水煤浆水冷壁和耐火砖区别.docx

水煤浆水冷壁型气化炉和水煤浆耐火砖气化炉的比较总说明水煤浆水冷壁气化炉（清华炉）是清华大学在原耐火砖炉型上发展的一种新型气化炉，利用水冷壁代替耐火砖作为保护，首台示范装置于2011年8月22日在山西阳煤丰喜临猗公司一次投料成功，第一次运行创造了单炉安全连续运行140天的好成绩，创造了世界煤气化历史上第一次投料单炉无间断连续稳定安全运行的最长记录。水煤浆耐火砖气化炉具有代表性的是GE公司的气化炉，以下就水煤浆耐火砖气化炉和水煤浆水冷壁气化炉两者的不同进行对比。煤浆制备煤浆制备两者区别不大，清华炉可以采用传统的制浆工艺，也可以采用和国家煤科院水煤浆工程中心合作的双峰级配技术（已经签订战略合作协议），煤浆浓度和传统的制浆工艺相比至少可提高3%以上。气化工段3.1气化炉燃烧室结构的比较3.1.1耐火砖气化炉燃烧室耐火砖气化炉燃烧室（见下图）由外壳和耐火砖组成，在气化炉外壳还安装有表面温度报警系统，当气化炉的耐火砖失效时，可以及时发现气化炉外壁超温情况。气化炉反应室的内部形状是通过耐火砖的砌筑来实现的，在相同外壳直径条件下气化室内径较小。一般耐火砖分为三层。向火面砖：向火面包括工艺烧嘴入口、气化炉拱顶、气化炉侧墙、气化炉锥底和出口。在需要的地方必须使用特殊形状的耐火砖，以使这些层能够紧密结合并保证高的抵抗力。向火面砖要求能自由膨胀，自立于托砖板上，砖与砖之间不能用凹凸台配合。通常采用含Cr2O3≥86%的耐火砖。背衬砖：向火面砖的底层炉衬，紧靠向火面砖的后面，用于支撑拱顶砖的重量，自立于托砖架上。通常采用含Cr2O3≥12%的耐火砖。隔热砖：超级耐用的绝热耐火砖组成的绝热层，用于降低气化炉金属外壳的温度。通常采用含Al2O3≥98%的耐火砖。气化炉锥底砖一般运行4000~5000小时左右更换一次，换砖连同气化炉升降温的时间周期一般为20天；气化炉向火面砖一般运行10000小时左右更换一次，换砖时间连同气化炉升降温的时间周期一般为60天。目前，耐火砖气化炉烧嘴一般运行时间为50~80天左右需更换一次。气化炉激冷室采用下降管、上升管结构。耐火砖气化炉水冷壁气化炉3.1.2水冷壁气化炉燃烧室水冷壁气化炉燃烧室（见上图）由外壳和水冷壁内件两部分组成，气化炉外壳设置有炉壁测温点。气化炉水冷壁分为三部分，分别为主水冷壁、上部盘管和渣口盘管。水冷壁内衬20～30mm的耐火材料，主要成分为SiC。气化炉烧嘴一般运行时间为120天左右需更换一次。气化炉激冷室采用无上升管，下降管喷水结构。3.2水冷壁型清华炉和GE炉的主要对比：（投煤量1500吨/天气化炉）项目GE炉清华炉气化炉内衬耐火砖水冷壁进料方式水煤浆水煤浆气化压力6.5MPaG6.5MPaG燃烧室2135/3200mm(燃烧室/外壳)2400/2800mm(燃烧室/外壳)燃烧室容积25m335m3水冷壁压力高于气化压力0.5MPa气化炉外壳SA387（炉壳设计温度425℃）可以采用14Cr1MoR（炉壳设计温度350℃）气化炉投资采用进口钢材，需要昂贵的耐火砖采用国产钢材，不需耐火砖。单台气化炉投资至少可节省一炉耐火砖的投资气化炉岛投资需要备用炉，投资大不需要备用炉，投资小建设周期进口钢板，周期长国产钢板，周期短单炉运行时间最长6500小时保证8000小时有效气成分由于炉膛容积增大，相同投煤量情况，停留高于耐火砖气化炉水冷壁蒸汽产量≤3t/h开工蒸汽烘炉时开工抽引器需要外接蒸汽不需开工蒸汽气化炉效率耐火砖炉子壁温一般比水冷壁高110℃左右，水冷壁将原耐火砖炉子的散热变成了蒸汽，效率较高维修费用气化炉4000～5000小时更换一次锥底砖，10000小时左右更换一次向火面砖气化炉水冷壁寿命约10年，每年平均可节约费用600万元气化炉启动时间从冷态启动至满负荷需80小时从冷态启动至满负荷3~5小时预热烧嘴需要不需要气化炉主烧嘴三流道烧嘴，结构简单，使用寿命短带点火功能的组合烧嘴，结构较复杂，使用寿命长烧嘴冷却水系统烧嘴冷却水温度43℃左右，存在露点腐蚀、硫腐蚀和应力腐蚀烧嘴冷却水温度275℃以上，烧嘴运行环境较好多台气化炉共用一套独立系统单台气化炉和汽包共用一套锅炉水系统烧嘴冷却水压力低于气化炉压力，轻微泄漏必须马上停车烧嘴冷却水压力高于气化炉压力，轻微泄漏不必马上停车气化炉操作主要看渣口压差、气体成分等判断炉温除渣口压差、气体成分外还可通过蒸汽产量、水冷壁出口温度等判断炉温，便于操作煤种适应性灰熔点≤1350℃灰熔点≤1520℃煤种，适应性强，可降低原料煤采购成本。3.3工艺系统的比较3.3.1气化炉的点火、投料耐火砖气化炉点火和投料采用两个不同的烧嘴，预热烧嘴主要作用是将气化炉温升至800～1000℃，然后再更换工艺烧嘴投料。煤浆的燃烧主要依靠耐火砖的蓄热，投料后，反应历程为脱水分和挥发份→燃烧→气