GSP煤气化技术设备概况.pdf

本文由濯轮手贡献 p d f 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机 查看。 第 ３ 期 （ 总 第 １３０ 期 ） ２００７ 年 ６ 月 煤 化 工 Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｎｏ．３（Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１３０） Ｊｕｎ．２００７ ＧＳＰ 煤气化技术设备概况 王德山 （ 中国天辰化学工程公司， 天津 ３００４００ ） 摘 要 设 ＧＳＰ 煤 气 化 技 术 是 目 前 较 受 关 注 的 一 种 气 流 床 气 化 技 术 ， 简 述 了 ＧＳＰ 的 工 艺 流 程 、 备 形 式 及 数 量 ， 介 绍 了 其 中 的 主 要 设 备 情 况 ， 可 以 看 出 ， ＧＳＰ 煤 气 化 技 术 设 备 结 构 尺 寸 紧 ， 大 部 分 设 备 可 采 用 碳 钢 压 力 容 器， 除技术保密的设备和国内尚无的电机外， 均可实现设备国产化。 关键词 煤气 化 气流床 密相输送 组合烧嘴 文 章 编 号 １００５－９５９８（２００７）－０３－００３８－０３ 中 图 分 类 号 ＴＱ５４５ 文献标识码 Ａ ＧＳＰ 煤 气 化 工 艺 同 壳 牌 煤 气 化 工 艺 和 德 士 古 气 化工艺是当今世界上先进的气流床煤气化工艺， 具有 生产能力大、 耗低及环 保等优点， 被誉为洁净煤气 消 化 技 术 ， 具 有 广 阔 的 市 场 前 景 。 其 是 ＧＳＰ 气 化 工 艺 ， 尤 由于气化炉效率高， 结构尺寸紧凑， 在煤制合成气 （ 或 上的称重传感器和质量流量计进行计量。 １．２ 气化、 冷、 涤除尘、 渣系统 激 洗 排 粉煤及气化剂经组合喷嘴进入气化炉 ， 在气化炉 的气化室内高温下发生部分氧化反应， 生成粗煤气及 熔渣， 而后进入下部激 冷室， 在激冷室内被激冷水冷 却 ， 粗 煤 气 被 冷 却 到 ２２０℃ 左 右 并 接 近 饱 和 状 态 。 液 态熔渣在激冷室水浴冷却成颗粒状， 通过渣锁斗定期 排 入 渣 池 。由 捞 渣 机 捞 出 送 出 界 区 。被 激 冷 的 粗 煤 气 由激冷室上部 排出， 经两级串连的文丘里洗涤器分离 后 ， 使 粗 煤 气 中 的 含 尘 质 量 浓 度 小 于 １ｍｇ／ｍ３ 后 送 出 界区。渣水送往黑水处理系统。 Ｈ２ ） 方 面 ， 兼 有 壳 牌 气 化 工 艺 和 德 士 古 气 化 工 艺 的 优 点， 节省建设投资， 引起了业界人士广泛关注。 文概 本 括 地 介 绍 了 Ｇ ＳＰ 气 化 工 艺 的 设 备 情 况 ， 以 便 读 者 对 ＧＳＰ 气 化 工 艺 设 备 有 初 步 的 了 解 。 １ ＧＳＰ 煤气 化工 艺简 述 与 其 他 煤 气 化 工 艺 一 样 ， ＧＳＰ 气 化 工 艺 过 程 也 是 １．３ 由备煤、 化、 渣三部分组成。 气 除 黑水处理系统 黑水经两级闪蒸后送入沉降槽， 并加入絮凝剂， 沉降槽的浓相经过滤后， 滤饼送出界区， 清相返回气 化系统作为激冷水和冲 洗水。 蒸出的少量气体送入 闪 火炬系统， 燃烧后排放。 １．１ 备煤系统 备煤系统包括磨煤、 燥、 压输送、 存、 压 干 常 储 加 输 送 及 给 料 等 单 元 。 先 破 碎 到 ０ｍｍ￣５０ｍｍ 粒 度 ， 经 计 预 量无金属的煤， 通过输送机送入磨煤机， 在磨煤机内 将煤研磨到气化工艺需要 的粒度（ 依煤种而异） ， 同时 被干燥到含水量小于规定值（ 依煤种而异） ， 并 p a g e 1 用惰性 粉 气 体 （ 一 般 为 Ｎ２ ） 输 送 到 常 压 粉 煤 储 仓 。 煤 依 重 力 进 入给料锁斗， 经给料锁斗加压后送入加料器， 气化用 煤粉经密相输送管道 连续不断送往组合喷嘴， 与气化 剂一起进入气化炉。 入喷嘴的煤粉量可通过加料器 输 １．４ 氮氧站及公用工程系统 气化剂之一的氧气及煤粉进料输送用的氮气来 自空分装置， 脱盐水及冷却水分别来自脱盐水站和循 环水系统。 ２ ２．１ ２．２ 设备 概况 数 ＧＳＰ 气 化 装 置 设 备 分 类 、 量 及 型 式 数 ＧＳＰ 气 化 装 置 设 备 分 类 、 量 及 型 式 见 表 １ 。 主要设备简介 磨煤机 包括热水炉、 送设备、 煤机及其 输 磨 收 稿 日 期 ２００７－０２－１９ 作 者 简 介 王 德 山 （ １９４ ０ ） ， 男 ， １９６５ 年 毕 业 于 沈 阳 化 工 学院化工机械与设备专业， 教授级高工， 现主要从事化工 设备压力容器的咨询工作。 ２．２．１ 辅助设备。依生产能力可选择不同规格和型式， 要与 干燥结合起来， 依能力 不同可选国产或国外引进的磨 ２００７ 年 ６ 月 王 德 山 ＧＳＰ 煤 气 化 技 术 设 备 概 况 表１ 设备一览表（ ２ 台气化炉） － ３９ － 气化炉 位号数 设备台套数 说明 组合喷嘴 换热器 过滤器 槽、 （ 包括 罐 压力容器） ２ ２ 主体材质为碳 钢 ， 内 件 为 ０．５ 钼钢及双相钢 捞渣机 破渣机 ２ ４（ ２ 台 备 用 ） 主 体 材 质 为 ３１６ 型 不锈钢， 顶部小部 分为镍基合金 磨煤系统 ２２ ２２ 碳钢 ６ 台、不锈 钢 １２ 台 、 相 钢 双 ４ 台，均 为 管 壳 式 机泵类 ２０ ２６ 袋式 ４ 台、 式 ２ 台、 柱 栏 式 １８ 台 、 压 滤 机 （ 或真空带滤机） ２ 台 搅拌器 ６９ ９０ 常 压 槽 仓 压 １６ 台 、 力 容 器 ７４ 台 其他 位号数 设 备 台（套）数 说明 ２ ２ 碳钢 ２ ２ ３ ３ 由几十个 台件构成 ４２ ６７ 风机 ４ 台、真空泵 ２ 台 、 心 泵 ５０ 台 、 量 离 计 液 泵 １０ 台 、 下 泵 １ 台 ４ ４ 耙式 １ 台 （ 用于沉降 槽）、 式 １ 台、 进 浆 推 式或涡轮式 ２ 台 １０ １０ 用于加料 及筛分 p a g e 2 注 压 力 容 器 中 有 ６ 个 位 号 １２ 台 要 求 疲 劳 分 析 （ ３ 种 规 格 ） 。 煤机。 仅在底部固定， 顶端滑动支撑， 因此操作中不会产 给料锁斗 为承受温度和 压力交替变化， 由圆 生热应力。水冷壁冷却盘管的头数取决于气化炉的 热负荷。在 水冷壁与承压壳体环隙间， 有冷却了的 合成气流过， 因此， 气化室承压壳体的壁 温不会超 过 ７０℃ 。 下部为激冷室， 内有激冷喷头和内衬筒， 内衬筒 与承压外 壳环隙有激冷水自下向上流动， 在顶端环隙 间径向流出， 顶端环隙很窄并远离气化 生成物流入激 冷室的通道， 承压壳体不会局部过热， 激冷室承压壳 体 的 壁 温 不 会 超 过 ２００℃ 。 由 此 可 见 ， ＧＳＰ 工 艺 的 气 化 炉 要 比 其 他 气 流 床 的 气化炉结构紧凑得多， 壁温比较低， 又不需要表面温 度计监视壁温 ， 是非常安全可靠的。 ２．２．２ 筒和锥体组成的压力容器， 其数量由气化炉能力而 定 ， 一 般 情 况 下 ， 每 台 加 料 器 需 ３ 台 ￣４ 台 给 料 锁 斗 。 操作压力高于气化炉操作压力 ， 操作温度由于卸压时 气体瞬时膨胀而降温， 因此， 是在低温加疲劳状态下 工作 的压力容器。 ２．２．３ 加料器 由圆筒和锥体组成的不断向组合喷 嘴输送粉煤的定温、 压的压力容器， 其结构特点 供 定 在 组合喷嘴粉煤的 ３ 根密相输送管均匀插入到底部。 加料器下、 头上， 装有 １ 台能使粉煤翻动的 低速搅 封 拌器， 搅拌器无特殊之处， 只是轴封系统要求能承受 高于气化炉设计压 力而不泄露， 介质为惰性气体和粉 煤。密封系统为双端面机械密封。 ２．２．６ ２．２．７ ２．２．８ 渣锁斗 承受交变压力荷载定温并由圆筒和 破渣机和捞渣机 都是非定型的 转动设备， 国 二级文丘里洗涤器 文丘里洗涤器结构内有 ２．２．４ 组合喷嘴 由配有火焰检测器的点火喷嘴和 锥体组成的压力容器， 仅有简单内件。 内都有专门厂家生产。 洗涤用的喷嘴 ， 第二级文丘里的喉部可调， 设备结构 并不复杂， 但设计制造有一定难度， 主要 是中压大直 径近似四通壳体， 设计计算不能按常规进行。 生产喷嘴所组成， 故称组合喷嘴， 受到高热负荷的喷 嘴部件由喷嘴的循环冷 却系统强力冷却。 嘴端部焊 喷 有 多 圈 散 热 块 。 喷 嘴 主 体 材 质 为 ３１ ６ 型 不 锈 钢 ， 高 热 应力的喷嘴端部材质为高镍基合金。 结构是由 ６ 个 其 同心圆组成， 由中心向外的环隙依次为燃料气、 却 冷 水 、 ／ 蒸 汽 、 却 水 、 粉 通 道 、 却 水 。３ 根 粉 煤 输 氧 冷 煤 冷 送管均布并在粉煤通道内盘 旋， 末端与喷嘴顶端相 切， 使粉煤旋转喷出。在喷嘴外形成一个相当均匀的 粉煤 层， 与气化介质在气化室进行气化。 ２．２．９ 沉降槽 其结构为带耙式搅拌的澄清设备。 搅拌器的转数应为变速， 从而适应处理不同煤种介质 的需要。 ２．２．５ 气化炉 气化炉是个圆桶形容器， 分两室， 上 ２．２．１０ 激冷水泵 是离心泵， 其主要特点是吸入侧 部为气化室， 内有水冷壁， 外有水夹套。 冷壁是由特 水 殊耐热材料碳化硅 为屏蔽涂层的盘管和翅片焊接组 成 圆 筒 形 内 腔 ， 水 冷 壁 表 面 温 度 小 于 ２７０℃ ， 水 冷 壁 压力高， 压差不大， 处理介质中含有固体颗粒。因此， 泵本体接触介质零件 材质要耐磨耐蚀， 结构上要考虑 轴向力平衡。 － ４０ － 煤 化 工 以采用碳钢压力容器。 p a g e 3 ２００７ 年 第 ３ 期 ３ 设备 具有 的特 点 通 过 以 上 介 绍 可 以 看 出 ， ＧＳＰ 煤 气 化 技 术 的 设 备 ３．２ ＧＳＰ 气 化 工 艺 技 术 的 核 心 设 备 气 化 炉 由 于 采 用 顶部烧嘴下喷， 下部激冷结构比壳牌气化炉结构紧凑 质 在 得多， 几何尺寸 小、 量轻。 相近几何尺寸和质量的 情况下， 气化炉能力为德士古的 ２ 倍。 具有 以下特点 ３．１ 由于有了水冷壁， 操作条件不是很苛刻， 虽然介 ３．３ 除了有技术秘密的设备和国内尚无的机电产品 质含氢， 但操作温度较低， 因此， 大部分设备材质都可 外， 其他设备都能实现国产化。 Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｓｕｒ ｖｅｙ ｏｆ ｔｈｅ ＧＳＰ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉ ｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｗａｎｇ Ｄｅｓｈａｎ （Ｃｈｉｎａ Ｔ ｉａｎｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐ．， Ｔｉａ ｎｊｉｎ ３００４００） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ ＧＳＰ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉ ｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｄｒａｗｉｎｇ ｐｅｏｐｌｅ′ ａｔｔｅｎｔｉ ｏｎ． Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ， ｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｏｆ ｔｈｅ ＧＳＰ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， ｔｈｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｂ ｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｅｎ ｔｈａｔ ＧＳ Ｐ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｃｏｍｐａｃｔ ｉｎ ｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅｍ ａｒｅ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅ ｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌｓ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｏ ｆ ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｏｓｅ ｍｏｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｒｅ ｎｏｔ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ， ａｌｍｏｓｔ ａｌｌ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃａｎ ｂｅ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗ ｏｒ ｄｓ ｃｏａｌ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ｆｌｏｗ ｂｅｄ， ｄｅｎｓｅ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ａｓｓｅｍｂ ｌｅｄ ｎｏｚｚｌｅ （ 上 接 第 ３７ 页 ） 温 速 率 的 增 加 而 增 大 ， 同 时 ， 较 高 的 升 应 控 制 在 ３１４℃￣４８４℃ 。 温速率也不利于精制沥青聚合反应的进行。因此， 精 制沥青进行热分析时。 ３．３ 随着升温速率的提高， 精制沥青的初始分解温 度、 止分解温度、 要的最快热解温度和次要最快 终 主 热 解 温 度 均 升 高 ， ＤＴＧ 的 峰 形 变 尖 锐 ， 峰 值 向 高 温 区 的方向移动， 同时， 固 体残留物也随着升温速率的升 高而降低。 ３ ３．１ ３．２ 结 论 用 ＴＧＡ 分 析 沥 青 时 ， 要 适 当 地 增 加 试 样 量 ， 以 确 在 对 ＳＰ１ 精 制 沥 青 进 行 聚 合 改 性 的 时 候 ， 温 度 保分析结果的正确性和可靠性。 要介于最快的热分解（ 挥发） 温度和热聚合 温度之间。 如 选 １０℃／ｍｉｎ 的 升 温 速 率 时 ， 精 制 沥 青 的 改 性 p a g e 4 温 度 ３．４ 精制沥青热分析时的升温速率不宜过高； 精制 沥青进行聚合反应控制时， 升温速率不宜过高。 参考 文献 （ 略 ） Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＧＡ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｒｅｆ ｉｎｅｄ Ｃｏａｌ－ ｔａｒ Ｐｉｔｃｈ Ｓｈａｎ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１， Ｌｉ ｕ Ｃｈｕｎｆａ１， Ｚｈａｎｇ Ｘｉｕｙｕｎ１ ａｎｄ Ｇａｏ Ｊｉｎｓｈｅｎ ｇ２ （１．Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｒａｎｃｈ， Ｂａｏｓｈ ａｎ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００９４ ２； ２．Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎ ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３７） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＴＧＡ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｐ ｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｆｉｎｅｄ ｐｉｔｃｈ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓａｍｐｌｅ ｗｅｉｇｈｔｓ ａｎｄ ｈｅａｔｉｎｇ ｒａ ｔｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ ｆ ｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｒｂｏ ｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｆｉｎｅｄ ｃｏａｌ－ ｔａｒ ｐｉ ｔｃｈ． Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｐｉｔｃｈ ｍａｙ ｅｎｈ ａｎｃｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｔ ｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｐｉｔｃｈ ｉ ｓ ｂｅ－ ｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｙ ｒｏｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ． Ｌｏｗｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｆｏｒ ｐｏｌｙｍｅ ｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｙｉｅｌｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ＴＧ， ｃｏａｌ－ ｔａｒ ｐｉｔｃｈ， ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｐｒｏ ｃｅｓｓ 1 p a g e 5