恩德粉煤气化炉的气化工艺及应用

作者:九州体育 发布时间:2020-07-18 14:02

  恩德粉煤气化炉的气化工艺及应用_能源/化工_工程科技_专业资料。一堆工科的技术资料希望对大家有用

  第 2 卷第 4 8 期 20 07年 8 月 化学工业与工程技术 Vo. N . l2 o 4 8 Junl hmcl u r or o Ce i Idsy&E gne n a f a n t ni r g ei Au . 2 0 R, 7 0 恩德粉煤气化炉的气化工艺及应用 方 月 兰 , 阿彪 林 ( 华北电力大学 能源与动力工程学院, 河北 保定 010) 703 摘要: 煤气化技术对于促进煤炭的综合利用、 改善当前资源紧缺状况并减少环境污染具有重要的意 义。对恩德粉煤气化炉的特点和气化工艺流程、 工艺操作进行了分析, 并以景德镇市焦化煤气总厂应用 恩德粉煤气化炉实现煤气化的工程实例, 分析了恩德粉煤气化技术的运行指标和投资效益。 关键词: 煤气化; 恩德气化炉; 气化工艺; 工程应用 中图分类号: Q 4 文献标识码: 文章编号:06 70 (070 - 004 T 56 A 10 一 9620)4 3 - 0 0 Po sad lao o Ed'c lfao f nc r e n apc i f e o g ic i u a c s p itn n s a itn e a s r (col nrydw rgnei , Sho o E eg a P e E ier g f n o n n N r C i Eetcw r i r t, dn 703 C i ) oi 0 10 , h a ot h a c iP e Un es y B h n l r o v i a g n F n Y e n L nio a g l , i A a ua b A s at olic i h ipr n s ic c f rm t g cm r ni ui t n C a gsi t ns ot tn i ne po oi te pees ela o o b r ; a fao a m a i fa o tc g r n h o h v ti i f z ca,m rv g sut nee y r g ad ui te i n et pl t n T etr , ol ipoi te a o o nr sot e r c g ev om na o ui . f ue n h i i f g h a n e n h n r t d ll o h e s a p c s ad naoe tnh Ed'c lfao f nca aa z , t i J g r e fw thil ao ot ne o gsitn a r nle ad n i - o s l n e c pri f o c e s a c i u e a i r e y d n a g k n dze Ck- e P naea p ,oe tne adcny ne c lfao t ho - e n e vn txm l t pri i x eiecoEd' o gsitn nl h o o l s e h a e ao n n f i d f f s a c i e o a i c g aeo l e. y a aa zd r l ny s Kyd:lfao;e o gsitn a Cagsitn nl y A pc Cagsitn Ed'c lfao f nc;lfao t ho g; l - ewr o a c i n s a c i u e o a ci e o os i a i r i c pi a t n poet i o rjc o f 我国具有丰富的煤炭资源, 但主要是通过直接 燃烧从煤炭中获取能量, 这种能源利用方式造成了 资源大量浪费和环境污染问题。随着能源紧缺及环 境污染问题的日渐突出, 研究煤炭气化技术, 对于促 进能源的综合利用、 改善当前资源紧缺状况并减少 低, 可显著降低煤气的生产成本。 c煤气净化系统简单。由于流化床的温度高 ) (0 ^90 , 90 5 0)且分布均匀, C 原料煤中的挥发分受 热迅速分解 , 且热裂解较完全, 焦油及油渣的生成量 极少, 故污染较轻; 同时, 因无吹风气的排放, 也无空 气污染 。 环境污染具有重要意义〔-。因此, 11 - 3 煤变气的转化 装置( 煤气化炉) 的研究至关重要。恩德粉煤气化技 术是在温克勒气化炉的基础上, 经过多年实践与改 进形成的具有 自己特点的新型粉煤气化技术, 恩德 粉煤气化炉以其投资低、 能使用褐煤制气的优势受 到广大企业的青睐[ 0 [ 4 1 d操作弹性大、 ) 开停炉方便。气化炉负荷可在 设计负荷的 5 %-15 5 0 %范围内调节, 如需停炉, 可 1 恩德粉煤气化炉的特点[ [ s 1 a气化强度大。由于流化床气 固两相的接触 ) 好, 增强了热传导和热交换, 气化强度大, 直径 5 m 停供氧气( 或富氧空气)煤和蒸汽。由于流化床冷 、 却速度缓慢, 即使在停炉几天后仍可重新启动, 但停 炉期间, 应每天喷人 1 次少量空气, -2 以维持床温。 e运行稳定可靠、 ) 维护工作量少。由于取消了 收稿日期:07 0 - 8 20 - 3 2 作者简介: 方月兰(92 , 吉林公主岭市人, 18-)女, 华北电力大 学能源与动力工程学院硕士研究生, 主要从事高效、 清洁然烧与污 染控制方面的研究。 E mala i 1 1 ) 13 cm - i: o 0 9 6 . ba o 炉的单台煤气产量可超过400 h 0 m/. 0 ' b使用廉价煤料。恩德炉可使用高灰的褐煤、 ) 不粘煤、 弱粘煤和长焰煤等煤料, 特别是褐煤价格较 万方数据 方月兰等 恩德粉煤气化炉的气化工艺及应用 ?3 1 炉蓖, 内衬耐火材料的炉体和可拆卸的喷嘴不需太 多的维护, 其连续运转率可高达 9%以上。 0 f自 自 ) 产蒸汽 给有余。每生产 1 00 煤气 0 m 0 3 可副产 06 a . MP 的蒸汽 55 . 不必再另设锅炉房。 t , 2 恩德粉煤气化炉的工艺 2 1 恩德粉煤 气化 炉的工 艺流程 . 见图 1 , 空气或富氧空气或氧气 水蒸气 中含碳量的质量分数降低到 3 %以下。因煤气 0 (0 ^90 是经旋风分离器和飞灰沉降室后进 90 - ") 5C 入废热锅炉, 可使废热锅炉磨损大为减轻 。离开废 热锅炉的煤气( 20℃) 约 4 进入洗涤冷却塔除尘冷 却, 温度降为 3 ℃后进人湿式电除尘器r; 5 6 . 22 恩德粉煤气化炉的工艺操作 . 22 1 温 度 .. 由气化反应原理可知, 提高反应温度, 能加快反 应速率, 提高煤气中氢和一氧化碳的量 , 降低二氧化 碳和甲烷的量, 有利于煤气产量和质量的提高。但 受燃料灰熔点的限制, 反应温度不宜过高, 否则易结 渣。原料层区温度控制在 90 -5 0 ^90℃、 二次风区温 度控制在 1 ^1 ℃为宜, 00 00 0 - 5 原料层温度波动范 围在 1 5℃左右。 图 1 恩德粉煤气化的工艺流程 恩德粉煤气化炉使用的粉煤粒度为。 - m ^1 m, 0 如图 1 所示, 煤料由备煤工段送至恩德炉的煤仓, 经 煤仓底部的 3 个螺旋加煤机送人炉底锥体段。该工 艺利用流化床气化原理, 以富氧空气( 或氧气) 与过 热蒸汽混合气作为气化剂和流化剂。低压工业氧气 ( 纯度 9 %) 5 在富氧鼓风机吸人管与空气混合, 加压 至 00 MP 的混合气与废热锅炉产生的蒸汽(4 . a 4 20 ℃) 混合, 2路从一次喷嘴和二次喷嘴送人恩德 分 炉, 按煤气组分的要求, 可采用浓度不同的富氧空气 或氧气。气化剂和流化剂在炉内形成密相段和稀相 段, 煤料与气化剂直接接触反应。密相段温度分布 均匀, 反应温度 90 00℃; 5 -1 0 稀相段温度稍高一 些, 以利于煤的高温裂解。 恩德炉的一次喷嘴设在加煤机下方的锥体部 位, 与切线方向成一定的仰角和斜角, 以使人炉煤较 好地流化、 燃烧和发生水煤气反应。大部分较粗颗 粒的煤在炉底锥体段附近形成密相段, 沸腾气化 ; 细 粒煤粉随反应气带出密相段, 在上部形成稀相区, 并 在此处与二次喷嘴喷人的二次风发生气化反应。 煤粉夹带的杂质及反应后团聚的灰渣落人炉 底, 经螺旋出渣机排人渣仓, 再经短皮带送到临时储 渣场, 灰渣约占总灰量的 4 %。未反应的细煤粉由 0 煤气带出炉外, 在旋风分离器中分离出的较粗颗粒 自行返回炉底 , 以提高原料煤的利用效率, 可使飞灰 影响原料层温度的因素很多, 如气化剂中氧含 量和蒸汽比例、 加煤量、 煤的性质及床层阻力等。在 操作中, 气化层温度主要根据炉上、 炉下温度, 煤气 中二氧化碳含量等进行判断。炉上和炉下温度同时 下降, 表明燃料层温度下降; 若同时上升 , 表明气化 层温度上升或气化层加厚; 若炉上温度上升、 炉下温 度下降, 表明气化层位置上移; 反之, 表明气化层位 置下移。一般以煤气中的二氧化碳量的变化作为衡 量气化层温度和厚度变化的主要标志。气化层温度 上升或厚度增加, 二氧化碳含量下降; 气化层温度下 降或厚度减小, 二氧化碳含量增加。 当其他条件不变时, 若增加气化剂中的氧浓度, 炉温上升, 能加速二氧化碳还原和水蒸气分解反应, 使煤气中一氧化碳含量增加; 但若只增加氧含量, 不 增加蒸汽, 易造成结渣事故。反之, 当气化剂中氧浓 度不变时, 增加蒸汽比例, 会使反应温度降低, 造成 煤气中二氧化碳含量上升。因此, 应根据反应温度, 及时调节气化剂中氧含量和蒸汽的比例, 以维持系 统 自热平衡, 保证气化过程连续稳定进行。 刚加人炉内的煤温度低, 吸收热量而使炉温降 低。故增加加煤量, 炉温降低; 反之, 炉温升高。在 操作中, 通常采用加、 减煤量的办法控制温度。为避 免炉温突然降低或升高, 应防止加煤量过多或过少, 煤层太薄, 氧气容易透过煤层而引起爆炸事故。若 原料层温度过高, 已发生结渣现象, 应加大蒸汽量, 降低炉温; 或降低生产负荷, 防止事故扩大。若结渣 严重, 车处理。 需停 二次风的温度主要受原料层温度的影响, 当其 他条件不变时, 随原料层温度的升降而升降。其次, 二次风量和氧含量增加, 温度也随之增高。当二次 万方数据 3 2 化学工业与工程技术 20 年第 2 卷第 4 07 s 期 风区温度增高时, 可适当减少吹风量或加人二次蒸 升高[ 。 ” 〕 3 恩德粉煤气化炉的工程应用 3 1 工程概 况 . 汽, 以控制该区温度不超过灰熔点[7 C a . s 222 床层阻力 .. 床层阻力是指气体吹人发生炉后通过煤层时所 产生的压力降, 可用炉底与炉膛的压力差表示。床 层阻力的大小除了与生产负荷等有关外, 主要与煤 层静止时的高度有关。因此, 在操作中虽然无法直 接看到煤层的高度, 但可以根据床层阻力判断煤层 的高度。床层阻力大, 说明煤层厚; 反之, 说明煤 层薄 。 景德镇市焦化煤气总厂有 1 4 孔和1 2 孔 X2 X1 焦炉 2 焦炉煤气主要供给陶瓷工业烧窑和城市 座, 民用。焦炉加热用燃料由 7台 WG型固定床煤气 发生炉供给, 发生炉使用 1 ^ 2 m 3 -5 m的块焦作原 料。因焦炭价高, 致使发生炉煤气的成本居高不下, 直接影响企业的经济效益。现采用恩德粉煤气化装 如果床层阻力过小, 炉内燃料过少, 则容易发生 透氧事故; 若煤层过厚, 则阻力增加, 气化剂流量下 降, 炉温降低, 煤气中二氧化碳和甲烷含量增高。在 置生产的煤气加热焦炉, 01 2 自20 年 月投产至今, 生产情况良好〔] 1 3 考虑到今后的发展, 该装置恩德炉的设计规模 按 1 00/ 考虑, 0 m h 0 3 并预留 1 1 00/ 恩德 座 0 m h 0 3 正常情况下, 原料层的高度为 15 m 炉上压力 . , -2 不应超过 1. P , 27 k a床层阻力保持在 19 -29 4 . .4 6 k a 二 次 风 压 力 应 比 炉 内 压 力 高 19 P, . 6 炉。产品煤气的低位发热值大于 41 M / 3 含 . Jm , 8 尘量小于 3 m / 3温度 3^4 `。干煤气组成 0 m , g 5 -0 C ( 体积分数) C 2 0 ̄. c 1. : 0 90o %, 9Oo . 10 0 o o 2. %, , 0 0 20 C 20 00 H 1.  ̄1. %, H . % ̄30 0 0 4 ., o 29 k a 7 . P[ 。 4 " 223 一次风量 .. 从流化床气化炉底进人的气化剂称为一次人 气。一次吹人的气量太小, 粉煤在炉内不能很好流 化, 且易在炉底粘结成块, 使流化操作条件恶化。吹 人气量的大小还与炉温有一定的关系。吹人气量增 加, 可逐渐提高炉温; 吹人气量减少, 炉温将逐渐 降低 。 224 二次风量 .. 在流化床气化炉中部加人二次风, 主要是为提 高煤的气化效率和煤气质量。因为被煤气带出的煤 粉和煤中有部分来不及在燃料层分解的烃, 可以借 二次风区的高温条件进一步与二次风或煤气进行反 应, 从而使煤气中一氧化碳含量增高, 甲烷含量下 降。二次风量是根据床层上部气流中煤粉和甲烷的 多少、 燃料灰熔点的不同来确定的。气流中煤粉和 N 5.%-5.%, , 01%,2%。 20 6 70 H S 5 0 02 . . 原煤选用河南义马的长焰煤, 各成分的质量分 数 为: 固定 炭 4.8 挥 发 分 3.4 0 灰 分 49%, 05 %, 1.6 水分 89%, 0 55%, . 90 2 5 C时煤的活性 7. 39 %, 1 00℃时为 8., 00℃时为 9.%; 0 79 1 % 5 38 灰熔点 1 0 煤的低位热值 2. Jk 。煤的元素分 20 8 C; 25 M /g 3 析和粒度组成分别见表 1表 2 , E1 1 4 表 1 煤的元素分析 ( 质f分数) % 表 2 煤的粒度组成 煤的粒度/ mm <4 4 ^1 一6 6 -0 >1 0 质量分数, 纬 6 0 2 0 1 7 3 甲烷增加, 应增加二次风量, 使煤的气化反应和甲烷 的转化反应更加完全; 反之, 气流中煤粉和甲烷含量 低, 应适当减少二次风量。若二次风量过大, 反应温 度超过燃料的灰熔点, 炉内将结渣, 甚至烧坏二次风 喷嘴。二次风量一般为总吹风量的20-30", 50 5o ] [ 225 煤气成分 . . 煤气成分主要取决于气化剂组成。以富氧空气 和蒸汽为气化剂时, 其组成既要满足煤气成分需要, 又要能维持系统的自 热平衡。气化剂组成可由物料 和热量衡算求得。若气化剂中氧含量增高, 煤气中 的有效成分( 一氧化碳和氢气) 含量提高, 氮含量降 低; 反之, 氧含量降低, N气中有效成分降低, 氮含量 3 2 工程投资 . 该工程属于技术改造项 目, 即在原有煤气站的 基础上进行技术改造。煤场和贮煤槽利用原有锅炉 房的上煤系统。上煤皮带利用现有发生炉上料设 施, 煤的破碎利用原反击式破碎机。增加了必要的 筛分设备、 除尘设备、 皮带运输机及储槽等, 备煤系 统的投资为 20 8 万元。 煤干燥设备选用直径 22长 1 m的筒式干 . m、 2 燥机, 干燥热源为焦炉烟道废气, 人口温度 20 5* C, 出口温度 10 0  ̄0 煤 中水分的质量分数 由 1 0 1 C, 1 %降到 8 处理能力 1 th 工程费 14万元。 2 %, 2 , / 7 万方数据 方月兰等 恩德粉煤气化炉的气化工艺及应用 3 3 通过对恩德粉煤气化炉的特点和气化工艺流 作控制选用集散控制系统, 工程费90 8 万元。 ‘ 工艺操作的分析, 程、 以及景德镇市焦化煤气总厂的 煤气净化系统利用原设施, 仅增加了 1 台急冷 实际工程项 目的成功改造, 可以得出结论: 恩德粉煤 塔和必要设施。离开废热锅炉的煤气 (2-20 气化技术是符合我国国情的实用技术, 20 4 与国外的粉 煤气化技术相比虽有一定的差距, 但与国内其他粉 ℃, 含尘量 4 gm ) 5 '经急冷塔冷却除尘后, / 进人原 煤气站的半净煤气汇总管, 再经洗涤塔、 电除尘器冷 煤气化技术相比, 该技术成熟可靠, 有长期的生产运 却除尘, 最后经煤气排送机加压, 捕滴器除去水滴后 行经验, 综合经济效益好, 可用于较大规模的生产。 送往焦炉。净化系统除下的灰由循环水冲到原煤气 参考文献 : 站的平流沉淀池, 循环水经凉水架冷却后循环使用。 G oh D S E eg aa s o a eeai p n h s S e nry l i f gnrt n t , . n y s c o o l a 工程投资 36 1 万元 。 ui cagsi t n sl oi f l[] E - s g lfao adi x e c l . n o a c i n odd u e J n i e l 公用工程的供排水、 供电、 压缩空气、 总图运输 eg ,0 , 一 ) 3 5 6 ry 2 6 ( 3 : 4 一3 3 0 2 等均利用原煤气站系统设备, 增加的工艺外线及总 阎维平. 洁净煤发电技术〔 . M]北京: 中国电力出版社, 图部分投资 13 1 万元。工程费总计 1 万元。表 83 6 20. 022 3表 4 、 为该厂的生产运行指标和生产成本估算。 表 3 恩 德 气 化 炉 的 实 际运行 指标 项 目 制气系统的设备制造、 工艺安装、 生产调试均由恩德 公司承担, 主要设备包括气化炉、 螺旋加煤机、 螺旋 出灰机、 旋风分离器、 废热锅炉及中控室等; 生产操 由表 4 可计算出煤气成本为 002 m , .8 元/ ' m 4 结 语 王同章. 煤炭气化原理与设备[ ]北京: M. 机械工业出版 社 ,20 . 0 18 实际运行 指标 范围 46 ^ 44 24 - 60 较好指标 Luui,n Y nt ,Y ,a T e oy i S q Wag g o L u e l hr d- h n o a i t . m nmc i r muyt c e m n t nf m t n a ieui i s d o r e et s r ao ql u t b f l a e r o i a dr g e r n ca gsi t nJ.e Poes ui udr o d lic i [] F l cs n n g u o a fao u r - i T cnl y20 ,2 :0 -5 n eho g ,6 ()29 2 g o 0 1 煤气热值(Jm ' k/ -) 煤耗量(/ -) ( m , g 蒸汽耗量(/ ' gm ) 空气耗量( ' ' m / -) m 4 7 5 8 2 4 9 3 2 3 2 7 . 2 2 7 204 24 7.- 7 4 . ^- 8 6 8 9 0 7 ^- . 5 .2 07 40 40 0- 8 30 40 0 ^- 0 7 . 4 2 1 7 0 7 3 . 2 074 .2 许清波. 恩德粉煤气化炉运行总结[ 中氮肥, 04 月. 20 , ( ) 一2 7 :0 3 2 自 产蒸汽(/ -) gm ' 外供蒸汽(/ -) gm ' 碳转化率 , % 4 0 2 3 40 3 0 3 6 3 2 9 4 9 5 许清波. 恩德粉煤气化炉灰渣再利用分析[] 中氮肥, J. 2 0 ,3 :1 - 2 0 5 ( )3 ^ 3 8-9 5 6 7 ^- 7 3 7 8 ^- 5 0 8 气化效率, % 热效率 , % 7 4 7 3 8 2 8 2 王俞. 恩德粉煤气化炉在双甲工艺合成氨系统应用的技 术经济分析[ . J 化学工程师.06()4-4 ] 20 ,7: 5 7 吴枫, 阎文艳, 阎承信. 煤气化炉的效率及组合应用的探 讨[]煤化T,05()3 - J. 20 ,8 :^5 张军锋, 田欣伟, 王晓刚等. 新型煤气化炉内温度场影响 表 4 生产成本估算 项 目 小时产( 量 耗) 年产( 量 耗) 80 14 7 X m' 6 0 单价/ 年总价/ 元 万元 , 月 ‘ n U C U ‘ 任 』』 因素研究〔]煤炭转化, 0,4:6- J. 2 6()1^1 0 9 杨 向忠. 谈煤 炭气 化技 术及其发 展 [] 陕 西煤 炭, J. 2 0 ,) 1 ^ 1 0 4 ( :5 -7 2 煤气产量 煤 电 14 Xm 1 a 0 27 2t . 2 8 7 2 2 . 3 t 任 J pl 53 7 8 . 7 口 10 h 7k W" 1 0 t 0 07 4t . 190 " 4 2 k h 8 0 W 8 6 0 7 0 t 0 6 2 4 4 . 8 t : 7. 6 44 3. 4 50 4 . 21 4 7 2 5 0 ‘ 怪 J Q } 二 汪寿建. 洁净煤气化技术浅析【]化工设计,031 J. 20 ,3 ( ) 1 一1 5 :2 6 水 蒸汽 工资及附加 6 5 1 0 0 0 强军锋, 田欣伟, 王晓刚等. 煤的新型气化技术 与多联产 1 3 6人 0 维修管理费 折旧费 小计 外供蒸汽 山 , 理论[]煤炭学报,05()9-9 J. 20 ,3 :3 5 张绍盾, 周永顺. 恩德粉煤气化炉的设计与应用「]燃 J. 料与化T04()2 ^2 , 0 ,5 :1-4 2 李英华. 煤质分析应用技术指南〔 . M]北京: 中国标准出 版社 ,1 9. 1 991 八 U 宁 J }. 曰 : 任 立 .卫 1 4 门 ‘ 32 t . 6 叮 ‘ 户 卜狱 二 J 』』 d 内 了 . 心 U 人 t 户‘ U 氏 J 几 工X U J 』』 几卜 U 山 , 山 , 山 , 翔 遴 甲 保 护 环 境 造福 人 类 谧 斤 ‘ 甲 咚 矛多矛 补 备多多备多多多于多矛多多多矛多多多多多多多参多多多多多多多承多多芬多多多多多多多多才 万方数据


九州体育
© 2013 北京格林吉能源科技有限公司.版权所有