GE水煤浆气化炉的结构设计特点分析

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1、2009年6月覆散Jun．2009第32卷第3期LargeScaleNitrogenousFertilizerIndustr3Vo1．32No．3GE水煤浆气化炉的结构设计特点分析郑泉杰林亚森王明锋陈怡(上海惠生化工工程有限公司，上海，201203)摘要分析了以水煤浆为原料的GE煤气化工艺气化炉的结构设计特点。该气化炉采用非催化部分氧化法制合成气(c0+H2)，合成气由燃烧室(气化反应室)通过激冷环冷却进入激冷室。气化炉主要由燃烧室、激冷室、耐火衬里、激冷组件及气化烧嘴等部件组成。关键词气化炉结构GE气化技术水煤浆1概述室的合成气温度约250~C左

2、右。粗合成气中的碳煤炭资源在我国一次能源中占70％以上，煤黑在激冷室中大部分被清除，由渣水出口(N1)进化工具有广阔的前景。煤气化产生的合成气(CO入破渣机。+H2)可用于生产合成氨、甲醇、城市煤气、醋酸和发电等，是重要的基本化工原料。目前国外知名的煤气化技术主要有GE(原德士古Texaco)水煤浆气化、壳牌(Shel1)粉煤气化、鲁奇(Lurgi)煤气化等，其中以GE水煤浆和Shell煤粉气化工艺在国内运用最为广泛⋯。惠生(南京)化工有限公司二期合成气工程采用了GE水煤浆气化技术，在一期工程(3台水煤浆气化炉)的基础上，再新增3台水煤浆气化炉，最

3、终达到6台水煤浆气化炉(4开2备)的规模。气化炉是整个装置的关键设备之一，气化炉运行的稳定性及运行周期直接影响到整个装置的运行。文章着重对水煤浆气化炉的结构设计进行分析。2技术特点GE水煤浆气化炉是一种以水煤浆为原料、氧气为气化剂的加压气化技术。水煤浆经原料加压泵加压后与高压氧通过气化炉顶部的气化烧嘴进渣水出口人气化炉(图1)，在燃烧室(气化反应室)内在表图l气化炉示意压6．5MPa、约1400~C条件下水煤浆与氧发生部分气化室的温度大约在1400~C，耐火材料设计氧化反应，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、收稿日期：200902—17。

4、H2S、COS及微量的NH3、HCOOH等气体。从气化作者简介：郑泉杰，男，工程师，1997年毕业于西北大学化工反应室出来的粗合成气直接向下通过下降管进入设备与机械专业，现从事石油化工设备设计工作。联系电话：021．气化炉的激冷室完成合成气的激冷洗涤，出激冷58556789-8647；E—mail：zhengquanjie@wison．eOITI。镅2009年第32卷温度可达1540~C左右。气化炉壳体外壁设有壁温监测系统，反应室内的温度通过伸人到耐火材表1气化炉主要技术参数料内的热电偶来测量，当反应室外壁某区域(0．1ms)温度达到345～370

5、~C时高温报警。因合成气中含有少量的H2s气体，为防止湿H2s腐蚀，气化炉外壁温度不应低于225℃，以避免内壁结露造成露点腐蚀。2．1GE加压水煤浆气化技术特点

6、2]1)水煤浆气化工艺要求原料水煤浆要有良气化炉是在高温、高压临氢条件下进行操作，好的稳定性、流动性，较低的灰熔点及泵易输送气化炉壳体可按压力容器进行设计，并采用国内等。的设计标准和规范。2)气化炉内结构简单，操作性能好，操作弹3．1气化炉承压外壳性大，可靠程度高。3．1．1材料3)高温加压气化，气化效率高，气化采用对于临氢设备，为了防氢腐蚀，均按Nelson曲1300—1500oC的高温

7、，气化压力达6．5MPa。气化线进行选材。因气化炉燃烧室壳体内壁有耐火衬炉能力与压力成正比，气化压力高，反应的速度里保护且为气相空间，氢分压1．7MPa左右，在快，反应物在气化炉内的停留时间长，碳的转化率425℃下选用SA387Grl1CL2(1．25Cr-0．5Mo)材高，增加单台气化炉的生产能力，同时可节省后工料，腐蚀余量取6mm；急冷室为气液两相空间，为序气体压缩功。防止合成气净化后形成酸性介质腐蚀，壳体材料4)碳转化率较高，一般可达90％～93％，灰采用SA387Grl1CL2+316L复合板。考虑到Cr-渣中粗渣含碳量约5％，少量细渣含碳

8、量约25％。Mo钢材料长期处于370～575℃温度下会产生回单位体积产气量大，粗煤气质量好，有效气成分较火脆性，在工程设计中采取以下措施来抑制高，产品气中(CO+H2)可达80％左右。1．25Cr-0．5Mo材料的回火脆性。5)水煤浆进料与干粉进料比较，简化了干粉1)降低Si含量，一般小于0．1％。煤给料及加压煤仓加料的问题，具有安全并容易2)降低杂质元素P、Sn、As、Sb含量，可控制控制的特点，取消了气化前的干燥，节约了能量。P、S含量小于0．010％、0．012％。6)采用半封闭供煤、湿法磨煤以及气流床气3．1．2尺寸公差化，全过程污染轻微，

9、无焦油等污染物，是一种先气化炉内部衬耐火衬里，对于壳体的制造精进、可靠的气化工艺。度要求很高，如外壳的精度达不到要求，则不