆的原料煤的处理开始,在形成水煤浆以前,去除其中的灰分,使其满足水煤浆气化工艺的需要。

在水煤浆加压气化工艺生产过程中,各种泵机组的损坏,严重影响到气化的效率。灰水循环泵及渣浆泵的叶轮需要优选高强度耐磨的部件,保证在工艺流程中的应用效果。在耐磨的同时保证不破碎,否则会失去泵输的意义。

减少高压煤浆泵出口的排量波动次数,优选三柱塞隔膜泵能够解决出口流量波动的问题。对除氧水泵,进行轴向力的平衡方式,减少泵的磨损和振动,才能延长泵机组的使用寿命。对灰水管线进行优化设计,采取防腐绝缘的材料,可以优选陶瓷管,降低腐蚀率,延长管线的使用寿命,降低水煤浆气化工艺的生产加工成本,才能达到生产效益指标。

对于水煤浆气化工艺中阀门的优化,由于各个生产加工环节均需要阀门控制,优先合适的阀门制造材料,并增强阀门的启闭特性,保证对每个生产加工环节的控制作用。优选轨道球阀效果比较突出。适当延长阀门的使用寿命,避免水煤浆加压工艺技术中,频繁更换阀门,而增加生产的成本。

对气化炉顶部的易损件进行维护和保养,实时检查验收,发现问题,及时进行处理。防止水煤浆加压气化过程中,压力的散失,而增加能量的消耗。加强对气化炉烧嘴的维护,延长烧嘴的使用寿命。实际上在水煤浆加压气化工艺技术中,烧嘴的损坏率最高,将扩口砖的开口变大后,防止窝火的现象出现,减少对烧嘴的侵害,提高了烧嘴的使用效率。

2.2.3 对水煤浆气化工艺技术的优化

水煤浆加压气化工艺技术措施的优化,经过现场的实践,国产化的程度有所提高。降低了气化装置的购置和维修成本,从设备的角度节约了生产成本。对水煤浆的质量进行控制和管理,优选合适的原煤,对其中的灰分进行处理,减少灰分对气化的不利影响。

优化水煤浆加压气化工艺流程,采取激冷流程,工艺设备最简单,生产出的粗煤气中具有较高的水气比,对合成氨工业生产提供原料。而废锅流程的应用,能够将副产品的蒸汽作为发电的原料使用。废锅激冷流程的应用,可以将一氧化碳部分转化,能够满足甲醇的生产工艺技术的要求。依据化工生产现场的实际情况,优选合适的水煤浆气化工艺流程,通过流程的设计,优选合适的生产设备,不断提高水煤浆气化的效率。

水煤浆制备的工艺流程是气化工艺的重要组成部分,从制浆开始,合理组织原料煤的转化,使其形成高浓度的水煤浆,满足后续气化工艺的要求。制浆系统中经过对原料煤的水洗、研磨后,与一定的水混合形成水煤浆,再经过过滤等方式,保证水煤浆的粒度符合工艺的要求,需要添加剂的支撑,提高每种的成浆效果,达到水煤浆气化工艺的技术要求。

经过粗煤气系统的运行,然后如果漏斗进行筛选,将粗煤气洗涤,对烧嘴进行冷却处理,延长气化炉烧嘴的使用寿命。经过闪蒸和水处理,对水煤浆气化工艺技术的尾气进行分离处理,使其达到环保的技术要求。

为了防止水煤浆管线的堵塞,合理控制水煤浆体系的粒度,避免大的颗粒进入到水煤浆系统,而堵塞管路,引起设备的研制磨损,降低生产的效率,增加了设备的维修费用,使水煤浆气化工艺的生产成本增加。而对于单喷嘴的气化炉设计,优先考虑的是热膨胀的问题,需要合理设计管线的直径,防止热膨胀对管线造成危害,引起管线的泄漏,影响的气化工艺的顺利进行。

在水煤浆气化工艺流程中,对于黑水管线的设计和管理非常重要,避免过多的弯头引起流体流通不畅,导致生产工艺堵塞,影响到水煤浆气化的正常进行。对水煤浆气化工艺技术进行优化设计,从水煤浆的制备开始,每个环节都需要提高水煤浆的性能,保证密闭的工艺流程,促进加压气化的顺利进行。优选合适的水煤浆气化设备,并对设备进行维护保养,保证各种设备正常运行,才能达到预期的生产效果,得到粗合成气经过闪蒸分离处理,得到需要的产品气。并对生产工艺的尾气进行处理,避免直接排放到大气中,而污染环境。

3 结论

通过对水煤浆加压气化工艺技术的探讨,解决了水煤浆加压气化的问题。通过对影响水煤浆气化的因素分析,强化水煤浆的制备,作为气化工艺的基础,使制备的水煤浆颗粒均匀,以免造成生产工艺管线的堵塞,而影响到气化工艺的顺利进行。在水煤浆气化工艺中,必须采取有效的技术措施,解决影响气化效率的因素,不断提高水煤浆加压气化的生产效率,得到更多水煤气产品,提高产品的质量标准,满足石化企业生产的需要。

[1] 张 蕾 .论煤 的适 应性对水煤浆加压气化工 艺的 影响 [J].化工管理,2015,(25):208-208.

[2] 刘鑫,朱玉琴 .刍议德士古水煤浆加压气化废热锅炉流程的探究 [J].中小企业管理与科技,2017,(3):179-180.

[3] 刘远园,马少龙,秦敏建 .德士古水煤浆加压气化技术存在问题探析 [J].化工管理,2016,(21).

Discussion on Optimization of Pressurized Gasification Technology for Coal-Water Slurry

Liang Yan-hui

The application of coal-water slurry pressurized gasification technology can produce various organic and inorganic products such as synthetic ammonia,methanol,hydrogen,carbon monoxide and so on.Through the continuous optimization of coalwater slurry pressurized gasif i cation technology,multi-slurry technology and the opposing nozzle coal-water slurry pressure technology to improve the operation eff i ciency of coal gasif i cation device,and further promote the development of coal chemical production.

coal water slurry ;pressurized gasif i cation ;process technology

TQ546

:B

:1003–6490(2017)07–0013–02

2017–05–22

梁彦辉(1967—),男,陕西咸阳人,工程师,主要从事煤化工方面工作。

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