新型四噴嘴氣化爐技術(shù)的發(fā)展現狀

●32.廣州化工2011年39卷第18期新型四噴嘴氣化爐技術(shù)的發(fā)展現狀鮑衛娜，祝亞榮(兗礦國泰化工有限公司，山東滕州277527)摘要:主要是介紹新型四噴嘴 氣化爐技術(shù)通過(guò)技術(shù)改進(jìn)以及不斷優(yōu)化,現今的運行狀況。首先通過(guò)煤氣化技術(shù)發(fā)展以及與其它煤氣化技術(shù)比較概述了新型四噴嘴氣化爐技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢,然后簡(jiǎn)要介紹了影響新型氣化爐系統長(cháng)周期穩定運行的兩個(gè)關(guān)鍵因素,并分別針對兩個(gè)關(guān)鍵因素燒嘴、耐火磚的改進(jìn)、維護方法,以及通過(guò)優(yōu)化現今使用壽命進(jìn)行了詳細闡述。關(guān)鍵詞:新型氣化爐;燒嘴;耐火磚Present Situation of New Four Nozzle Gasifier Technology DevelopmentBAO Wei-na, ZHU Ya - rong( Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. , Ltd. , Shandong Tengzhou 277527, China)Abstract: The operation status que of new four nozzle gasifier technology through technology improvement and opti-mization was mainly introduced. The technical advantages of the new four nozzle gasifer were outlined through the coalgasification technology development as well as the comparation with other coal gasification technology. Two key factors af-fected the stable and long period operation of the new gasifer system were introduced briefly. The two key factors burner,refractory bricks improvement, maintenance methods, as well as optimization service life nowadys were discussed in de-ail.Key words: new gasifier; burner; refractory bricks裝置,更先進(jìn)的氣化技術(shù),具有生產(chǎn)強度大,原料轉化率高,合成1新型氣化爐發(fā)展 歷程氣有效成分高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)與德士古氣化技術(shù)相180多年來(lái)的煤氣化技術(shù)發(fā)展史,特別是近10多年來(lái)的大比,新型四噴嘴氣化爐技術(shù)比氧耗比德士古低8%,比煤耗比德容量ICCC電站示范與商業(yè)化運行證明,固定床流化床相比,氣士古低2.2% ,有效氣(CO +H2)比德士古高2% ~3% ,碳轉化流床具有較大的煤種與粒度適應性和更優(yōu)良的技術(shù)性能,是煤率比德士古高2% ~3%。且四噴嘴氣化爐負荷調節范圍大,適基大容量高效潔凈、運行可靠的燃氣與合成氣制備裝置的首選應能力強,有利于裝置的大型化,響應了國家大力號召的節能降技術(shù)?，F代氣流床氣化的共同特點(diǎn)是加壓(3.0~6.5 MPa)、高耗,安全環(huán)保的要求。目前國內已有十余家企業(yè)投入運行,并尚溫細粒度,但在煤處理進(jìn)料形態(tài)與方式、實(shí)現混合、爐殼內襯、有多家正在進(jìn)行建設,同時(shí)該技術(shù)已成功走出國門(mén),走向世界,排渣、余熱回收等技術(shù)單元上對策迥異,從而形成不同風(fēng)格的技具有很強的發(fā)展優(yōu)勢"術(shù)流派。其中包括兩種各具特色的技術(shù)流派，一種是以美國 2新型氣化爐運行現狀Texaco技術(shù)為代表的水煤漿氣化技術(shù);另一種是以荷蘭Shell 技術(shù)為代表的干煤粉氣化技術(shù)。兗礦國泰新型氣化爐裝置自投料運行以來(lái),經(jīng)過(guò)六年多的水煤漿氣化技術(shù)在世界范圍內的商業(yè)化市場(chǎng)占有量大,技運行優(yōu)化 ,運行過(guò)程中已達到了各項工藝指標合格系統狀態(tài)穩術(shù)成熟,它因煤漿制備、計量輸送、控制簡(jiǎn)單，安全可靠,操作壓定 ,操作方便易控制的狀態(tài),單爐連續穩定運行可達80多天。力高(可達6.5 MPa)和投資省等技術(shù)特點(diǎn)得到廣泛應用。美國.我們取得了一個(gè)個(gè)不錯成績(jì),也在創(chuàng )造一-個(gè)個(gè) 新的運行記錄,基能源部的近期目標是對現有技術(shù)進(jìn)行完善與提高,在進(jìn)一- 步降本實(shí)現 I對氣化爐運行后期的可控。對早期影響系統長(cháng)周期穩低成本降低風(fēng)險提高效率上下功夫。定運行的兩個(gè)關(guān)鍵因素拱頂耐火磚與工藝燒嘴的使用壽命問(wèn)題我國從20世紀80年代末至今,已引進(jìn)4套Texaco氣化裝也得到較好的解決。置,13臺氣化爐,還有兩套引進(jìn)Texaco氣化裝置處于設計和建2.1 工 藝燒嘴的使用壽命沒(méi)階段。經(jīng)過(guò)10多年摸索與總結,我國在煤氣化技術(shù)方面的研對于水中國煤化工氣化技術(shù)的核心之-。究進(jìn)展較快,在水煤漿及干煤粉加壓技術(shù)方面已有多項具有自對噴嘴設計CNMH北滴徑和分布，合適的.主知識產(chǎn)權的煤氣化技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)或投入工業(yè)運行。霧化角;具有限對的防咱比比，北氏圳建瀆運行;具有較長(cháng)的使由兗礦集團和華東理工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的具有完全自主知識用壽命等。噴嘴的理想工作狀態(tài)是:一方面形成好的霧化效果產(chǎn)權的多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化技術(shù),是突破Texaco氣化(平均滴徑小,滴徑分布好),另-方面形成有利于反應的流場(chǎng)，作者簡(jiǎn)介:鮑衛娜( 1982 -),女,助理工程師，主要從事煤化T研究方向。2011年39卷第18期廣州化工起到良好的混合作用。噴嘴性能好壞直接影響氣化反應結果、(3)通過(guò)多次對氣化爐向火面磚檢查總結,發(fā)現拱頂磚B磚噴嘴自身的使用壽命,關(guān)系到工藝過(guò)程正常穩定運行霧化指標至K磚蝕損過(guò)快為氣化爐的薄弱點(diǎn)。我們對拱頂耐火磚進(jìn)行了的好壞等,其運行狀態(tài)和壽命直接決定著(zhù)裝置能否長(cháng)周期經(jīng)濟重新設計改進(jìn),把拱頂原耐火磚一道子母槽該為兩道,增加一道運行。國泰公司自試車(chē)以來(lái),通過(guò)技術(shù)攻關(guān)不斷對工藝燒嘴進(jìn)磚縫侵蝕的防線(xiàn)。行結構改造,與運行優(yōu)化,燒嘴的使用壽命由最初的不到-個(gè)圖2~3為氣化爐頂部封口磚改進(jìn)前后的結構示意圖。月,到2008年底突破100天,實(shí)現了質(zhì)的飛躍, 10年再次達到150天以上,燒嘴使用壽命比較穩定,基本實(shí)現了可控狀態(tài)。為了延長(cháng)燒嘴使用壽命,燒嘴結構改進(jìn)主要是在向火端面上焊接-塊金屬擋板,以減小氣化爐對燒嘴盤(pán)管頭部的高溫侵A蝕。同時(shí)著(zhù)重從以下兩個(gè)方面下功夫:(1)加強設備維護保養,精心操作精心維護,嚴格控制燒嘴A1維修質(zhì)量,安排專(zhuān)人負責。燒嘴的維修質(zhì)量是確保長(cháng)周期運行的前提,目前氣化爐燒嘴均靠外協(xié)來(lái)進(jìn)行維修,所以車(chē)間與機電B部共同做工作,制定嚴格的檢修方案,提出嚴格的檢修質(zhì)量要求，檢查驗收中出現問(wèn)題追究相關(guān)責任人的責任,不符合質(zhì)量檢驗標準的燒嘴堅決不使用,對燒嘴加強保護,嚴格控制安裝質(zhì)量。圖2改進(jìn)前封口磚(2)工藝操作加強監控,從煤漿質(zhì)量、生產(chǎn)負荷、饒嘴冷卻水等方面全方位監控,嚴格分析煤漿質(zhì)量,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)調整;定期檢查煤漿滾筒篩;嚴格控制裝置負荷,防止因氧氣流速過(guò)低,影響霧化效果同時(shí)損壞燒嘴以及加速燒嘴附近耐火磚的蝕損;確保燒嘴冷卻水供應正常,延長(cháng)燒嘴頭部盤(pán)管的壽命。圈3改進(jìn)后封口磚燒嘴冷卻通過(guò)改造大大延長(cháng)了拱頂耐火磚的使用壽命。拱頂磚的使用壽命是氣化安全穩定運行的關(guān)鍵,是減少開(kāi)停車(chē)頻次、節省維修費用的關(guān)鍵。在技術(shù)改進(jìn)的同時(shí)加強以下幾點(diǎn)來(lái)保證耐火磚的使用壽命:燒嘴水冷腔(1)嚴格控制耐火磚的砌筑質(zhì)量,按照烘爐曲線(xiàn)對耐火磚進(jìn)保護擋板行養護。耐火磚的砌筑質(zhì)量是確保其使用周期的關(guān)鍵,車(chē)間安圖1 保護擋板示意圖排專(zhuān)人負責,從磚的檢驗砌筑、驗收全程跟蹤,分階段檢驗耐火磚的砌筑質(zhì)量,發(fā)現問(wèn)題堅決返工處理;新筑氣化爐耐火襯里,2.2拱頂耐火磚的使用壽命至少自然養護三天,爐內溫度應保持在15 C以上。烘爐過(guò)程,耐火磚的壽命對新型氣化爐工藝至關(guān)重要。前幾年高溫氣嚴格按升溫曲線(xiàn)控制,并繪制實(shí)際升溫曲線(xiàn),進(jìn)行對比?；癄t中,拱頂耐火磚在一個(gè)較短時(shí)間內(4個(gè)月~8個(gè)月)就會(huì )經(jīng)(2)生產(chǎn)運行嚴格按照壓力負荷曲線(xiàn)控制，嚴禁隨意加減負歷嚴重的毀壞。換磚要經(jīng)拆卸、安裝、烘烤和測試溫度等過(guò)程，荷,從而改變氣體流速以及霧化效果,若長(cháng)時(shí)間超負荷運行,困大概要花1個(gè)多月時(shí)間,這將會(huì )影響其他工藝生產(chǎn)。氣流增大,沖蝕必然加劇,爐磚時(shí)時(shí)處于疲勞狀態(tài),壽命必然縮同時(shí)拱頂耐火磚更換費用占整個(gè)裝置維修費用的50%,因矩。加強氣化爐操作溫度控制,爐溫操作-定要穩定,謹防肆意此延長(cháng)拱頂耐火磚使用壽命也是節能降耗、降低成本的重要環(huán)大幅度調整爐溫,爐溫過(guò)高會(huì )加速耐火磚的蝕損和燒嘴盤(pán)管的節。檢修中通過(guò)對耐火磚檢查發(fā)現，拱頂磚減薄速度最快，拱頂損壞。加強對壁溫的監測,發(fā)現隱患及時(shí)處理,確保其安全穩定由三層磚組成,向火面磚,背襯磚,隔熱磚。其中向火面磚厚度長(cháng)周期運行。(3)加強煤質(zhì)監控,煤中灰分含量的增高,將加大系統的渣為200 mm,當向火面磚厚度減薄到原厚度的1/3時(shí),耐火磚達到量,增加熔渣對耐火磚的侵蝕和磨損,直接影響黑水沉降效果,使用壽命,不能繼續使用。后經(jīng)研究設計將拱頂部分三層耐火使系統黑水含固量增高,加重管道、設備、閥門(mén)的磨損,造成結垢磚改為兩層,取消了中間層的背襯磚。改進(jìn)后由向火面磚取代原背襯磚部分,從而增加了向火面磚的厚度,延長(cháng)了拱頂部分耐和堵塞,嚴重時(shí)造成蒸發(fā)熱水塔填料堵塞,閃蒸帶水,影響系統火磚的使用壽命。水循環(huán)正常運行,同樣灰分含量高造成比氧耗、比煤耗相應增同時(shí)對氣化爐頂部封口磚結構形式進(jìn)行改進(jìn):加。煤種灰熔點(diǎn)決中國煤化工點(diǎn)低，操作溫度(1)氣化爐頂部封口磚由原設計的圓柱凸臺型改為圓錐凸相對較低,有利于耐溫度必然要相臺型。對提高,爐內熱輻射iYHCNMH G速度。有時(shí)由(2)對B磚進(jìn)行了加厚,將預熱口尺寸縮小,將預熱口由圓于灰熔點(diǎn)的頻繁波動(dòng)致使氣化爐爐溫波動(dòng),從而造成氣化爐內柱孔改為圓錐孔。改變緊靠B磚的A磚的設計為A1磚,目的是流場(chǎng)的不穩,引起氣化妒內表面熔渣流動(dòng)性能的變化,加速耐火(下轉第48頁(yè))保護B磚?！?8.廣州化工2011年39卷第18期續表Ozawa193. 12173.29Average192. 5641. 69164. 7032. 79可以確定第- -步熱分解為二維擴散(2D)控制機理,符合ja-標題化合物的第二步分解是化學(xué)反應,機理函數積分形式ner方程,表觀(guān)活化能E。= 192.56 kJ/mol,指前因子A=2. I3x g(x)=(1-a)"'-1 和微分形式f(a)=(1 - a)”,表觀(guān)活化能10*s-1 ,g(a)=[1-(1-a)"1],(a)=(1-a)"[1-(1- E.=164. 70 kJ . mol-" ,指前因子A=2.90x10"s~'.a)"]|;第二步熱分解為化學(xué)反應控制機理,符合反應級數方程,表觀(guān)活化能E。=164. 70kJ . mol-' ,指前因子A =2.90 x 1012參考文獻s-' ,g(a)=(1-a)-'-1,J(a)=(1-a)”。[1] G. B. Birell, B. Zaslow. The erystal struture of [ NH,CH2CH2NH, ][CuCl,] [J]. Joumal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1972,4結論34(5):1 751.[2] 郭麗玲,劉韓星.層狀類(lèi)鈣鈦礦結構有機-無(wú)機雜合物的制備在本文中采用了液相合成法合成了層狀鈣鈦礦化合物[J].合成化學(xué)學(xué)報,2008 ,16(1):1 -7.[ NH,CH2CH2 NH3 ][ CuCl, ]的晶體,然后對它的熱穩定性和熱分3] 岳蓓茵,高艷艷.低溫可逆熱致變色材料[ NH,( CH2 )2NH, ]CuCl,解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,通過(guò)實(shí)驗測定、數據演算和理論分析最終[J].廣州化T. ,2011 ,39(1):90 -91.得出如下結論:4] 鄭志鋒,黃元波,蔣劍春,等.核桃殼熱解行為及動(dòng)力學(xué)研究[J].(1)[NH,CH2CH,NH,][CuCl, ]的熱分解分三步。第一步從林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2010,30(2):6 - 10.180.5 C到285.5 C,失去一個(gè)NH,和-一個(gè)HI;第二步從283.0 C5] 庫宗軍,張忠海，肖麗媛.電荷轉移鹽(C,H;N2H)s[ PMo20# ]的到420.5 C,失去一個(gè)CICH2CH2CI 和一個(gè)NH,, 所剩物質(zhì)為合成與熱分解及光致變色反應動(dòng)力學(xué)[].應用化學(xué)學(xué)報,2010，27(2):173 - 177.CuCl;第三步至800 C時(shí)反應結束,化合物完全轉化為CuO。升[6]王學(xué)杰 .游金宗.司他夫定的熱分解機理及動(dòng)力學(xué)[J].應用化學(xué)溫速率的變化對化合物的熱失重有明顯的影響,隨著(zhù)升溫速率學(xué)報,2011 ,28(6) :709 -715.的升高,晶體的起始分解溫度和終止分解溫度均向高溫移動(dòng),最[7] Irahimn E,Cemal C. Synhesis and canceiraion of。metharlule大失重速率溫度也隨之升高。polymer witt side chain ketone and its derivatives[ J]. Joumal of Poly-(2)通過(guò)對[ NH,CH2CH2NH, ][ CuCl, ]晶體熱分解動(dòng)力學(xué)的mer Science ,2011 ,29(1):101 -110.研究,發(fā)現晶體的第一步分解是二維擴散反應,n=2,機理函數[8] 任天寶 馬孝琴,徐桂轉,等.蒸汽爆破玉米秸稈熱解特性 及其動(dòng)力積分形式g(a) =[1-(1 -a)]和微分形式f(x) =(1 -學(xué)分析[J].農業(yè)工程學(xué)報,2011 ,27(s1):32 -36.a)|"[1 -(1-a)"]' ,表觀(guān)活化能E. = 192.56 kJ/mol ,指前因9] 任寧,張建軍,張存英，等.釤-鄰硝基苯甲酸與1,10 -鄰菲咯啉配子A=2. 13x10'9s'。合物的熱分解動(dòng)力學(xué)[J].無(wú)機化學(xué)學(xué)報,2007 ,23(6):1 078 -1 084.(上接第33頁(yè))磚的熱侵蝕速度.導致渣口堵塞等- - 系列影響。因此一般氣化穩定運行 ,實(shí)現了節能降耗安全可靠的要求?，F今新型氣化爐用煤選擇灰熔點(diǎn)小于1 300 C的煤種,并保持其相對穩定。技術(shù)已經(jīng)成為一項比較成熟的氣化技術(shù),在煤氣化領(lǐng)域有很大經(jīng)過(guò)不斷地摸索改進(jìn),現今拱頂耐火磚使用壽命最長(cháng)約的影響 ,為國家發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的潔凈煤技術(shù)做出了突9000多小時(shí),且有望更高。出貢獻。3結語(yǔ)通過(guò)對氣化爐工藝燒嘴與耐火磚的可控性的提高,對裝置[1] 聶成元,李耀,等.氣化操作工[ M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2009:33 -37.的運行優(yōu)化,氣化系統的運行穩定性進(jìn)一步 提高,實(shí)現了長(cháng)周期中國煤化工MHCNMH G