多喷嘴气化技术优势.doc

多喷嘴对置式气化技术优势介绍
通过5年多的工业应用，投入运行的多喷嘴对置式水煤浆气化装置数量不断增加，运行周期不断延长，运行指标不断优化，与同类技术相比，显示出了突出的技术优势，优势如下：
1、适合规模大型化
根据多喷嘴对置式水煤浆气化炉结构特点，在同一水平面上布置四只喷嘴，每只喷嘴仅需分担相对较小的负荷，便可达到整炉较大的处理能力，在规模大型化方面具有明显的优势，特别是在1500吨以上的气化炉投资及运行优势突出。单喷嘴气化炉仅有一只工艺喷嘴，在操作压力确定的情况下，加大生产能力需要增加喷嘴间隙，而较大的喷嘴间隙会影响雾化效果，造成碳转化率降低，因而提高气化负荷会受到限制。目前国内投用的单喷嘴水煤浆加压气化炉单炉日投煤量超过1500吨的数量很少，而已运行的1500及1500以上吨级的多喷嘴气化炉已达到11台，其中单炉能力2000吨/天的气化炉有5台，另有14个装置49台（套）日处理煤量1500吨以上的气化炉在建设或运行，建设中最大的气化炉日投煤量达到2500吨。目前单炉日投煤量3000吨的气化炉工艺软件包正在编制过程中。
2、有效气体成分(CO+H2)高，碳转化率高
影响碳转化率的因素很多。气化炉炉型确定后，气化炉的操作炉温、入炉煤浆粒度分布、工艺喷嘴的雾化效果、物料在炉内停留时间等成为主要因素，其中喷嘴的雾化效果和物料停留时间对其影响较大。多喷嘴对置式气化炉采用预膜、外混式三通道喷嘴，三股物流射出喷嘴，煤浆的内外侧为高速流动的氧气，氧气通过高速剪切、振动等方式使煤浆实现初级雾化，初级雾化的物料再相互撞击形成二次雾化，增强了雾化效果，提高了物料在炉内停留时间，避免了部分物料从喷嘴口直接运动到渣口形成短路，增强了气化炉内介质的传质传热，有利于气化反应的进行，煤气中的有效气成份高，最高可达84%，渣中可燃物含量低，一般在～5%以下。
而单喷嘴顶喷气化炉由于垂直下喷，物料在炉内停留时间相对较短，如煤浆颗粒较大或气化炉负荷过高(雾化不好)，部分原料煤来不及完全转化便通过渣口排出燃烧室外，因此碳的转化率会相对低一些，炉渣中残碳含量会相对高些，一般在20～30%。通过对部分工况相近的装置运行数据对比，相同工况下的多喷嘴气化炉比单喷嘴气化炉有效气成份高2～3百分点，而渣中可燃物一般较相同工况下的单喷嘴气化炉低10～20百分点。
在甲醇（或氨）生产中，原料煤的成本占总成本的70%左右。多喷嘴对置式气化炉由于有较高的碳转化率和有效气成份，吨甲醇（氨）耗煤同比低4～5%左右，煤的综合利用率高于其它水煤浆气化炉型，加之有较高的有效气成份，长期运行将带来可观的经济效益。
3、废水排放量少，环保压力小
由于多喷嘴对置式气化炉碳转化率高，渣中含碳量低，气化渣和滤饼粘度低，更容易进行渣、水分离，有利于现场的清洁管理，真空过滤机排出的滤液可全部用来研磨煤浆，从而有效减轻环保的压力。
根据对几套运行装置的统计，在保证水系统正常浓缩倍数的情况下，处理每吨煤产生的废水量约为0.3吨，由于经过高温反应，排水中酚类、焦油等有机污染物基本没有，氨氮含量也较少，这些污水对污水处理工艺要求也较低，经过常规处理即可以实现全部回收利用或达标排放。
目前运行的多套装置上，制浆系统采用有机物含量高、难于处理的精馏、合成废水作为工艺水制取水煤浆，有效降低了污水处理系统的压力，减少了废水排放，节约了水资源。
4、粗煤气分级洗涤除尘，效果显著
气化炉出口的粗煤气含有较多的飞灰，由于飞灰亲水性较差，很难被润湿增重从而依靠重力实现固液分离。根据粗煤气的这一特点，多喷嘴气化炉系统粗煤气净化采用分级洗涤除尘方式。高温煤气经洗涤冷却室冷却降温除渣后先进入混合器，在混合器内和水充分接触润湿，然后经旋风分离器分离出约80%的固体颗粒，再在水洗塔内进行二次洗涤。采用这种分级洗涤除尘方式，可确保煤气的洗涤效果，防止煤气带灰进入变换炉，从而延长变换催化剂寿命，降低变换炉阻力。此外，由于采用分级洗涤除尘，入水洗塔的合成气含尘量较少，使水洗塔洗涤水中含固量大幅降低，从而保证气化炉激冷水的质量，可有效防止激冷环内结垢堵塞现象的发生。
单喷嘴气化炉的粗煤气经文丘里洗涤器加湿后直接进入洗涤塔，合成气洗涤基本都是在水洗塔内完成，在大流量合成气洗涤时效果会受到影响。另外，单喷嘴气化装置合成气中的细灰大量存在于洗涤塔中的洗涤水内，这部分水作为气化炉激冷水使用，必将增加进入气化炉激冷水系统的细灰含量，增加激冷水管线及激冷环结垢堵塞的机会。
5、高效的热回收
多喷嘴对置式气化技术采用直接换热式废热回收工艺。从气化炉、旋风分离器、水洗塔出来的三股黑水减压后进入蒸发热水塔蒸发室，黑水在蒸发室进行闪蒸，闪蒸出的水蒸汽通过上升管进入蒸发热水塔上部热水室填料层(或塔盘)，与低压灰水直接换热，低压灰水被加热后作为合成气洗涤水使用。使用这种回收热量技术，闪蒸汽和灰水温差小，热回收效率高。另外蒸发热水塔填料层(或塔盘)运行周期较长，清理比较简单。
单喷嘴气化炉的热量回收多采用换热器进行，由于换热器换热面积相对较小，阻力大，易出现结垢堵塞，因此热量回收率相对较低，设备清理也较困难，部分单喷嘴气化装置设有备用灰水加热器，运行约60天左右便需将运行灰水加热器退出清理，工作量大。
6、先进的带压连投技术
由于多喷嘴对置式气化炉的两对喷嘴有各自独立的控制系统，在气化炉运行过程中一对喷嘴因非喷嘴原因停止运行后，另外一对喷嘴可以正常工作维持后系统的生产，后系统只减少单台炉1/2的气量，停止运行的一对工艺喷嘴通入高压氮气进行保护，消除停车故障后，在高压下进行投料恢复正常生产。
单喷嘴气化炉一但停车，则后系统要减少一台炉的气量供应，影响较大，单喷嘴气化炉因非喷嘴原因停车后，虽然也可在高压下进行投料，但此时气化炉已无合成气产生，对后系统已产生较大影响，因此其意义不大，仅限于减少了开、停车的时间及工作量方面。
气化炉进行带压连投过程中，通过特有的物料压力调节流程，控制氧气及煤浆的压力高于气化炉的操作压力一定值，再通过精确控制安全系统阀门的动作时间及顺序，可以保证物料正常进入气化炉内，其整个过程均是在可控的状态下进行，因此安全系数较高，实际操作的成功率达到100%。带压连投技术在已投入运行的多喷嘴气化装置上普遍成功应用。
另外，根据有关资料的统计，生产装置 80%的事故发生在系统开、停车过程中，带压连投技术减少了后系统开、停车次数，在给用户带来巨大经济效益的同时，还大大减轻了操作、维修人员的劳动强度，在一定程度上避免了事故的发生。
7、长寿命的高温热偶
多喷嘴对置式水煤浆气化炉的流场决定了气化炉高温热偶寿命较长，在多数投入运行的多喷嘴气化炉上，其热偶寿命不少已超过3个月，为及时监控、调节气化炉提供了重要的参考依据。长寿命的高温热偶对新投入运行的生产厂家尤其重要，可大大缩短操作人员掌握气化炉运行规律的时间，有利于装置的安全稳定运行。
目前单喷嘴气化炉高温热偶使用寿命一般不超过半个月，寿命短的只有数小时。
8、可实现无波动倒炉
水煤浆气化配套的空分装置一般都有一定量的富裕的氧气，但其富裕量一般不足以维持一台气化炉低负荷运行。根据多喷嘴对置式气化装置的特点，在需要进行气化炉切换时，可充分利用这部分富裕氧气进行在线无波动倒炉，目前该技术已在多家装置上成功实施运用。无波动倒炉是在带压连投基础上开发的一种新的运行方式，在该技术开发成功前气化倒炉时都要先停后开，后系统在减少一台炉气量的负荷运行，波动较大，有时会造成后系统切气停车，且整个过程约需要8个小时。而实施在线无波动倒炉时，倒炉过程按先开后停的方式进行——即先将即将投入运行的气化炉一对喷嘴投料、升压，并入系统运行，然后将需要停车的气化炉一对喷嘴停车，再将要运行气化炉另一对喷嘴带压连投并入运行，最后将需要退出的气化炉的另一对喷嘴退出。整个过程一般在2～3个小时内完成，其间前后系统基本没有波动，系统负荷波动也较小，实现了系统的稳定运行及效益运行。
9、长寿命的耐火砖
多喷嘴气化炉与单喷嘴气化炉内流场不同，两种技术在对耐火砖的侵蚀部位上有区别，多喷嘴气化炉耐火砖薄弱部位在拱顶，而单喷嘴气化炉耐火砖的薄弱部位在锥底及筒体下部。多喷嘴气化炉在技术应用初期，在示范装置上曾出现过拱顶超温、耐火砖寿命短的问题，后来经排查原因，确定为气化炉拱顶部分长径比不合理或操作中入炉氧气流速控制不合理造成，目前所有新建设的气化炉中，其拱顶部分长径比已进行了合理调整，对由操作不当引起的入炉氧气流速不合理的现象也进行了规范，计算出了合理的“压力/负荷”对应操作曲线，已完全消除了拱顶超温及耐火砖蚀损快的状况，以国内首套投入大型工业化运行的兖矿国泰A、B＃气化炉为例，这两台气化炉由于拱顶部位长径比设计偏小，且在原始开车时操作经验不足，氧气流速不合理，造成拱顶温度高，原始砌筑的耐火砖使用寿命较短，经排查原因后，对操作指标进行了调整、控制，虽然原有拱顶长径比无法改变，但拱顶超温的情况已彻底消除，耐火砖使用寿命已达到8000多小时，而后来安装的经过调整拱顶长径比的兖矿国泰C＃气化炉，其拱顶砖使用寿命已超过9700小时，筒体及锥底砖均已超过40000小时。兖矿鲁化D＃气化炉拱顶砖使用时间目前已突破12000小时，正不断创造新的使用纪录。在目前已投入运行的各套气化装置中，拱顶砖寿命已普遍超过7000小时以上，超过单喷嘴顶喷气化炉锥底砖平均5000小时的使用寿命，且运行过程中拱顶壁温平稳、可控，已全面消除了超温现象。
10、良好的技术服务
兖矿集团是国内最早从事水煤浆加压气化工业应用的企业，拥有二十余年发展水煤浆加压气化工业应用所积累的丰富实践经验，在煤气化技术工业应用过程中，培养了大批理论基础全面、实践技术过硬的煤化工专业人才，为我国水煤浆加压气化技术的全面推广做出了突出贡献。目前集团建有七套水煤浆气化装置（四套已运行，一套将于今年底投入运行），可为用户提供全流程的工厂培训场所；集团还拥有国家级水煤浆加压气化工程研究中心及大型水煤浆气化操作仿真培训平台，可为用户技术管理及操作人员提供最接近实际的操作模拟培训；华东理工大学洁净煤研究所拥有先进的专业实验装置和几十年潜心研究而总结的丰富理论基础，双方强强联手，使我们在水煤浆气化技术的理解及掌控方面始终在国内外处于领先水平。
兖矿国拓科技工程有限公司成立后，兖矿集团抽调了集团公司内部各煤气化企业的优秀工程技术管理人员，专业从事煤气化技术研发、技术服务工作，技术持有方为技术受让方开展装置选型、项目预算、考察交流、技术培训、设计审查、工程质量监督、装置调试、投料开车等方面全方位、全过程的精心技术服务。在装置投入正常运行后，国拓公司本着“兼爱互利、合作共蠃”的理念，还将定期或根据用户需求随时安排专业技术人员到生产现场进行回访，提供无偿技术服务，了解用户装置运行中出现的难题，查找存在的缺陷及安全隐患，帮助制定整改措施，及时实施改进，优化系统运行，并将收集到的各装置相关运行信息及经验、教训无偿地通报给广大用户，真正做到信息共享，共同提高。
11、完善的技术交流平台
为促进多喷嘴气化技术的不断进步，做到信息资源共享，兖矿国拓科技工程有限公司和华东理工大学每年至少举办一次多喷嘴对置式煤气化技术交流年会，会议将邀请所有多喷嘴气化技术用户及国内知名的煤气化专家参加，会议采用技术报告、经验交流、现场参观等方式，提供用户之间进行充分技术交流的平台，让所有用户都能够享到受多喷嘴气化技术发展的先进经验，从而促进技术的整体提高，不断优化用户装置的运行指标。同时，对运行装置在每年运行中效果优异，或取得重大技术突破的用户，将在年会上进行宣传奖励。
12、完善的员工培训体系
兖矿国拓为了更好向用户提供全面、优质的技术服务，协助用户缩短试车周期，提高装置运行质量，在公司鲁南办事处建立了煤气化培训基地，面向所有多喷嘴水煤浆气化技术用户提供技术培训业务，基地有兖矿国泰、兖矿鲁化、新能凤凰3家不同压力等级和不同处理能力的多喷嘴水煤浆气化装置，可供用户选择作为培训工厂，基地设有先进的多媒体教学设施和教学软件，配套建有宾馆式宿舍和餐厅，并建有各类体能训练场所，基地聘请华东理工大学教授、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心、兖矿国泰、兖矿鲁化等单位具有丰富理论和实践经验的专家、技术人员为用户气化装置操作人员、工程技术人员提供理论、仿真、工厂培训刚等一站式培训，培训内容主要以多喷嘴气化技术基础理论、优化操作、异常情况判断处理等为主要内容，搭配仪控、分析、检修、事故应急救援等，贴近用户装置、理论结合实践；经培训考核合格发证的人员可以直接操作煤气化装置。