煤气化发电与甲醇联产工程项目建设和运行总结

煤气化发电与甲醇联产工程项目建设和运行总结第5期(总第132期)2007年l0月煤化工CoalChemicalIndustryNo.5(TotMNo.132)OCt.2007煤气化发电与甲醇联产工程项目建设和运行总结张彦孙永奎(兖矿国泰化工有限公司,滕州277527)摘要介绍了煤气化发电与甲醇联产系统空分,气化,净化,甲醇合成,燃气发电等的技术方案,讨论,分析了四喷嘴对置式新型水煤浆气化炉的性能与技术特点;并对气化炉在原始开车过程中出现的双炉拱顶超温现象进行了分析,通过调整烧嘴结构,优化操作,大大提升了拱顶耐火砖的使用寿命.运行稳定后,气化炉中合成气有效成分84.9%,碳转化率98%99%,渣中可燃物5%15%,吨甲醇耗煤1.35t,热电偶平均使用寿命2个月.关键词煤气化甲醇发电多喷嘴对置气化炉文章编号:1005-9598(2007)一05-000904中图分类号:TQ54文献标识码:B兖矿国泰化工有限公司日处理1000t煤多喷嘴对置式新型水煤浆气化炉配套24万t甲醇,80Mw燃气发电工程项目.是我国第一个煤气化多联产系统示范工程.该项目气化装置选用了2台操作压力为4.OMPa,日处理1000t煤的多喷嘴对置式新型水煤浆气化炉,总投资为15.6亿元,气化系统投资约2.5亿元,气化装置于2003年5月正式开工建设,2005年7月试车,l0月正式投产.2006年生产甲醇23.4万t,发电2.3亿kW?h.目前整个装置的运行已全面超过设计能力.日生产甲醇达到950t,预计2007年甲醇产量将达到27万t1联产系统工艺技术方案及流程煤气化发电与甲醇联产系统工业示范装置工艺流程示意图见图1.1.1空分装置项目选用1套法液空(杭州)有限公司生产的6.0万Ill.02/h液氧泵内压缩流程空分装置可连续向气化炉提供7MPa,50O00ms/h纯度98%的氧气.空分装置中的空气压缩机,空气增压机采用1台40MW全凝式蒸汽轮机驱动.驱动蒸汽压力为3.8MPa.来自燃气轮机的余热锅炉和燃煤锅炉.该空分装置是我国化收稿日期:20070708作者简介:张彦(1967一),男,1990年毕业于山东大学热能系,高级工程师,长期从事煤化工,热电系统的相关技术工作.工系统中目前投人运行最大的l套空分装置.1.2气化装置项目新上2台日处理lO00t煤多喷嘴对置式新型水煤浆气化炉,由兖矿集团有限公司,华东理工大学及中国天辰化学工程公司共同开发.具有自主知识产权.该技术包括3个关键工序:水煤浆制备工序,多喷嘴对置气化及煤气初步净化工序,含渣水处理工序.气化工艺流程示意图见图2.气化炉的相关参数见表l.1.3净化工艺方案70%的粗合成气首先进行变换,调节合成气的H/C比后.采用国内NHD脱硫脱碳工艺,在3.5MPa压力下,对HS,CO,COS进行选择性吸收后去甲醇合成.30%的粗合成气直接进行脱硫处理后去燃气轮机发电.NHD脱硫所形成的酸性气采用Claus+SCOT硫磺回收技术进行处理,使酸性气中硫的回收率达98%,排放尾气达到环保要求.脱碳系统所需的冷量由氨吸收制冷装置提供.充分利用联产系统产生的低位热能.可以降低系统电耗.1.4甲醇合成装置甲醇合成采用低压气相催化合成装置,未转化合成气由循环压缩机压缩后进人甲醇合成塔循环利用.部分循环气排放后进人燃气轮机发电.1.5燃气发电装置项目发电部分是中热值合成燃料的燃气轮机/蒸汽轮机联合循环系统.来自气化的合成气经有机硫水解槽水解后送人NHD脱硫系统.合成气经脱硫后进人燃气轮机发电,烟道气直接进人余热锅炉产生蒸一10一煤化工2007年第5期图1煤气化发电与甲醇联产系统工业示范装置工艺流程示意图圈2气化工艺流程示意图表1气化炉相关参数万t/a灰水水气化炉数设计负荷设计压力设计气化与仙胃悼水煤浆比氧耗/?.比煤耗/kg煤:/台/t煤?d-/MPa温度/质量分数/%1000m.(CO+H2).1000m.(C0+H2)2l1504.01300兖矿北宿煤-65309535汽,蒸汽并入管网带动蒸汽轮机.2装置初期运行情况2005年10月.6.0万m.02/h空分装置具备运行条件后,B#气化装置正式投入运行.2005年11月,A#气化炉第一次投料.在不降低气化炉操作压力(4.0MPa)的情况下,将停止工作的一对烧嘴通过带压连投,并入气化炉继续工作.2005年12月11日一18日通过了由中国石油和化学工业协会组织的现场168h工业运行考核.新型气化炉配套24万t甲醇装置于2005年10月15日投入运行后很快达到设计负荷,且系统初期运行平稳,到2005年底累计生产甲醇3.2万t.2006年1月中下旬.2台气化炉先后出现因拱顶2007年10月张彦等:煤气化发电与甲醇联产工程项目建设和运行总结一ll一超温而停车的状况,经分析认为,一是烧嘴室离拱顶砖的距离(即气化炉的长径比)选择偏小,燃烧室顶部空间较小,撞击流的上升流股能量未完全释放,上升气流速度过快撞击到顶部耐火砖,造成冲刷;二是烧嘴速度偏高.撞击流上升流股火焰未能完全结束,对拱顶砖造成烧损.在现有气化炉主体结构没有改造的条件下,为了提高拱顶耐火砖寿命,先后4次改变了拱顶耐火砖/预制块的设计,调整了工艺烧嘴的结构.并优化操作,拱顶耐火砖/预制块的寿命已大大提高.气化炉实施技改后运行趋于正常,单台气化炉粗合成气产量达到了13.5万m./h,日产甲醇突破950t.技改后累计运行13400h,其中A#气化炉6300h,B气化炉7lOOh.最长运行周期为68d,工艺烧嘴的连续使用寿命达到85d.B气化炉拱顶耐火砖寿命已突破4O00h.表2气化炉运行情况汇总停车时间运行情况停车原因运行时间系统2006041915:53单炉运行.气化炉压力控制在3.8MPa燃机不具备条件,气化炉手动停车789h200606060:00气化双炉运行,气化炉压力3.20Pa系统大修,计划停车1168hz006埘嗡s0笺器誓艨空分跳车s6h200610229:50双炉/单炉运行,气化炉压力3.5MPa计划停车,更换拱顶耐火砖972h20061卜160:00双炉/单炉运行,气化炉压力3.6MPa系统大修1632h200702142:25双炉/单炉运行,使用混煤气化炉A系统停车.更换拱顶耐火砖744h3气化炉关键设备使用情况3.1耐火砖拱顶砖:寿命>4O00h:简体砖:A炉已达8O00h,B炉已达9O00h,蚀损量约20mm,预计寿命将突破15O00h.3.2工艺烧嘴平均使用寿命>2个月:最长使用83d.拆检发现.仍可运行1个月左右.4新型水煤浆气化炉运行小结现2台多喷嘴对置式新型水煤浆气化炉运行稳定,2007年1月4月累计生产甲醇9.95万t.通过运行发现该气化炉有以下优点:?合成气中有效气成分(CO+tt)高.多喷嘴对置式水煤浆气化炉的有效气成分达到84.9%.比单喷嘴水煤浆气化炉高2%3%.?碳转化率高.多喷嘴对置式水煤浆气化炉碳转化率达到98%99%,从渣中可燃物得到验证,单喷嘴水煤浆气化炉的渣中可燃物一般在25%40%.而多喷嘴对置式水煤浆气化炉的渣中可燃物一般为5%15%,平均低于10%.?消耗低.兖矿国泰化工有限公司使用多喷嘴对置式水煤浆气化炉吨甲醇耗煤1.35t.而使用单喷嘴水煤浆气化炉的兖矿鲁南化肥厂吨甲醇耗煤1.45t,每吨甲醇可节约0.it煤.?多喷嘴对置式水煤浆气化炉更适合大型化.单喷嘴水煤浆气化炉只有一只工艺喷嘴,提高气化负荷受限制,加大烧嘴间隙影响雾化效果.日处理1500t煤单喷嘴水煤浆气化炉煤浆浓度在59%时,气体成分不到80%,渣中可燃物在25%以上.?带压连投.多喷嘴对置式水煤浆气化炉一对烧嘴跳车(非烧嘴自身因素跳车),另外一对烧嘴可维持后系统生产,跳车烧嘴可进行带压连投.而单喷嘴水煤浆气化炉因为只有一只工艺喷嘴,当出现跳车时该台气化炉需从系统中退出.若系统只有一台气化炉运行时,还会造成整个系统的停车,开,停车损失较大.?长寿命的高温热偶.多喷嘴对置式水煤浆气化炉由于其流场和单喷嘴水煤浆气化炉有很大区别,决定了高温热偶寿命长,在使用的热偶中平均寿命一般2个月.?气体净化处理及含渣水处理工艺先进,带灰带水的现象基本消除.多喷嘴对置式水煤浆气化装置已经运行了近2年时间,虽然在运行初期遇到了一些问题,但是通过技术人员的攻关问题基本得到解决.目前,该气化装置处于良好的运行状态,工艺指标先进,系统运行安煤化工2007年第5期全稳定,操作控制手段先进灵活,取得了较好的经济效益.5最新进展目前.兖矿国泰化工有限公司正在新上1套多喷嘴对置式新型水煤浆气化炉系统.新上的气化炉在A,气化炉烧嘴室离拱顶距离的基础上.增大了燃烧室顶部空间.该套气化系统2007年8月投入使用.预计新上的第3台气化炉投入运行后.拱顶耐火砖的使用寿命将达到8O00h以上.整个生产运行将更加优化.IntroductiontotheConstructionandOperationofaCoalWaterSlurryGasifierWithOpposedMulti-burnerZhangYanandSunYongkui(YankuangCathayChemicalsCo.,Ltd.,Tengzhou277527)AbstractThedesign,constructionandtrialstartupproceduresofthenewtypecoalwaterslurrygasifierwithopposed4-burnerwasintroducedindetml,andtheperformanceandtechnicalfeaturesofthiskindofgasifierwasdiscussedandanalyzed.Theovertemperatureproblematthetopoftheduelgasifierwhichoccurredattheinitialstartupperiodwasanalyzed.Thelifetimeofthefirebricksatthetopofthegasifierwasmuchextendedthroughreadjustingtheburnerstructureandoptimizingtheoperation.Aftertheoperationbecomesstable,the84.9%efficientcompositioninthesyngas,the98%一99%carbonconversionrate.5%一15%combustiblesintheslagandthe1.35tcoalconsumptionforproducingpertonofmethanolwererealizedandthe,averagelifetimeofthethermalcoupleisaslongastwomonthsorevenlonger.Keywordscoalgasification,methanol,generation,multiproductsproduction,opposedmulti-burners?简讯?近期国内化肥行业主要在建工程项目序号.工程项目内容工程建设单位项目进度及情况说明1氮肥35万t/a合成氨,6o万t/a尿素四川美丰化工股份有限公司篓嘉凳,2o07年2o1o年260万t/a合成氨,104万t/a尿素内蒙古自治区在建中.2008年建成310万t/a硝酸装置山东海力化工有限公司施工图设计,2007年8月完成4甲醇,10万t/a二甲醚等项目宁夏宝塔石化集团2007年7月开工.建设期8个月5二甲醚2.万t/a甲醇等煤化工项目中阳县桃园腾阳集团公司惹产,6300万t/a二甲醚项目中天合创能源有限公司总投资430亿元715万t/a二甲醚项目云南解化集团有限公司已开工.2008年建成820万t/a甲醇项目江苏恒盛化肥有限公司已开工920万t/a甲醇,10万t/a二甲醚山西兰化清洁能源有限公司已开工1025万t/a焦炉气制甲醇开滦精煤有限公司2007年建成1120万t/a甲醇等项目陕西延长石油(集团)公司施工图设计阶段1240万t/a甲醇装置工程广西鹿寨化肥有限公司施工图设计,2007年10月完成