水煤浆加压气化技术国产化问题探讨
1 前言
中国世纪70年代国外引进30套型氮肥生产装置缺少知识产权2002年9月12日第套煤头氮肥国产化技术改造项目山东华鲁恒升化工股份限公司开工奠基2004年12月28日山东华鲁恒升化工股份限公司正式建成投产项目总投资较进口设备节省半投资计算国产化率945石油价格断涨天缺油少气富煤中国急需样国产化成果相关政府部门越越相关企业予极关注作国产化核心技术四喷嘴置式加压气化技术更成关注焦点
公司水煤浆气化配套30万吨合成氨装置采华东理工学具知识产权四喷嘴置式气化技术**气化炉日处理煤量1500吨目前公司20万吨甲醇项目正建设中
文水煤浆加压气化技术国产化关键环节进行分析较试车投产发现问题作简单介绍希相关单位够提供参考
2 工艺方案确定
国富煤少油缺气国家煤气化技术国化肥甲醇等企业说关重目前工业化煤气化技术SHELL煤气化技术TEXCO煤气化技术国四喷嘴置式煤气化技术鲁奇固定床加压气化技术先进煤气化技术国工业化装置种工艺考虑国产技术高转化率投资省适合国国情等方面选华东理工学开发四喷嘴置式水煤浆气化技术相国外技术该项技术气化炉灰水处理等方面工艺独特理优势明显气化反应温度较均匀返混少碳转化率高灰水处理采直接逐级换热回收灰水热节约投资等
3气化压力选择
应根投资者需综合权衡宜简单说40MPa65MPa山东华鲁恒升化工股份限公司确定65MPa气化压力点考虑：
a 粗煤气途
粗煤气作化工原料时气化压力应考虑终产品中间产品合成压力相适应考虑生产甲醇气化压力选65 MPa达等压合成目生产合成氨采较高气化压力节省动力消耗
b 投资耗
1000td合成氨计算采65 MPa气化压力需投资112000万元合成氨耗4518GJt 采40 MPa气化压力需投资114500万元合成氨耗4716GJt [1]新建套年产30万吨合成氨装置65 MPa气化压力综合耗投资采40 MPa均低3～5％[2]
c 制气力
般说65MPa40MPa单炉制气力高35％左右
3 技术获工程设计单位委托
引进水煤浆加压气化装置技术获工程设计情况
鲁南化肥厂水煤浆加压气化装置气化压力26MPa购买美国专利技术许证工艺软件包请国外专业公司咨询基础中国天辰工程公司承担工程设计海焦化限公司水煤浆加压气化装置气化压力40MPa样购买美国专利技术许证工艺软件包没请国外公司咨询中国天辰工程公司独立承担工程设计**淮化集团限公司水煤浆加压气化装置气化压力40MPa引进美国工艺软件包日宇部公司承包进行基础设计中国东华工程公司进行详细设计渭河化肥厂水煤浆加压气化装置气化压力65MPa引进工艺软件包基础工程设计日宇部公司承包中国华陆工程公司参加详细工程设计中国华陆工程公司承担
32 华鲁恒升水煤浆加压气化装置技术获工程设计情况
山东华鲁恒升化工股份限公司水煤浆加压气化装置气化压力65MPa国第套采国技术水煤浆加压气化技术装置技术源水煤浆气化煤化工国家工程中心华东理工学水煤浆四喷嘴撞击流气化专利技术
4 基工艺流程选择
加压气化工艺分三种典型基流程激冷流程废锅流程废锅――激冷流程激冷流程设备简单投资少粗煤气中达较高水气满足CO全变换需特适合成氨生产废锅流程利高位副产高压蒸汽联合循环发电废锅――激冷流程适CO部分变换需单独生产甲醇宜采该流程废锅流程废锅――激冷流程缺点废锅庞复杂投资较[3][4]
山东华鲁恒升化工股份限公司国产化水煤浆加压气化装置采激冷流程激冷装置采先进破泡板结构力防止气化炉液位波动变换工段生产合成氨时粗煤气第变换炉R0901第二变换炉R0902进行CO全变换续低温甲醇洗液氮洗氨合成工段生产甲醇时粗煤气第变换炉R0901进行CO部分变换续低温甲醇洗甲醇合成工段
5 煤种选择试烧
然水煤浆加压气化工艺原料煤适应性较强工艺身装置理维护考虑煤灰分含量灰熔点水含量挥发分熔渣粘温特性等定求总结国套引进装置煤验教训基础科学程序进行调查取样分析[5]试烧终确定生产采**西神华煤**西神华煤形成侏罗纪低变质程度烟煤――粘煤长焰煤具水分较高灰分低硫分低发热量较高煤灰熔点普遍较低等特点[6]水分较高易制高浓度煤浆外较适合气化
取8种煤样进行煤种试烧评价终选择神府煤柳塔煤矿作原料煤该矿生产力煤质稳定气化稳定操作利
6 设备材料国产化情况
61 压力容器
压力容器体均已实现国产化中气化炉锁斗**锅炉厂限公司制造水洗塔锦西化工机械（集团）限公司制造煤浆槽絮凝剂槽等设备搅拌器环境恶劣较关键采美国莱宁技术气化炉壳体材料SA387Gr11CL2进口
62 烧嘴
工艺烧嘴北京航天石化工程限公司根华东理工学专利技术制造烧嘴采外混式三**烧嘴效减少耐火砖击预热烧嘴**石化工程限公司设计制造
63 机泵
棒磨机破渣机分**矿山机械厂北京航天石化工程限公司设计制造氧水泵灰水循环泵分**水泵厂股份公司江苏双达泵阀集团设计制造高低压煤浆泵进口
64 阀门
象氧阀煤浆切断阀锁渣阀部分调节阀等关键部位阀门然采进口产品部分气动切断球阀手动球阀截止阀等采四川精控阀门制造限公司海弘盛特种阀门限公司浙江超达阀门限公司中核苏阀等单位产品
65 耐火材料
耐火材料全部实现国产化中气化炉耐火衬里分新乡耐火材料厂**耐火材料研究院生产
7 问题探讨
2004年10月份气化试开车投料运行气化装置出现问题进行相应改进取效果：
a) 托砖板超温
气化炉托砖板超温段时间困扰制约高负荷生产难题通采取燃烧室筒体部锥底炉砖进行改造彻底更换托砖板热电偶激冷室顶部折流裙板改造加强水质理情况改善
b) 布水件损坏频
2005年4月11月渣筒挂渣严重鼓包布水环结垢漏烧裂等现象严重通改进布水环结构合理加置换水量加强检修时清洗工作等措施问题解决
c) 高温热水器低温热水器分离效果差
灰水处理岗位高温热水器低温热水器闪蒸汽中夹带灰份分离效果较差面灰水加热器壳程短时间严重垢堵影响换热效果设计灰水加热器固定板式已次剖开壳体进行清灰准备高温热水器低温热水器分离空间加增加气相出口挡板
d) 泵问题
耐磨泵攻关试制货部分低压耐磨泵硬度太高试车时泵壳脆裂渣浆泵生产厂家硬度适降低没出现破裂问题实践证明灰水循环泵渣浆泵流部分叶轮采Nihard材料叶轮硬度控制HRC45～50较合适样泵壳叶轮耐磨定韧性易破碎
高压煤浆泵采隔膜加软结构提高隔膜寿命处软损坏稍显频繁高压煤浆泵出口流量波动非常关键越越现选三柱塞隔膜泵基满足气化求
氧水泵出现次衡鼓度磨损止推瓦烧毁事认采叶轮称布置轴力衡结构更
灰水处理岗位水环式真空泵开始时加水泵出口线阻力排水畅次出现泵壳穿漏泵壳中部排水孔时工艺控制合理加水情况已改善长远需改造出口线减少泵出口阻力
e) 灰水线损蚀
2004年10月试开车2005年9月部分灰水线尤调节阀道次出现腐蚀磨蚀穿孔现象正常生产带极困难通调整线布局加径采衬陶瓷等措施问题解决
f) 阀门问题
气化炉排水灰水处理岗位容易结垢线采轨道球阀实践证明轨道球阀应成功部位轨道球阀方装阀门关闭时密封
水洗塔排水线路调节阀失灵时副线阀门开关次耐蚀寿命太短没效解决办法
g) 气化炉顶部堵头易损
作侧置四烧嘴气化炉正常生产时燃烧室顶部装堵头撞气流刷烧蚀开始时运行顶部堵头结构浇铸料外包耐热钢壳体仅仅运行86h烧蚀50％部浇铸料改耐热钢筋挂耐火砖外包耐热钢壳体结构运行时间延长06年3月份改进顶部堵头结构堵口砖耐火砖洞口呈紧配合火焰难窜入连续生产26天检查发现顶部堵头损蚀较轻较解决问题
h) 拱顶砖侵蚀问题
工艺烧嘴洞口周围500mm筒体热面砖运行中侵蚀较快气化炉累计3425h时间拱顶砖已损蚀130mm进行更换延长拱顶砖周期正相关单位起进行研究解决方案解决问题该技术更应优势
i) 气化炉烧嘴室结构
烧嘴室起初结构：工艺烧嘴位藏前面扩口砖面扩口砖洞口喷嘴外径 运行中发现样容易造成窝火严重时会烧毁扩口砖面耐火砖甚喷嘴身扩口砖洞口改没出现窝火现象
8 结语
水煤浆加压气化发展天历十年风风雨雨旧断完善水煤浆加压气化装置国产化特四喷嘴气化技术总体值肯定问题局部暂时相信着装置生产应中断探索完善国产化水煤浆加压气化技术必定成煤气化行业导技术
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1 前言
中国世纪70年代国外引进30套型氮肥生产装置缺少知识产权2002年9月12日第套煤头氮肥国产化技术改造项目山东华鲁恒升化工股份限公司开工奠基2004年12月28日山东华鲁恒升化工股份限公司正式建成投产项目总投资较进口设备节省半投资计算国产化率945石油价格断涨天缺油少气富煤中国急需样国产化成果相关政府部门越越相关企业予极关注作国产化核心技术四喷嘴置式加压气化技术更成关注焦点
公司水煤浆气化配套30万吨合成氨装置采华东理工学具知识产权四喷嘴置式气化技术**气化炉日处理煤量1500吨目前公司20万吨甲醇项目正建设中
文水煤浆加压气化技术国产化关键环节进行分析较试车投产发现问题作简单介绍希相关单位够提供参考
2 工艺方案确定
国富煤少油缺气国家煤气化技术国化肥甲醇等企业说关重目前工业化煤气化技术SHELL煤气化技术TEXCO煤气化技术国四喷嘴置式煤气化技术鲁奇固定床加压气化技术先进煤气化技术国工业化装置种工艺考虑国产技术高转化率投资省适合国国情等方面选华东理工学开发四喷嘴置式水煤浆气化技术相国外技术该项技术气化炉灰水处理等方面工艺独特理优势明显气化反应温度较均匀返混少碳转化率高灰水处理采直接逐级换热回收灰水热节约投资等
3气化压力选择
应根投资者需综合权衡宜简单说40MPa65MPa山东华鲁恒升化工股份限公司确定65MPa气化压力点考虑：
a 粗煤气途
粗煤气作化工原料时气化压力应考虑终产品中间产品合成压力相适应考虑生产甲醇气化压力选65 MPa达等压合成目生产合成氨采较高气化压力节省动力消耗
b 投资耗
1000td合成氨计算采65 MPa气化压力需投资112000万元合成氨耗4518GJt 采40 MPa气化压力需投资114500万元合成氨耗4716GJt [1]新建套年产30万吨合成氨装置65 MPa气化压力综合耗投资采40 MPa均低3～5％[2]
c 制气力
般说65MPa40MPa单炉制气力高35％左右
3 技术获工程设计单位委托
引进水煤浆加压气化装置技术获工程设计情况
鲁南化肥厂水煤浆加压气化装置气化压力26MPa购买美国专利技术许证工艺软件包请国外专业公司咨询基础中国天辰工程公司承担工程设计海焦化限公司水煤浆加压气化装置气化压力40MPa样购买美国专利技术许证工艺软件包没请国外公司咨询中国天辰工程公司独立承担工程设计**淮化集团限公司水煤浆加压气化装置气化压力40MPa引进美国工艺软件包日宇部公司承包进行基础设计中国东华工程公司进行详细设计渭河化肥厂水煤浆加压气化装置气化压力65MPa引进工艺软件包基础工程设计日宇部公司承包中国华陆工程公司参加详细工程设计中国华陆工程公司承担
32 华鲁恒升水煤浆加压气化装置技术获工程设计情况
山东华鲁恒升化工股份限公司水煤浆加压气化装置气化压力65MPa国第套采国技术水煤浆加压气化技术装置技术源水煤浆气化煤化工国家工程中心华东理工学水煤浆四喷嘴撞击流气化专利技术
4 基工艺流程选择
加压气化工艺分三种典型基流程激冷流程废锅流程废锅――激冷流程激冷流程设备简单投资少粗煤气中达较高水气满足CO全变换需特适合成氨生产废锅流程利高位副产高压蒸汽联合循环发电废锅――激冷流程适CO部分变换需单独生产甲醇宜采该流程废锅流程废锅――激冷流程缺点废锅庞复杂投资较[3][4]
山东华鲁恒升化工股份限公司国产化水煤浆加压气化装置采激冷流程激冷装置采先进破泡板结构力防止气化炉液位波动变换工段生产合成氨时粗煤气第变换炉R0901第二变换炉R0902进行CO全变换续低温甲醇洗液氮洗氨合成工段生产甲醇时粗煤气第变换炉R0901进行CO部分变换续低温甲醇洗甲醇合成工段
5 煤种选择试烧
然水煤浆加压气化工艺原料煤适应性较强工艺身装置理维护考虑煤灰分含量灰熔点水含量挥发分熔渣粘温特性等定求总结国套引进装置煤验教训基础科学程序进行调查取样分析[5]试烧终确定生产采**西神华煤**西神华煤形成侏罗纪低变质程度烟煤――粘煤长焰煤具水分较高灰分低硫分低发热量较高煤灰熔点普遍较低等特点[6]水分较高易制高浓度煤浆外较适合气化
取8种煤样进行煤种试烧评价终选择神府煤柳塔煤矿作原料煤该矿生产力煤质稳定气化稳定操作利
6 设备材料国产化情况
61 压力容器
压力容器体均已实现国产化中气化炉锁斗**锅炉厂限公司制造水洗塔锦西化工机械（集团）限公司制造煤浆槽絮凝剂槽等设备搅拌器环境恶劣较关键采美国莱宁技术气化炉壳体材料SA387Gr11CL2进口
62 烧嘴
工艺烧嘴北京航天石化工程限公司根华东理工学专利技术制造烧嘴采外混式三**烧嘴效减少耐火砖击预热烧嘴**石化工程限公司设计制造
63 机泵
棒磨机破渣机分**矿山机械厂北京航天石化工程限公司设计制造氧水泵灰水循环泵分**水泵厂股份公司江苏双达泵阀集团设计制造高低压煤浆泵进口
64 阀门
象氧阀煤浆切断阀锁渣阀部分调节阀等关键部位阀门然采进口产品部分气动切断球阀手动球阀截止阀等采四川精控阀门制造限公司海弘盛特种阀门限公司浙江超达阀门限公司中核苏阀等单位产品
65 耐火材料
耐火材料全部实现国产化中气化炉耐火衬里分新乡耐火材料厂**耐火材料研究院生产
7 问题探讨
2004年10月份气化试开车投料运行气化装置出现问题进行相应改进取效果：
a) 托砖板超温
气化炉托砖板超温段时间困扰制约高负荷生产难题通采取燃烧室筒体部锥底炉砖进行改造彻底更换托砖板热电偶激冷室顶部折流裙板改造加强水质理情况改善
b) 布水件损坏频
2005年4月11月渣筒挂渣严重鼓包布水环结垢漏烧裂等现象严重通改进布水环结构合理加置换水量加强检修时清洗工作等措施问题解决
c) 高温热水器低温热水器分离效果差
灰水处理岗位高温热水器低温热水器闪蒸汽中夹带灰份分离效果较差面灰水加热器壳程短时间严重垢堵影响换热效果设计灰水加热器固定板式已次剖开壳体进行清灰准备高温热水器低温热水器分离空间加增加气相出口挡板
d) 泵问题
耐磨泵攻关试制货部分低压耐磨泵硬度太高试车时泵壳脆裂渣浆泵生产厂家硬度适降低没出现破裂问题实践证明灰水循环泵渣浆泵流部分叶轮采Nihard材料叶轮硬度控制HRC45～50较合适样泵壳叶轮耐磨定韧性易破碎
高压煤浆泵采隔膜加软结构提高隔膜寿命处软损坏稍显频繁高压煤浆泵出口流量波动非常关键越越现选三柱塞隔膜泵基满足气化求
氧水泵出现次衡鼓度磨损止推瓦烧毁事认采叶轮称布置轴力衡结构更
灰水处理岗位水环式真空泵开始时加水泵出口线阻力排水畅次出现泵壳穿漏泵壳中部排水孔时工艺控制合理加水情况已改善长远需改造出口线减少泵出口阻力
e) 灰水线损蚀
2004年10月试开车2005年9月部分灰水线尤调节阀道次出现腐蚀磨蚀穿孔现象正常生产带极困难通调整线布局加径采衬陶瓷等措施问题解决
f) 阀门问题
气化炉排水灰水处理岗位容易结垢线采轨道球阀实践证明轨道球阀应成功部位轨道球阀方装阀门关闭时密封
水洗塔排水线路调节阀失灵时副线阀门开关次耐蚀寿命太短没效解决办法
g) 气化炉顶部堵头易损
作侧置四烧嘴气化炉正常生产时燃烧室顶部装堵头撞气流刷烧蚀开始时运行顶部堵头结构浇铸料外包耐热钢壳体仅仅运行86h烧蚀50％部浇铸料改耐热钢筋挂耐火砖外包耐热钢壳体结构运行时间延长06年3月份改进顶部堵头结构堵口砖耐火砖洞口呈紧配合火焰难窜入连续生产26天检查发现顶部堵头损蚀较轻较解决问题
h) 拱顶砖侵蚀问题
工艺烧嘴洞口周围500mm筒体热面砖运行中侵蚀较快气化炉累计3425h时间拱顶砖已损蚀130mm进行更换延长拱顶砖周期正相关单位起进行研究解决方案解决问题该技术更应优势
i) 气化炉烧嘴室结构
烧嘴室起初结构：工艺烧嘴位藏前面扩口砖面扩口砖洞口喷嘴外径 运行中发现样容易造成窝火严重时会烧毁扩口砖面耐火砖甚喷嘴身扩口砖洞口改没出现窝火现象
8 结语
水煤浆加压气化发展天历十年风风雨雨旧断完善水煤浆加压气化装置国产化特四喷嘴气化技术总体值肯定问题局部暂时相信着装置生产应中断探索完善国产化水煤浆加压气化技术必定成煤气化行业导技术
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