多喷嘴对置式水煤浆气化工艺介绍.pdf

2 0 0 8 年第4 期 童撼晨 舛l技 4 9 多 喷 嘴 对 置 式 水 煤 浆 气 “ t - e． , ． -T - ． 艺 介 绍 李杰 ， 王艾青 ， 郑恒 兖矿 国宏化工有 限责任公司 ， 山东 邹城2 7 3 5 1 2 摘要该文介绍了多喷嘴对置式水煤浆气化技术的主要工艺特点和技术优势， 分析 了多喷嘴对置式水煤浆气化技术现存的问题和发展方 向。 关键词 多喷嘴对置式 气化工 艺发展 中图分类号 7 X 2 5 , 16． 2 文献标识码B Te c h n o l o g i c a l Ad v a n t a g e s a n d De v e l o p me n t o f t h e Co a l wa t e r S l u r r y Ga s i fic a t i o n wi t h Op p o s e d M u l t i bu r n e r n J i e ， Wa n g a i q i n g ， Z h e n g He n g Y a n K u a n g G u o H o n g C h e m i c a l s C o ． ， L i d ， Z o u c h e n g 2 7 3 5 1 2 ， C h i n a Ab s l 删Th i s a r ti c l ei n t r o d u c e sth ema i nt e c h n o l o g i c a l e h a r a c t e r i s t l e a n d a d v a n t a g e s o ft h e c o a l 一w a t e r s l u r r y g a s i fi c a ti o nwi t h o p p o s e d mu l t i ～ b u rne r ．I t a l s o a n a l y z e st h e e x t a n t p r o b l e ms a n dma i n p o i n t d u r i n gt h e d e v e l o p me n t o fth e c o a lw栅s l u r r yt s fi e a t i o nw i t h mu l tib u rne r ． Ke y wo r d s mu l t i b u r n e r ；o v p o ； g a s fi c a t i o n ； d e v e l o p me n t 1 多喷嘴对 置式水煤 浆气化 技术简介 在多喷 嘴对 置式 气化炉 的研究 过 程 中 ， 采 取 了建 立大型冷模装置和小型热模装置相结合的方式进行研 究， 并在计算机上综合并建立数学模型， 最后在中试装 置上验证该 数学模 型 ， 并进 一 步完善 实 验结 论 。实验 过程 中采 用 了激光 多普 勒三 维粒 子 动 态示 踪 分 析 仪 *收稿 日期 2 o 0 80 3 2 6 作者简介 李杰 1 9 7 4一 ， 男 ， 山东省 烟 台人 ， 高 级工 程师 ， 硕士 研 究 生， 化工工 艺专业 华东 理工大学 ， 兖 矿 国宏 化工 有 限责任公 司副 总工程师 。 D u a l P D A 、 热线 风速 仪 等对气 化 炉大 型冷模 装 置 内 的流动和混合过程 进 行 了深入 的 实验测 量 ， 采用 C F D 对气化炉内的流动过程进行 了数字模 拟研 究。通过研 究发现对置式水煤浆气化炉 内部的流场结构分为 射 流区、 撞击区、 撞击流股区、 回流区、 折反流区、 管流区 六个 区域。 2 技 术优势 在水煤浆气化技术领域 中， 有代表性的技术是 G E 美 国通用电器公 司 的单 喷嘴水 煤浆气 化技术 即原 德士古 T E X A C O公司的水煤浆气化 和多喷嘴对置式 截割电机电流互感器输出幅度大， 造成了单片机保护 性停机 。检查 电流互感器 ， 测控制板 插头 3的 1 0 3对 1 0 2 ， 1 0 5 对 1 0 2 ， 结果发现电压为 0 ． 8 V， 其允许输出电 压为 0 ～0 ． 5 V ， 已超出允许电压， 该种现象表明， 电流 互感器 D C U已产生故障， 更换后症状得以解除。 2 电机启动后， 一个方向正常， 另一方向转速很 低。两个方向都有转速， 说明控制板继电器 或 F J 不 可能坏。可能是控制板接线不正 常。检查控制板接 线 ， 用万用表测不正常的方向对应电压端 口的速度给 定 ， 随着电位器的调节， 电压输出无变化 ， 核查接线， 发 现电位器与其 电压输出线的一端线焊接点断开 ， 焊接 完好后 ， 恢复正常。 3 采煤机出现上牵启动困难， 同时伴有上牵操作 失灵 ， 下牵不能正常工作。经观察 ， 发现当按上牵时， 工作闸随即打开， 由于工作面倾角较大 约 2 5 。 ， 这时 上牵转矩还没有建立起来 ， 整个采煤机机身已开始下 滑， 磁阻电动机的角位移传感器齿盘反转造成单片机 判断错误， 出现保护性停机。针对这种情况， 采用中间 逻辑控制方法， 给牵引控制部分增加了延时继电器 时 间为 4 s ， 解决了采煤机下滑问题。 4 出现操作失灵并经常跳 S C保护， 一般来讲跳 s C 保护主要是系统绝缘性能低造成 的， 观察、 检查发 现左操作站面板受潮， 将左操作站打开。拆掉两牵引 电机的引线， 用 2 5 0 0 V摇表对两牵引电机进行绝缘测 量， 测得右牵引电机绕组对地绝缘电阻只有 5 M r 1 ， 将电 机引线和接线柱擦干 ， 再摇测已到 1 5 M f Z 以上， 这时系 统能正常工作。 3 结语 通过长期的实践 ， 对电牵引型采煤机有了一个全 面的认识 ， 对 S R D开 关磁 阻调速 系统有 了进 一 步的了 解， 对开关磁阻型电牵引采煤机的应用和使用过程中 出现的问题有了一套较为完整的处理办法， 为电牵引 采煤机推广使用奠定 了坚实的基础。 维普资讯 互瞧差 斜．技 2 0 0 8 年 第4 期 水煤浆气化技术。 2 ． 1 多喷嘴的雾化优势 使用四个喷嘴向气化炉内供应煤浆， 比使用一个 喷嘴要好得多， 每一个喷嘴供应 的煤浆量相对于同等 处理能力的气化炉来讲仅仅是单喷嘴气化炉喷嘴供应 煤浆量的四分之一。 喷嘴的雾化性能是喷嘴最首要的性能指标。影响 喷嘴雾化性能的主要 因素是喷嘴的结构尺寸， 因为喷 嘴的结构尺寸直接决定了气液两相的接触方式、 接触 时间、 接触面积、 出口液膜的厚度、 射流速度。多喷嘴 的气化炉由于喷嘴的尺寸大幅度的减小 ， 特别是 中环 煤浆通道尺寸的大幅度减小 ， 有利于喷嘴的雾化操作。 另外， 多喷嘴对置式水煤浆气化炉使用的工艺喷 嘴是 自主开发 的新型预膜式喷嘴 ， 与 G E公司的预混式 工艺喷嘴有着 明显 的区别 。G E公 司 的工艺 喷嘴 属于 内外 混结合 式工 艺喷 嘴 ， 喷嘴 的雾 化作用 相 当程 度上 决定于喷嘴内部的预混阶段， 中心喷枪向内的缩进量 比较大 ， 水煤浆走的中环通道的向内缩进量也比较大， 中心枪的氧气和中环通道的煤浆预混后 ， 总体的速度 大大提高， 导致气、 液、 固的三相混合物 以 _爻高的速度 冲击煤浆的出口和外环氧气通道的出口， 因此 G E喷嘴 的磨损速度 比较快 。 多喷嘴对置 式气化 喷嘴的寿命 可 以达到 9 o天 ， 比 G E喷嘴延 长了接近一倍 。 2 ． 2 多喷嘴气化炉的流场结构优势 多喷嘴对置式 气化 炉 内由于有 撞 击 流股 的存 在 ， 增加了气化炉内物流的混合交错的机会， 物料在气化 炉 内的运动轨迹 曲折 和迂 回量 比较大 ， 极大 地强化 了 气化炉内传热和传质过程， 延长了物料在气化炉内停 留时间， 有利于气化反应的进行 ， 促使反应达到平衡状 态， 提高碳的转化率， 提高单位气化炉燃烧室容积的生 产能力 。 多喷嘴对置式气化工艺人炉物料的停留时间密度 分布曲线相对比较平缓一些 ， 而且出峰时间明显比 G E 气化炉晚， 实验检测得到对置式气化炉 的平均停留时 间为 8 ． 6 s ， 高于 G E气化炉的平均停留时间5 6 s 。 2 ． 3 多喷嘴对置式气化炉的运行稳定性优势 多喷嘴对置式 气化炉 有 四个工 艺 喷嘴 ， 多 喷嘴对 置式气化炉具有特别高的稳定性 ， 因为 四喷嘴对置式 气化炉的安全系统是相对的两个喷嘴作为一组， 共用 一 套安全系统， 也就是说 四喷嘴对置式气化炉有两套 安全系统。当一组喷嘴停掉后 ， 另外的一组喷嘴在短 时间内依然可以正常运行， 这就使气化炉的运行稳定 性得到提高。 2 ． 4 多喷嘴对置式气化炉在粗煤气洗涤方面的优势 粗煤气 的洗涤过程是在激冷室内进行的。多喷嘴 对置式新型气化炉的粗煤气冷却室 即激冷室 的结构 与 G E气化炉激冷室的结构有着较大的区别。在 引导 出气化炉的粗煤气进入激冷室液面下的导气管内， 多 喷嘴改变了 G E公司气化炉粗煤气冷却水 激冷水 仅 仅分布在导气管内壁的做法 ， 将激冷水分为两路， 一路 分布在降气管的内壁， 一路以喷淋的形式喷射到导气 管内部的整个空间范围内， 这样就大大增加了激冷水 和出气化炉粗煤气之间的接触面积， 提高了热交换的 效率 ， 降低了导气管内壁液膜上的热流强度。 同时多喷嘴对置式气化炉取消 了升气管， 拓展了 气流通道 ， 降低了气体的流速， 较好地解决了气化炉出 口煤气带水、 带灰的问题 ， 稳定了气化炉冷却室液位的 操作。生产操作显示出气化炉的水煤气的温度与出气 化炉的黑水 的温度差 由 G E公司的 2 o ℃降低到 8 1 0 U， 这充分说明了多喷嘴对置式气化炉激冷室的换 热效率比 G E公司的提高了许多。 正是因为多喷嘴对置式气化炉有上述多方面的优 势， 所以多喷嘴对置式气化炉 的许多气化指标优于单 喷嘴气化炉。山东省德州华鲁衡升化工股份有限公司 使用同一个煤浆槽的煤浆， 气化指标如表 1 。 表 1 华鲁衡升两个炉子的部分运行指标对照表 多喷嘴 单喷嘴 项 目 单位 平均指标 平均指标 碳 转化率 ％ 9 9 ． 9 7 9 7 ． 9 5 C O 含量 ％ 8 2 ． 4 1 8 1 ． O 1 比氧耗 m 3 ／ k Nm 3 C OH 2 3 0 8 3 3 2 比煤耗 k g ／ k Nm 3 C OH 2 5 3 5 5 4 6 产气率 m 3 干气／ k g干煤 2 ． 3 O 2 ． 1 3 9 3 多喷嘴对置式气化 炉存在 的问题和 发展方 向 1 进一步完善气化炉的形体设计。如果气化炉 的高径比适当加大， 喷嘴平面距离拱顶的距离适当增 加 ， 不仅可以解决拱顶砖寿命短的问题， 还可以延长撞 击流股的上升空间， 延伸气化炉内物料的流动曲线 ， 进 一 步延长物料在气化炉内的平均停留时间， 充分发挥 多喷嘴对置式气化炉基于流场的复杂性而产生的有利 于延长物料在气化炉内停留时间的优势。 2 努力发展大型化的问题。作为气流床气化炉， 一 个最根本的要求是要在负荷比较高的情况下得到比 较长的物料停留时间 ， 而多喷嘴对置式气化炉由于流 场的复杂性和运动的曲折性 ， 无形之中大大增加 了物 料在气化炉内运动的距离， 延长了物料在气化炉内的 停留时间， 提高了气化炉燃烧室空间的利用率。同时 基于各喷嘴物料间的对撞和交混而产生的有利与物料 的分散、 雾化 、 混合 的优势， 以及由于喷嘴的多数量、 小 维普资讯 2 0 0 8 年 第4 期 童 艇菘 科技 5 1 浅谈 N H D脱硫、 脱碳在 甲醇工业 生产 中的应用 张雷程建光王洪记 兖矿国泰化工有限公司 山东 滕州 2 7 7 5 2 7 摘要N H D 脱硫、 脱碳技术不仅应用于合成氯原料气的脱硫、 脱碳， 并广泛向其它领域扩展， 如甲醇生产中原料气的脱硫、 脱碳； 醋酸低压羰 基合成制 C O的脱硫、 脱碳； 硫回收尾气处理的脱硫等。结合实际问题浅谈 N } 玎 D 在甲醇工艺装置中的应用和设计依据。 关键词 甲醇N } 玎 D 脱硫脱碳C O S 中图分 类号 T Q l l 3 文献标识码B Ap p l i c a tio n o f NHD t o Dc s u l fiwa t i o n a n d De c a r b o ni z a fio n i n I n d us t r i a l Pr o d uc t i o n o f Me t h a n o l L e i ， C h e n g J i a ng u a n g ， Wa n g H o n g j i Y a n k u a n g C a th a y C o a l C h e m i c a l s C o ． ， L t d ， S D ， T e n g z h o u ， 2 7 7 5 2 7 Ab s t r a c t Th et e c h n o l o g y 0 fd 跚ⅢLl r a t i ∞ a n d d ∞a r b 0 n i 鄹畦∞ b yNHD h a s b e e nw i d e l yu s e d r e c e n t l yi nfi e l d s 0 f 8 y I c a n 功0 l li a a n d 0 t h e rmd u s t n fl ， c I I a s m d n o l p r t Mu c t l o n ，a c e t i c a c i d p r o d u c t i o n a n d h a n d l i n g e x h a a s tf r o m s u l f u r r e c o v e r y ．Th e u n i o n a c t u a l p r o b l e m d i s c u s s e sN皿s h a l l o wl yi nt h e a l c o h o l c r a f ti n s t a ]] m t a 辫】l ic a ∞ a n d t h e d e s i g n b a s i s ． Ke y wo r d s Me th a n o l N HD DF ．．ml hr a fi a【 k c a d o n i 枷 ∞CO S N H D溶液属一种有 机化 工溶剂 ， 其化 学名 称为 聚 乙二醇二甲醚 ， 为多乙醇二甲醚的混合物。N H D脱除 酸性气体属物理吸收， 酸性气体在 N H D溶剂中的溶解 度较大 ， 其 溶解 特性符合亨利定律。 制 ， 对 C O S的净化度不会很高。 3 当气体中含有大量 c 0 2时， 在吸收硫化物的同 时， 也吸收相当量的 c 0 2 。在较彻底脱除 c O的同时， 也能把残余的 C O S 脱除的较干净。 1 N I - I D溶剂 吸收各 种气体 的特性 2 溶解 于 N I - I D溶剂 中的各种酸性气解 吸时的特性 1 S在 N I - I D溶剂 中的溶解度相当于 c 0 2的 9 倍 ， 说明 N I - I D溶剂吸收 H 2 s 气体的能力极强。因而 ， 脱除 H 2 s 气体的溶剂循环量较小 ， 这正体现了 N I - I D溶 剂能够选择吸 收的特性 。 2 C O S 在 N I - I D溶剂 中的溶解度只相 当于 c 0 2 在 N I - f1 溶剂 中溶解度 的 2倍多， N I - I D溶剂选择性吸收 C O S的性能并不明显。N I - I D溶剂在吸收 H 2 s时， 也能 吸收一部分 C O S ， 但是由于受到 N I - I D溶剂循环量的限 *收稿 日期 2 0 0 80 22 8 作者简介 张雷 1 9 7 8一 男 ， 2 O O 3年毕业于武汉工业 院化学工 程与 工艺专业 ， 参加工作后一直从事 甲醇生产技术工作 ， 现就职于兖 矿国 泰化工有限公 司生产技术部 ， 助理工程师。 溶解于 N I - I D溶剂的酸性气体 S 、 C O S 、 c 0 2 等在 解吸时的特性也不一样。C O S 与 c 0 2 从分子结构上看 有些相似， c 0 2的一个氧原子被硫原子取代后便生成 C O S ， 硫 元素与氧元素在 元素周 期表 中属 于 同一族 ， 有 着相 同的化学属 性。所 以 C O S与 C 0 2 在 N I -I D溶剂 中 的溶解及解 吸过程相似 。 1 c o S 和 c 0 2 气体的解吸。溶解于 N I -I D溶剂中 的 C O S 和 气体， 在减压过程中逐渐解吸出来 ， 当减 压至常压后 ， 溶解 的气体大部分被解吸 出来， 残留于 N H D溶剂 中的 C O S 和 C 0 ， 气体 ， 在减压过程中即使在 较低的温度下， 用 N ’ 进行气提就能达到满意的分离效 果。气提后的溶剂能将溶解在其 中的 c 0 2 和 C O S 脱除 型化降低了物料的平均粒径， 又从另一个角度降低了 对物料停留时间的要求， 这等同于更进一步延长 了物 料在气化炉内的停留时间。可以说多喷嘴对置式气化 工艺宜大不宜小， 因此多喷嘴对置式气化炉适宜向大 型化发展 。 参考文献 [ 1 ] 于广锁等。新型多喷嘴对置水煤浆气化炉的开发 [ J ] 化肥工 业 2 0 O l 一 3 [ 2 ] 于尊宏、 王辅臣等。多喷嘴对置式水煤浆气化技术研究与开发 [ J ] 化工进展 [ 3 ] 梁钦锋等。新型多喷嘴对置式水煤浆气化炉[ J ]节能与环保 2 0 o 16 [ 4 ] 李绍磊等 山东省德州华鲁衡升化工股份有限公司多喷嘴对置试 水煤浆气化炉与但喷嘴气化炉的比较。多喷嘴气化技术推广应用论 文集。 维普资讯