天正洁能小焦粒纯氧连续气化

更新时间:2016-07-01 08:56点击次数:字号:T|T

文章摘要:天正洁能小焦粒纯氧连续气化

相关介绍

一、概述

焦化是以煤炭为原料,以炼焦为核心,在规模达到一定程度时对焦化副产品加以回收和深加工以及焦炉煤气综合利用的产业。近几年来,我国焦化企业在“焦化副产品”和“焦炉煤气综合利用”等方面取得了较大的突破和长足发展,并逐渐成为焦化企业新的经济增长点。焦化联产、以“化”为主,发展循环经济是焦化行业发展的重点,焦化企业之间的竞争已不再是简单的产品竞争或者规模竞争,而是产业链、产品成本和产品附加值的竞争。

目前我国焦化行业产能过剩,焦炭供过于求,企业盈利能力下降,行业亏损面达到60%以上,有些企业甚至已经关停。如此严峻的形势,各焦化企业必须重新寻找出路,调整产业结构已刻不容缓。

由于我国对环保的要求越来越高,使用清洁能源的量不断增大,LNG的价格不断上涨。对于大多数焦化企业来说,可提取焦炉气中的甲烷制取LNG,剩余气体可用来制取甲醇(或其它化工产品),原有甲醇生产装置中的甲烷转化装置可停用,甲醇生产所需的碳可利用焦炭气化装置生产的水煤气进行补充。还可用水煤气替换出尽量多的回炉焦炉气用来生产LNG,提高LNG产量,为企业创造更好的效益。

在此生产工艺中,最关键的是制气方式的选择,为寻找合适的气化方式,各焦化企业对国内现有的气化技术进行了深入的研究,结合企业自身的实际的情况,在众多的气化技术中,青岛天正洁能环保科技有限公司的纯氧连续气化技术受到了焦化企业的关注和青睐。该技术以其工艺成熟、安全环保、符合国家产业政策、投资省见效快、生产负荷调整范围大、节能显著、煤种适应性强等特点而获得焦化企业的认可。

当焦炭市场由于产大于求而使得企业效益恶化时,焦化副产品焦炉气、焦油、苯、萘等却产生了较好的效益,而由焦炭气化生产LNG或其它化工产品则带来了更好的积极作用。

焦炭气化的积极作用具体体现在以下几个方面:

1、焦炭气化可消化部份焦炭,使炼焦炉能够满负荷生产,有助于焦化副产品综合利用产业发展,增升焦化产业链的整体效益。

2、可生产成本较低的气化焦,再通过焦炭气化制取LNG或其它化工产品,不仅可降低化产的生产成本,还可以通过多环节脱硫,有效降低硫含量,使高硫煤或略粘性煤得到有效利用。

3、可随时调整焦炭利用方向,提高焦化企业生产灵活性。当焦炭市场不好时提高焦炭气化比例,当焦炭市场好转时,可适当降低焦炭的气化比例。

4、焦炭气化所产生的水煤气可用来作回炉煤气,即可用水煤气顶出更多的焦炉煤气,焦炉煤气的甲烷含量较高,为此可将更多的焦炉煤气用来生产LNG,尽量提高焦炉煤气的副加值。

焦化行业的产业结构调整已成必然之势,将焦炭转化为其它形式的能源或化工产品,可为焦化企业创造新的经济增长点,极大地拓展了焦化企业的生存空间。青岛天正洁能环保科技有限公司开发的纯氧连续技术目前已在多家焦化企业得到了应用,为焦化企业产业结构调整、提高企业整体效益提供了一条有效途径。

 

二、纯氧连续气化技术

我公司开发成功的一种节能环保的气化技术,为固定床造气技术的发展带来了质的飞跃和突破,使固定床造气技术焕发出了新的生命活力。

该技术是以小粒焦或小块煤为原料,利用所配套的纯氧连续气化炉,在高温条件下连续与纯氧和水蒸汽(或CO2)进行氧化还原反应制取煤气。

所产煤气一是用来作化工原料气,用于生产合成氨、尿素、醋酸、甲醇、多元醇、烯烃、LNG等,也可用来工艺补碳、制氢气、提一氧化碳等;二是用来作高热值的工业燃气,广泛应用于焦化、煤化、石化、冶金、造纸、陶瓷等行业。

纯氧连续气化原料适应性广,焦炭、兰炭、无烟煤、烟煤、由粉煤制成的型煤(煤棒或煤球)都可以用来制气;炉型设备先进,发气量高,操作弹性大;所产煤气气质好,有效成份高,热值高;煤气带出物少,灰渣残炭低,炭转化率高;蒸汽分解率高,煤气中夹带的冷凝水少;配有自动加煤、自动测炭、不停炉下灰、汽氧比自调等先进装备,实现远程自动化操控,所用操作人员少;该工艺技术无废水排放,无废气放空,无噪声,现场干净卫生;装置能长周期稳定运行,维修量少,维护费用低;相对粉煤气化和水煤浆气化等工艺,该气化工艺投资省,建设期短,见效快。

最近两年来,纯氧连续气化技术已在多个领域得到了应用,达到了安全、节能、环保的要求,为企业降低生产成本、治理环境、调产业结构提供了一条有效途径,取得了良好的经济效益和社会效益。

 

三、纯氧连续气化工艺条件

1、小粒焦成份

分项

固定碳

(Fcad)

挥发分

(Vad)

全水

(Mt.ar)

灰分

(Aad)

全硫

(St.ad)

粒度

mm

数据%

≥83

<2

<5

<13

<0.6

8~30

灰熔点ST:≥1250℃

Ф8-10mm占比≤10%

 

2、小粒焦消耗

分项

原料消耗

固定炭

灰熔点

粒度

指标

0.41kg/Nm3水煤气

83%

≥1250℃

8~30mm

 

3、气化剂

①氧气:来由空分装置

分项

氧气消耗

入界区压力

温度

氧气浓度

指标

0.21Nm³/Nm3水煤气

0.10MPaG

常温

99.6

②水蒸汽:来由夹套和废锅自产以及外界锅炉输入

分项

蒸气消耗

压力

温度

说明

外界输入

0.33kg/Nm3水煤气

0.4-0.6MpaG

260-300℃

过热蒸汽

夹套副产

0.17kg/Nm3水煤气

1.3MpaG

195

饱和蒸汽

废锅副产

0.17kg/Nm3水煤气

0.15MpaG

230

过热蒸汽

入炉总汽耗

0.67kg/Nm3水煤气

0.07MpaG

 

过热蒸汽

 

4、除氧水:来自脱盐水装置,加入夹套汽包和废锅汽包。

分项

除氧水消耗量

压力

温度

指标

0.363kg/Nm3水煤气

2.5MPaG

104

 

5、循环冷却水:循环冷却水用来冷却和洗涤水煤气,此水经处理后循环使用。

分项

循环冷却水消耗

入界区压力

温度

指标

13kg/Nm3水煤气

0.4MpaG

≤32℃

 

四、水煤气成分及热值

1、成份:

分项

CO2

O2

CO

H2

N2

CH4

CO+H2

组份%

14-17

0.2

45-47

36-38

0.3

0.1-0.3

≥83%

 

2、热值:

高位热值:46%×3018+37%×3044+0.2%×9510=2533.6kcal/Nm3

低位热值:46%×3018+37%×2576+0.2%×8578=2358.6kcal/Nm3

 

五、纯氧连续气化技术特点

1、炉体采用耐火隔热层外加水夹套结构,防止融渣挂壁。夹套采用管套式耐压夹套,提高自产蒸汽压力,使原料煤中有限热量,尽量多地用于气化,少产蒸汽,有利于降低煤耗,降低返焦率。同时夹套锅炉高度的提高,有效地控制了挂疤问题,操作弹性也大幅度提高。气化剂(氧气+蒸汽)被灰渣预热,提高气化效率,节能降耗。

2、小粒焦的炭利用率达到98%以上。灰渣残炭低(≤5%),造气炉渣可做建筑材料。

3、提升型CY-Φ2600--Φ3800mm纯氧气化炉高径比设计合理,提高了碳层高度,加大了气化强度,增加发气量,有效地控制上气道温度,减少热损失,降低煤耗,碳层高度的提高气体出口速度降低,可以有效地减少炉上带出物,还可以减少火层下移,避免“吹翻”和“空洞”,保护炉箅使用寿命,保证气化生产的安全连续稳定运行。

4、自动化程度高,采用自动加焦装置和自动排灰装置,连续自动加煤,不停炉下灰;生产操作易于控制,通过对H2O/O2的比值调节,控制气化层及顶部温度,达到安全稳定生产的目的。专门设置有放空管,作为初期开车和事故处理放空时使用。

5、纯氧专用炉篦具有均匀布气、破渣、排渣三项功能,并可根据原料特性的变化调节气化剂的分布。

6、针对产品水煤气为易燃易爆有毒的特性,设计采用特殊的密封措施,确保水煤气不泄露,实现安全生产。

7、在正常生产情况下无废气排放。开车前期和事故状态的废气可经放空管排放,不对环境造成危害;

8、设置独立的造气循环水系统,实现造气循环水闭路循环,达到废水零排放的目标。

 

六、纯氧连续气化工艺路线

 

五楼皮带→分料器

爬坡皮带          料仓

原煤→筛分               自动加煤机  放空(开车时用)   脱盐水

 

蒸汽缓冲罐→混合阻火罐→纯氧连续气化炉→高效除尘器→热量回收器

 ↑          ↑                 

蒸汽        纯氧                    开车风机

 ↑          ↑       脱盐水 灰渣               冷却上水→净化洗涤塔

锅炉        空分                                冷却回水出口水封
去后续工段←清洗塔←脱硫塔←冷却塔←电捕焦←煤气总管

 

七、工艺流程及简述

原料小块煤(或小粒焦)由料仓进入自动加焦机,自动定时、定量加入炉中。制气用的气化剂O2气来自空分工序,蒸汽来自锅炉和自产蒸汽,纯氧和气化剂经计量和比例调节进入混合罐中混合,温度控制到200℃从底部进入造气炉,在炉内高温条件下,与小块煤或小粒焦进行氧化还原反应,连续生产水煤气。

反应生成的水煤气温度约500-550℃,自炉顶排出,经过高效除尘器进行除尘后,进入热量回收器回收高温气体余热,副产压力为0.15MPa的蒸汽进入上段过热。出热量回收器温度约150-170℃进入净化洗涤塔底部,在塔中用来自造气污水处理系统的闭路循环冷却水喷淋冷却洗涤,将其冷却到45℃并洗涤其中夹带的尘埃和焦油后,进入水煤气总管去后续工段。

净化洗涤塔底排出的造气污水通过地沟排至造气污水处理系统,经处理后的循环冷却水由泵送回造气气化系统闭路循环使用。

 

八、制气原理

采用纯氧连续气化炉,以焦炭、兰炭、小块煤或无烟粉煤制成的型煤为原料,以纯氧和水蒸汽为气化剂,在纯氧连续气化炉中经过氧化还原反应制得水煤气。其主要化学反应式如下:

C+O2=CO2+Q

2C+O2=2CO+Q

C+CO2=2CO-Q

C+2H2O(g)=CO2+2H2-Q

C+H2O(g)=CO+H2-Q

 

九、主要设备选择

纯氧连续气化单炉系统配置:料仓、自动加煤锁、纯氧连续气化炉、夹套汽包、入炉混合罐、高效除尘器、热量回收器、废锅汽包、净化洗涤塔、出口水封各1台。

系统配置开车风机、蒸汽缓冲罐、氧气缓冲罐、电动葫芦、循环油泵站、干油泵等。

1、煤气炉:青岛天正洁能环保科技有限公司研制的纯氧连续气化炉CY-Φ2600-Φ3800mm,整体配置合理,防流措施完善,气化强度高,单炉半水煤气产量达到7000-15000Nm3/h,灰渣残炭量≤5%,有效气体成份含量高,操作弹性大、工况稳定,节能降耗效益高。

2、净化洗涤塔:采用空塔与规整填料塔组合型,上部一层采用六边不锈钢蜂窝规整填料。下段二层空塔喷淋。

3、高效除尘器:内衬用耐热耐磨铸铁,保证除尘效率达到95%以上。

4、热量回收器:上部套管式,耐高温生产稳定,使用寿命长。下部为热管式,换热效率高。废锅下段换热翅片按纵片设计,达到防附着防堵效果。

5、空气鼓风机:原始开车用。型号:C170-1.28,电机功率N=132KW,电压380V,流量170m3/min ,H=2800mmH2O。

6、油压控制系统:造气炉机电一体化自控系统由泵站、多路换向阀站、执行机构、蓄能器、工艺阀门及造气控制系统等主要部分构成。

每套油泵站采用两泵方案,1开1备,分别由两套电机、液压泵、压力控制阀等构成,共用一个油箱,两套机构通过专用元件来控制,在其中一台运行时,就能保证整个阀门液动装置稳定运行,且同时可对另一套的电机、油泵滤油器等机构进行检修及更换。

 

十、纯氧连续气化额定消耗指标

每生产1000Nm3粗水煤气额定消耗

序号

消耗项目

单位

额定消耗

压力

备 注

1

烧小粒焦

kg

410

 

C≥83%

2

氧气

Nm3

200

0.10MPaG

浓度≥99.6%

3

外来蒸汽

kg

330

0.6MPaG

260

4

除氧水

kg

363

2.5MPaG

104

7

循环水

t

13

0.4MPaG

<32℃

8

电耗

kwh

1.0

380V

气化系统


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