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恩德粉煤气化技术的应用新进展

作者:1 发布时间:2010-02-09 文字大小:【大】【中】【小】

恩德粉煤气化技术的应用新进展

——冶金气基还原工艺上的应用

郭俊成

(辽宁恩德工程建设有限公司)

 

 

一、引言

多种煤气化技术和设备在我国工业中大量应用着,并将在今后的相当一段时间内继续并存。因为他们各有优缺点,有其各自的适用范围,对不同的产品需求,只要选择得当,有合理的原料供应距离,工程设计上合理,环境上符合国家和当地环保规定和要求,都会取得较好的技术经济效益。

这样的技术就会取得生存发展空间,恩德粉煤气化技术就是这种得到国内认可的技术之一。它是辽宁恩德工程建设有限公司具有专利权的新型气化技术和设备,俗称为:恩德气化技术和恩德气化炉。

它相较于初始推广的技术和设备有了较大的改进。如气化炉从三个方面有改进:1、反应接触面积扩大,使反应更充分;2、回流分离器的回流量增大,起到循环流化床的作用,使未反应物回流反应次数增加,降低消耗;3、增大全反应器的上部空间,使流速合理,有效降低粉尘带出量,也可以称做改良恩德炉。

纵观恩德气化系统前后配套的技术,如煤干燥技术工艺和设备、水处理系统的技术和设备,干燥后的煤粉(或炉灰等)的输送等问题,都已与国内的技术厂家合作,取得相当好的效果,改变了环境,真正实现了清洁文明生产,对该系统做一简要介绍,供企业参考。

二、恩德气化技术及设备在制备竖炉还原气上的应用

(一)概述

恩德气化是连续常压流化床气化技术,最适合用褐煤、长焰煤、不粘性烟煤(或弱粘性烟煤)为原料,可以依用户需要而采取不同气化剂制得不同产品,如:以空气和蒸汽为气化剂可以制得热值为4180Kj/m3的燃气;以富氧空气和蒸气为气化剂,可制1200-2000大卡/M3的燃料气或者制取丰水煤气,做氨合成气;以纯氧和蒸汽为气化剂,可制得水煤气,可做为甲醇合成气,还可经进一步加工,做为制取氢气的原料气,冶金上竖炉还原制海绵铁的还原气;亦应用于F-T合成气等做为原料气,获进一步加工成产品。

在燃气行业中,有制1000大卡/M3燃气、1500大卡/M3燃气、1800-2100大卡/M3燃气的10000Nm3/h20000Nm3/h40000Nm3/h的恩德炉在运转中。

在合成氨行业中有六万吨氨厂、十万吨氨厂、十八万吨氨厂应20000Nm3/h40000Nm3/h的恩德炉在运转中。

在甲醇生产中40000Nm3/h恩德炉正试车和建设中。

在制氢行业中,有20000Nm3/h40000Nm3/h恩德炉已投产和建设中。

这些设备从2003年始陆续投入使用。

由于刚开始推广恩德气化炉是生产燃气和合成氨的,只是用空气和富氧空气做气化剂,给外人造成错觉,认为只适用于富氧气化,这是片面的认识,实际上,恩德气化是以纯氧或富氧加蒸汽为标准气化剂的,今天主要介绍在纯氧气化上的应用。

最先签约和投产的是20000Nm3/h的吉林康乃尔化工有限公司的用于制H2的纯氧气化的恩德炉,现已投产使用,东能化工的40000Nm3/h恩德炉用于制甲醇,正在试车中,金煤化工制H2炉正在建设中。

纯氧气化制出水煤气也可应用于竖炉还原制海绵铁时做还原气,只不过要将此气进一步加工成符合其要求的还原气而已,具体还原气的要求内容大约是:

还原气中的组份要求:CO+H285%

                    CO2+H2O5%

还有P=5.5-6.0Mpa,分别补入两个竖炉还原制海绵铁工艺循环中。

利用恩德气化加工成还原气的技术方案介绍:

工艺流程大致为:

  


流程说明:

1、备煤干燥工段主要是将原料煤筛分、破碎到<10m/m左右,并将煤中水干到<8%以下,存储备用。用气力输送装置及管道,将煤送到恩德气化炉的入口料斗中,而在恩德炉中,煤、氧气、蒸汽经过反应生产水煤气。干气大致组成为:CO+H274%CO222%CH42.9%N20.8%O20.2%H2S0.1%。高温水煤气经废锅副产蒸汽(自用)。再经除尘器、水洗搭等将煤气温度降到≤45℃,含尘量<100Mg/m3,送入气柜。罗茨风机加压后送煤气入脱硫塔,使H2S达到20-50Mg/m3左右,再送入压缩机。气量较大的宜选离心式压机,压到0.78Mpa左右,进入干法脱硫,使总硫<5PPm左右,气体入PSA装置,脱除CO2和水,使出口处CO2+H2O<5%T40℃,P0.6Mpa0.65Mpa,其气体组成大致为:CO+H2=88%CO22.5%CH43.0%N25% H201.5%。此气体可做还原气,分别补入还原循环流程中。

2、投资及成本估算:

气化单元:从粉煤斗始到入气柜前,4000万元/台·套左右;其中含设计、制造、安装(含管线)、耐材及砌筑、培训、运费等。还原气成本估算:以自备氧,煤价300/T,计算:水煤气的完全成本为0.28/M3左右;还原气的完全成本为0.42/M3 左右。当然随着煤价的变化,规模的变化,成本也会随之改变。

3、上述方案只是还原气制备组合工艺的一种,仅适用了恩德制气后加工成还原气。其他技术的组合也能满足要求,只不过是过程不同,成本不一而已。已给两个企业做过方案,企业如有兴趣可以继续探索。更好为冶金企业服务。

三、配套技术的进展情况介绍:

人们看到一代恩德炉时,感觉气化部分还可以,就是配套技术差些,污水处理较难,煤干燥也达不到降水10%的要求,输煤过程除尘系统设备不达标,造成前后工序环保状况不尽人意。管理难度加大。经过近几年,有志从事清洁生产,研发新装备的不同厂家的努力,这些问题都迎刃而解。现在可以说流化床气化造气的各工序都已实现清洁化生产,达到真正环保型工艺了。配套的技术装备介绍如下:

(一)煤干燥系统:

对煤干燥来说:尤是褐煤干燥难度较大,因为其内部结构关系,内水不易逸出,简单的转筒干燥器,降水幅度小,达不到入炉煤的要求。这有四个不足,1、含水量高,易在输送中沾管道,设备上结垢,会使输送存储设备失常;2、高水分入炉,使炉内耗氧耗煤造成的高温热源浪费在水分蒸发上,不划算,增大了煤、氧耗量;3、高水入炉造成快速干燥,水分快速逸出,造成煤的粉碎率加大,代到后工序给后工序造成超负荷,不正常,不仅给粉尘与煤气的分离加大负荷,也给水处理系统增加工作量,易造成水处理不合格。因为水是循环使用的,易造成恶性循环;4、由于入炉气化剂数量的变化,会影响气化过程中效率的提高,会使产品气中有效成份降低。

因此必须给以煤干燥工序的足够重视。经辽宁中田干燥设备公司的不断试验,找出了褐煤水分干燥的内在联系及规律,确定了最佳干燥技术条件,还对设备进行攻关改进,解决了粉体输送,自动控制,传质传热,除尘等关健部位的技术难题,研发了多回程干燥器,一举解决干燥难的问题,可以使煤中的水达<10%以下。并提出新干燥工艺,新设备,环保达标的一套干燥系统。

()煤(灰)的输送系统

过去常用办法是皮带输送,也有斗提机输送。干粉煤输送都有个微米级粉尘飞杨的问题,除尘也不理想,造成现场卫生环境差。如果认真做好除尘系统,也能解决这个问题。第一次设计的设计院都很难准确解决这个问题。现在用气力输送是个很好办法,国外的气力输送技术设备,造价较贵,让人望而确步,而山东章丘气力输送技术研究所用中国方式解决了这些难题,对耐磨管道,输送泵的设计,灰仓设置及装车机等都有独到之处。已有用户选择他们的产品应用在煤和灰的输送上。这就彻底解决现场的灰飞扬的问题,造价也不高,可替代进口产品,此前曾应用于电厂的输灰设计,效果很好。应用气化装置中,会实现真正的环境清洁化生产。

()灰水处理系统

在气化过程,初净化时用水洗煤气是必要的,不仅起到降温除尘作用,还有洗净煤气中的有机杂质的作用,因此这一步是必不可少的,洗水和冲灰水集中后要处理,这个水量较大,必须循环使用。灰水处理系统(含循环系统)有予沉池、絮凝池、泥浆的连续带式压滤机、灰水泵、冷却塔、上水泵等,这种处理也有其内在规律,沉降速度,絮凝速度,泥浆的板结处理与预防等都因厂而异,做的好的工厂即达到清洁生产,平稳气化工艺。做的不好,不仅环境状况不好,水质差,也会影响造气工艺正常运行。

沈阳清井环保工程公司做的项目,体现了环境保护的真谛,即达到灰水分离,又适应环保要求,做到灰水不排放循环使用,保证水质上有他们独到技术水平与努力。

正由于有上述的技术厂商的努力,使流化床气化技术环境上有了质的变化,也是多种技术并存发展的必要条件之一。

 

四、结语

在多种气化技术和设备并存的今天,流化床气化技术在其独到领域,有他的生存发展空间,多种组合技术的应用,提升该技术的素质。

恩德粉煤气化技术及设备(二代恩德炉)不仅在空气气化、富氧气化取得很好业绩,在纯氧气化的领域同样会取得新的业绩,今后大力发展纯氧气化业务,应用于甲醇行业、制H2行业、还原气行业,F-T合成中,都有他的身影,让我们各个专业厂商联合起来,发展出一个流化床气化的新天地。