多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计介绍.doc

多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计介绍孙铭绪(中国天辰化学工程公司) 日期：2008-10-200  前言    进入新的世纪以来，世界能源状况对我们国家的建设产生了重大影响，国家的能源安全、经济的快速发展、我国资源的基本构成等因素，使煤炭的综合利用以及煤化工事业受到了广泛的关注，同时也促成了空前规模的煤化工建设热潮，来自方方面面的投资正使煤化工以前所未有的速度发展。该领域的装置规模、技术水平都有了整体的提升，新技术开发、装备制造能力以及生产管理水平也取得了可喜的进步。随着一批大型煤化工装置陆续投产，人们在探询各种技术路线优劣时也能够更客观冷静，在总结和比选各种技术的特点时，也增加了几分把握。如果说这些投产的装置在当初建设时还算大型的话，现在看来这只是进入更大规模装置建设的起点，也是国有大型煤炭、电力和石化企业进入煤化工领域的试水之举。特别是“十一五”期间，国家对能源的消耗和废弃物的减排提出了明确的定量要求，由于煤气化对此举足轻重的影响而必将更加引人注目。可以肯定地说，煤制油、煤制烯烃必将催生更大规模的煤化工装置。煤气化技术作为煤化工装置的龙头自始至终是人们探索和争论的焦点，选择何种煤气化技术也是投资者在决策时最需要慎重考虑和把握的，实践也证明选择是否适合自己的煤气化技术对煤化工项目是至关重要的。现以多年来参与水煤浆气化工程设计的经历，就多喷嘴对置式水煤浆气化装置工程设计谈一点体会。1  多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺特点    目前己投入生产运行大型煤气化装置，采用水煤浆气化的装置普遍有较高的运转率，水煤浆气化的可靠性已无可争议，以GE(德士古)水煤浆气化技术为代表的单喷嘴水煤浆气化得到了广泛地认同，近年来研发成功的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，也成功实现了在大型装置上的工业化运行。“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点课题新型(多喷嘴对置)水煤浆气化技术开发，进行了中间试验研究，有关部门组织了鉴定和验收。“十五”期间进行了工业性示范装置的建设，由中国天辰化学工程公司负责进行多喷嘴对置式水煤浆气化装置和配套工程的设计，在兖矿国泰化工有限公司进行工程建设，工程列入“十五”期间的国家“863”计划。气化装置设置2台日处理1150t煤、气化压力4.0MPa，以日处理20t煤的中间试验装置为基础进行工程放大。该装置于2005年7月21日一次投料成功，于12月11日至19日进行了现场考核，其生产负荷和技术指标均达到了预定的设讨寸旨标，各项技术经济指标优于国外同类技术，说明工业化放大设计是成功的。我国已拥有自主知识产权的先进煤气化技术，标志着我国现代煤化工技术完全依赖国外技术的时代已经结束。    多喷嘴对置式水煤浆气化技术的化学反应原理与单喷嘴水煤浆气化技术相同，但其过程机理与受限射流反应器的单喷嘴水煤浆气化炉又有很大的不同，多喷嘴对置式水煤浆气化炉采用撞击流技术来强化和促进混合、传质、传热。位于气化炉直筒段上部的4个工艺喷嘴在同一水平面上，相互垂直布置，通过4股射流的撞击可以使反应更充分并显著提高碳转化率。从考核和生产企业总结的数据来看，碳转化率均可提高约12，有效气成分可提高约2，相应的比氧耗降低约7.9，比煤耗降低约2.2。多喷嘴对置式水煤浆气化技术粗煤气初步净化和渣水处理的配置，较好地解决了粗煤气带灰和设备管道结垢堵塞问题。采用复合床洗涤冷却技术液位平稳，减弱了粗煤气的带水带灰现象，通过在混合器与水洗塔之间增设的旋风分离器除去大部分灰渣，降低了进入水洗塔中液相的含固量，从而提高了水洗塔的洗涤效果。蒸发热水塔的设置避免了高压闪蒸换热器结垢堵塞降低设备效率的弊端，同时又可直接加热灰水，提高了热质传递效率。多喷嘴对置式水煤浆气化技术已经得到越来越多的生产者和投资者的认可。2  多喷嘴对置式水煤浆气化技术与GE(德士古)水煤浆气化技术比较    GE水煤浆气化技术已为人们熟知，同为水煤浆气化，多喷嘴对置式水煤浆气化技术同样具有GE水煤浆气化技术在原料要求、排放物环保方面所具有的优势。其差异主要体现在工艺过程、设备配置和技术经济指标方面。为更好地说明该技术的特点，现就这两种技术的异同点进行比较(多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程和GE水煤浆气化技术：工艺流程见图1、2)。1.煤浆泵  2.气化炉  3.混合器  4.旋风分离器  5.水洗塔  6.蒸发热水塔图1  多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程示意图1.煤浆泵2.气化炉  3.文丘里  4.洗涤塔  5.高压闪蒸罐  6.高压闪蒸换热器图2  GE水煤浆气化技术工艺流程示意图      GE水煤气浆化技术与多喷嘴对置式水煤气话比较                                 3  结语    从中试到工业示范装置，多喷嘴对置式水煤浆气化技术成功实现了工程化放大，中国天辰化学工程公司倾其近30年水煤浆气化技术的工程设计经验，架起了这一新技术与实际生产之间畅通的桥梁，在工艺方案、设备和管道布置、设备选型、材料选择、系统控制、安全连锁、开车停车、操作检修、设备维护等方面丰富和完善了本技术，为本技术的成功应用、装置的安全稳定运行奠定坚实的基础。    随着人们对多喷嘴对置式水煤浆气化技术了解不断加深，投资者可以从更广泛的角度来认识这一技术的特点，煤气化技术的发展始终在先进性利可靠性的争论中不断前进，降低消耗利减少排放这一永恒的主题，在经济发展与资源枯竭、环境恶化的矛盾日益突山的今天，其重要性也越来越突出，更多的使用者选用这一煤气化技术，也能促进该技术的不断完善。受资源情况制约，我国煤化工事业迅猛发展的势头短期内不会缓解，煤制油、煤制烯烃已经将传统意义上煤化工和石油化工融为一体，经济规模的门槛还会提高。由于煤气化技术的特殊作用，人们对气化炉大型化的关注和期待还会加强，多喷嘴对置式水煤浆气化技术为准备建设超大型煤化工装置建没者又提供了一个有利的选择。