常压水煤浆气化炉研发.doc

常压水煤浆气化炉研发

一、煤质的选择
煤质是影响气化过程技术经济指标及能否顺利操作的关键，一种气化方法只有选用合适的煤种才能发挥出效益。常压气化工艺目前还没有煤质方面的资料，因此只有按Texaco气化工艺的选煤标准。
适宜于水煤浆加压气化的是烟煤，而烟煤中最适宜的是长焰煤、气煤等。
1、煤质适应性的主要指标：
煤的反应性、成浆性、灰熔融温度是衡量煤质适应能力的主要指标，同时还应注意到煤灰在还原性气氛下的流动温度和粘温特性。煤质适应性的主要指标如下：
(1)发热量达25.121MJ／kg[一般的烟煤(原煤)都能达到这个要求，精煤更是如此]，越高越好；
(2)灰熔融温度FT在l300℃为宜，过高或过低都不利于气化；
(3)煤中灰量不得高于15%~20％，越低越好；
2、煤质适应性的次要指标
(1)全水份含量越低越好。煤的成浆浓度随着内在水份的含量增大而降低，内在水份低的煤易于制取高浓度水煤浆。随着水煤浆浓度的提高，煤气中有效气体成份增加，气化效率提高，氧气耗量下降，Texaco煤气化原料煤的最高内在水Mad≤8％为宜：
(2)挥发份含量越高，越利于Texaco气化反应，增加煤气产率。优化指标在Vdaf≥37％。
(3)固定碳含量越高越好。
(4)液渣粘度在15~25Pa·s(指灰熔融温度FT状态下渣的粘度)为好，以维持正常的液态排渣。
(5)煤中有害元素硫、氯、砷、磷、汞、氟等含量越低越好。
(6)可磨指数越大煤越易被磨碎，可提高煤磨机的产量，降低电耗。
3、气化工艺对原料煤的其它关键要求
(1)成浆性
煤的成浆性好是指煤制浆浓度高、粘度低及泵送性、流动性、动静状态下的稳定性好。Texaco水煤浆加压气化工艺要求煤浆浓度在60％以上，粘度在1Pa·s左右：成浆性好的煤能被制成高浓度煤浆，能提高气化效率并保证气化装置在满负荷下生产，且泵送性好，氧耗低，不用或减少添加剂用量。尤其是添加木质素磺酸钠等添加剂，费用更高，这必须在气化效率和产品效益之间进行权衡。
(2)反应活性(碳转化率)
反应活性高的煤可在适宜的气化炉温度下获得较高的碳转化率，这将在不影响耐火衬里寿命的前提下提高系统效率，减少需处理的固体物(飞灰)。由于煤粒在气化炉内的反应时间一般为5~8s，这就要求有很快的反应速度才能达到较高的碳转化率。由于反应温度受耐火材料使用寿命、设备材质和运行周期的限制，因此Texaco气化工艺要求原料煤有较高的反应活性，才能使气化反应瞬间完成。此外，煤的粒度对碳的转化率有很大影响，因为煤粒在炉内的停留时间及气固反应的接触面积与颗粒大小的关系非常密切，较大的颗粒离开喷嘴后，在反应区中的停留时间比小颗粒短；另外，比表面积又与颗粒大小成反比，这双重影响的结果必然使小颗粒煤的转化率高于大颗粒：煤粒越小虽有利于煤的转化，但当细粒含量过高时，水煤浆粘度上升，不利于制得高浓度的水煤浆。故对反应性较好的煤种，可适当放宽煤粉的细度。
(3)渣对耐火材料衬里的腐蚀性
腐蚀性渣可导致较高的耐火材料衬里蚀损率，即使是在最佳操作温度下也是如此。耐火砖蚀损率随温度增高而加快。因气化炉耐火材料非常昂贵，所以选择低腐蚀性渣的煤作为气化原料并且在低温下操作，以使耐火材料的蚀损率减到最小，延长气化炉的运行周期。
(4)SGC结垢性
SGC结垢性是指对合成气冷却器的结垢程度：严重的结垢将阻止热传递，降低效率，并在洗涤塔中出现问题，降低气体冷却温差：同时在使用燃气透平的IGCC(IntegratedCoalGasificationCombinedCycle)联合循环发电的厂家，将造成燃气透平严重结垢，降低效率，且引起透平机动平衡改变，被迫停车检修,影响运行周期。
4、对煤质不要求的指标
Texaco煤气化工艺对煤的机械强度、热稳定性及粘结性等指标一般没有特殊要求。
二、试验工艺流程的确定，需检测参数的确定
1、工艺描述：
富氧鼓风常压水煤浆气化炉，将61~65%浓度的水煤浆，通过输浆泵被送至直立式气化炉筒壁顶部，从若干个水煤浆专用喷嘴由上向下喷出，煤浆液流、雾化气流、富氧气流，在喷嘴室内迅速混合喷燃，产生剧烈地气化反应，生成以（一氧化碳+氢）为主体的气体组分。使用的专用水煤浆喷嘴，是采用带水冷壁的内管同心园套筒式喷嘴结构，内通水煤浆、雾化气、富氧气，并以旋转撞击形式快速均混。为克服煤浆粒度细、在炉内的停留时间短、气化反应不完全，拟定采用全密相气流床。整个气化过程是在常压下进行的。所生成的煤气和炉渣从下出口排出，并进入激冷室或余热锅炉。
由于氧比空气重（氧：1.4291kg/标准立方米；空气：1.2931kg/标准立方米）,氧与空气不易均混，因此，必须使氧与空气在特定的装置内均匀混合，否则，会严重影响炉内的气化反应，或因局部氧多而产生过热温度超高，或因局部氧少而形成低温，这对炉内的正