水煤浆加压气化装置的技术改进

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1、水煤浆加压气化装置的技术改进郑宝祥程光旭国蓉(西安交通大学环境与化工学院，陕西西安,)2005-01-16   水煤浆加压气化工艺是美国德士古公司在重油气化工艺的基础上开发的具有代表性的第2代气化技术。因其煤种适应性广，生产连续性强，热量回收合理，可以高压运行，单炉生产能力大，压缩功耗及能耗低，环境污染少等优点倍受世界各富煤国的青睐。   本文主要总结渭河煤化工集团有限责任公司水煤浆加压气化装置的运行状况及技术改进措施，研究和分析影响装置稳定运行的主要因素，对拟建、在建装置在工艺选择、工程设计、项目建设和操作运行都会有较好的借鉴作用。1

2、装置流程介绍1.1 流程介绍      原煤经煤称重给料器送入磨煤机。助溶剂通过石灰石给料机、石灰石螺旋输送机送入磨机中，以改善煤浆中灰渣的流动性。添加剂经计量泵送入磨机，以改善煤浆的流动性。水经计量送入磨机中。这些物料在磨机中通过磨棒的研磨，再通过滚筒筛滤去大颗粒后，煤浆进入磨机出口槽，最后合格煤浆经磨机出口槽泵送入大煤浆槽。   煤浆槽中的煤浆经高压煤浆给料泵送入气化炉顶部的德士古烧嘴，空分工段来的高压氧经缓冲后进入烧嘴的中心管和外环隙。在炉膛的高温条件下，煤浆与氧气在气化炉燃烧室内发生部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2、H2O

3、(汽)为主要成分的粗合成气。该合成气经激冷室冷却洗涤后，再经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，经碳洗塔下部(侵入式)、上部(冲击式塔盘)洗涤后，干净的工艺气送入变换工号。激冷室的粗渣经破渣机破碎后送入锁渣罐，锁渣罐卸压排出的渣经捞渣机送至汽车，拉出厂外，碳洗塔及激冷室排放的黑水送入灰水处理工号。   从气化炉和碳洗塔来的黑水进入高压闪蒸罐，高压闪蒸罐顶部气体送灰水加热器冷凝，底部分离出的固体和液体送入低压闪蒸罐。低压闪蒸罐顶部闪蒸气送往碳洗塔给料槽，底部排出的固体和液体送进真空闪蒸上塔。真空闪蒸上塔顶部闪蒸气去高位真空冷凝器，上塔底部的液体和夹带的

4、固体进入下塔。真空闪蒸下塔顶部闪蒸气去低温真空冷凝器，底部的固体和液体经泵加压与絮凝剂混合后进入沉淀池。沉淀池顶部的清水循环使用，底部的灰浆送入框板式压滤机。1.2 流程特点  1)选用棒磨机   在煤浆制备中，磨煤机分为球磨机和棒磨机两种。国内主要采用球磨机，但球磨机功率大，操作难，要经常加钢球。选用棒磨机，体积小，能耗低，处理量大，磨制的煤浆中超尺寸粒子较少，粒度分布合理，且操作方便。 2)四级闪蒸的灰水处理系统   四级闪蒸较两极闪蒸多了两级真空闪蒸，真空应达－51.7kPa。灰水中溶解气在此压力下基本上可以全部闪蒸出，降低了循环

5、使用的灰水对管道及设备造成腐蚀的危险，而在其他的两级和三级正压闪蒸塔中，由于经闪蒸后的灰水温度高，所以循环回锁斗的灰水必须用换热器冷却降温，增加了换热器被堵而造成的维修工作。   3)采用框板式压滤机   在水煤浆加压气化工艺中，灰浆过滤采用两种类型的过滤机，一种是框板式压滤机，一种是转筒式压滤机。转筒式压滤机体积庞大而过滤面积小，且过滤程度不够充分，即滤饼湿含量高。框板式压滤机则构造简单，过滤面积大占地省，且过滤充分，滤饼湿含量较低。   4)6.5MPa气化   采用6.5MPa与低压(2.6，4.0MPa)比较，操作能力大幅增加。

6、一台6.5MPa的气化炉产气量相当于4.0MPa的1.8倍。因此，在同样产气量下，它占地少，所用的系列少，备件少，操作维护工作量减少，操作人员减少。另外，整个系统设备体积减少，设备投资基本相当。2装置运行情况   引进美国德士古公司PDP，由日本宇部兴产和化工部第六设计院完成工程设计。设计以陕西黄陵煤为原料，选用6.5MPa气化工艺。气化炉两开一备，单炉投煤量650t／d，产气(CO+H2)量43000m3/h，以满足后工序制备合成氨的需要。   装置自1996年2月23日第一次化工投料试车至今，运行情况良好，单炉生产能力达到设计值。基

7、本实现长周期稳定运行(单炉最长连续运行达51d)，2003年装置连续运行189d。2.1  装置运行与设计工况比较   装置原设计用黄陵煤，但由于煤灰熔点高，灰分高，难以稳定运行，1997年7月改为甘肃华亭煤。煤种与设计差别大，煤质数据及运行数值比较如表1、表2。    从表1、表2数据可知，虽然煤质与原设计差别很大，煤浆入炉量增加，但能满足后工序用气量的要求。说明该装置适应性强，操作弹性大。    2.2 炉砖使用情况   耐火砖质量差或筑炉质量差会导致炉壁超温，尤其是拱顶的筑炉要求很高，过去出现过许多次拱顶超温，被迫停炉处理。耐火砖

8、使用寿命短，炉砖更换频繁，不但给工厂造成损失，而且更换、养护、升温时间长达1个月，没有备炉，给生产运行带来很大压力。气化炉两开一备，最初耐火砖使用寿命仅为2000～4000h，因多次出现拱顶超温，导致气化炉