SE-东方炉粉煤气化技术

SE-东方炉粉煤气化技术（单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术）华东理工大学中石化宁波工程公司/宁波技术研究院中国石化扬子石化公司气化IGCC发电燃料电池/炼厂工业/民用燃气合成气燃气还原气氢气化肥甲醇、乙二醇烯烃、芳烃汽油、柴油天然气其它直接还原炼铁页岩气生物质……CO+H2煤炭•我国煤炭深加工重大任务：转变煤炭传统消费方式。•清洁高效的煤气化技术是现代煤化工产业的龙头。一.前言在华东理工大学多年的研究成果和原创专利技术基础上，结合中石化宁波技术研究院/宁波工程公司的专有技术、系统集成优化、工程化能力与经验，联合开发了具有自主知识产权的“单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术”。一.前言SE-东方炉粉煤气化技术简称:SE气化技术（SE：Sinopec+ECUST）中石化与华东理工SE气化技术合作协议签字仪式（2011年8月10日）扬子石化SE气化技术示范装置开工仪式（2012年1月）二、SE-东方炉技术特点与优势煤粉制备-成熟气化-核心初步净化与渣水处理-成熟供料与输送-关键单喷嘴顶置—结构简单，流场合理，投资节省，成熟可靠。膜式水冷壁—煤种适应性强，副产中压蒸汽，循环倍率低。单系列、多管路粉煤输送—稳定可靠，投资低。复合鼓泡床+分级净化—高效除尘，运行费低，投资节省。蒸发热水塔—热回收效率高，防结垢，运行费低。二、SE-东方炉技术特点与优势多功能复合式烧嘴点火、开工、投煤功能为一体。三通道交叉射流形式，结构简单，安装便捷。内混式高强火焰点火，开工成功率98%以上。设有发展段，确保单路管线运行时均匀弥散。优化的物流通道设置为长寿命提供保障。LPGCH4LPGLPGCH4不同燃料、速度点火性能测试易于调控的气化炉流场二、SE-东方炉技术特点与优势射流区、回流区、管流区，流场合理，利于挂渣火焰高温区处于炉中心，近壁面温差小，炉温操作弹性大近壁面高温区位于渣口附近，不易堵渣碳转化率高，灰渣比高，滤饼可燃物含量低速度场温度场浓度场高精度在线煤粉流量标定系统复合式活化器结构二、SE-东方炉技术特点与优势优化的供料工艺配置（单锁斗-双管路；双锁斗-三管路）,可靠性高。煤粉锁斗活化器为复合式结构，强化下料速率，有效减少结拱架桥。小量程称重系统，显著提高标定精度，为精确控制氧煤比奠定基础。可实现在线标定，及时纠正因煤种或物性变化引起的偏差，消除失控隐患。针对高含灰量合成气的分级多功能湿法除灰技术分级净化－先粗分再精分洗涤效果好，合成气洁净高效节能(合成气压降低)合成气分级净化采用“混合器+旋风分离器+水洗塔”组合技术：工业实践证明能处理高灰份煤二、SE-东方炉技术特点与优势激冷室复合床洗涤冷却技术交叉射流式激冷环，强化热质传递具有冷却保护措施的下降管，提升抗堵渣性能。鼓泡洗涤，无腾涌，液位平稳易控制贵州开阳化工入炉煤灰分~26%；洗涤塔出口合成气灰含量小于1mg/Nm3目前已累计运行超过一年；变换单元无脱毒槽或预变换；含渣水热量高效回收技术（蒸发热水塔）蒸发热水塔(闪蒸＋直接换热)无结垢、堵灰现象换热效果好，热传递效率高开停车水循环流程简单、方便灰水温度得到最大程度提高，酸性气和入水洗塔灰水温差4℃，水气比提高。操作稳定，成熟可靠。彻底解决采用换热器工艺所带来的易结垢、换热效率低的问题。二、SE-东方炉技术特点与优势先进的智能化操作与安全联锁控制系统智能化的操作控制、联锁逻辑系统，气化炉点火-开工-投煤实现一键式控制，安全可靠。煤粉锁斗供料与密相输送系统完全实现自动控制。可视化的开工和投煤火焰，彻底消除投料瞬间黑区。（即30秒内不能确认是否开工或投煤成功，需根据参数趋势判断）GSSS气化炉开、停车系统BCMS气化烧嘴控制管理系统CODS煤种优化控制管理系统KEDS-关键设备诊断系统二、SE-东方炉技术特点与优势技术创新点：集点火-开工-气化功能为一体的长寿命复合式粉煤气化烧嘴。简化结构的膜式水冷壁技术。高可靠性的煤粉供料及载气平稳切换技术。烧嘴和气化炉流场匹配优化技术。智能化的气化炉操作控制技术。高灰含量合成气洗涤除尘技术。二、SE-东方炉技术特点与优势三、SE-东方炉示范装置建设与运行扬子石化SE-东方炉煤制氢工艺流程（一期）1000吨/天空分SE粉煤气化CO2压缩硫回收低温甲醇洗PSACO变换煤合成气冷凝液变换气净化气灰渣.废水CO2尾气空气硫磺氧气24000Nm3/h纯氢气66800Nm3/hH2S扬子石化实施原料路线调整：煤制气替代天然气蒸汽转化，CO供醋酸装置，合成气供丁辛醇装置，其余氢气上网外供。一期：1套SE-东方炉气化装置，完成工业化示范。二期：1套SE-东方炉气化装置，完全替代天然气蒸汽转化制合成气。中石化十条龙攻关项目气化压力：4.0MPa规模：日处理煤1000吨有效气：70000Nm3/h产品：氢气技术许可合同：2011年12月31日工艺包审查：2012年2月场平、桩基、土建开工：2012年4-6月气化炉出厂：2013年1月28日装置中交：2013年10月30日单体试车：2013年12月-2014年1月试车投料：2014年1月23日产出合格氢气：2014年1月28日PDP：华东理工大学+中石化宁波院工程设计：中石化宁波工程公司气化炉制造：上海锅炉厂开工建设至中交18个月！单体试车至投料2个月！三、SE-东方炉示范装置建设与运行创下国内煤气化技术示范装置开车运行多项纪录出合格产品时间最短。5天：2014.1.28产出合格氢气打通全流程时间最短。10天：2014.2.5返回CO2送煤入炉一次投料成功连续运行时间最长。11天11小时：2014.1.25~2.6自投料3个月内连续运行时间最长。53天：2014.3.19~5.11烧嘴首次使用累计时间最长。181天：截至2014年12月9日三、SE-东方炉示范装置建设与运行阶段时间内容准备阶段2013.12-2014.12013.12.25-2014.1.15炉外点火试验。2013.12.26-2014.1.13制粉、输送及固体流量计标定。2014.1.16-1.23炉内点火开工试验。第一阶段2014.1.23气化炉投煤。2014.1.28产出合格产品氢气。2014.2.10二氧化碳返回系统用于煤粉供料2014.1.25-2014.2.6连续运行275h。检修整改2014.2.14-3.18阀门、氮气系统等整改消缺。第二阶段2014.3.19-2014.5.11连续运行53天。受下游用氢用户停车影响，计划停车第三阶段2014.9.14-2014.12.9连续运行85天，完成满负荷考核。受氢气管网氢平衡影响，计划停车。生产阶段2015.1—煤种经济性运行——混配晋城煤；超满负荷运行——108%……….气化温度℃负荷%热损失%氧耗Nm3/kNm3(CO+H2)煤耗kg/kNm3(CO+H2)有效气含量%CH4ppm灰渣比kg/kg滤饼可燃物wt%粗渣可燃物wt%碳转化率%1400-15501000.83315698920-100~4:630398.3载气炉压氧量煤量COH2CO2N2CO+H2MPakg/ht/h%%%%%CO23.9340004163.125.611.20.1488.7扬子SE-东方炉示范装置考核运行指标三、SE-东方炉示范装置建设与运行煤种—贵州煤：神华煤=3：2。入炉煤粉—灰分=16-20%。入炉煤粉—FT=1260-1400℃。2014年10月17-20日完成满负荷标定，各项工艺指标达到或超过考核值。2014年12月4日，中石化科技部组织项目鉴定，由中石化高级副总裁戴厚良任主任、曹湘洪院士任副主任的专家委员会一致认为：该技术煤种适应性好，装置高效节能、环境友好、可靠性和灵活性高，各项技术经济指标达到同类技术的国际领先水平，经济效益和社会效益显著。三、SE-东方炉示范装置建设与运行水冷壁气化炉“以渣抗渣”高温运行优势四、SE-东方炉运行的技术优势取样时间粗渣可燃物滤饼可燃物wt%wt%2014.2.7022.122014.2.805.342014.2.95.7212.202014.2.100.207.942014.2.13021.832014.4.201.6029.952014.4.220.1528.262014.4.240.9033.542014.4.251.0228.952014.5.81.2535.382014.5.90.7826.25高温气化下粗渣形态工业分析（空干基，Wt%）水分灰分挥发份固定碳1.4328.4222.9047.25元素分析（空干基，Wt%）CHONS59.683.242.321.053.86FT=1522℃配煤后煤粉灰分：20%FT：1399℃贵州高灰熔点煤质分析不同煤种的气化性能指标比较工业装置煤种灰渣比kg/kg滤饼可燃物wt%粗渣可燃物wt%碳转化率%扬子石化SE炉贵州煤+神华煤(3:2)4:6303~98扬子石化SE炉晋城煤+神华煤(2:3)4:63110~96三、SE-东方炉示范装置建设与运行气化活性比较•晋城混煤(2:3)灰熔点FT=1352℃;•反应活性差，与贵州煤相当；•可磨性指数低(35)，晋城混煤粒度90um：~40%，显著大于贵州混煤（90um以上~25%）。0510152025300.00.20.40.60.81.0ConversionXTime/min神华贵州神华/贵州-2:3点火火焰开工火焰多功能一体化烧嘴。可视化火焰，提高操作可靠性。点火开工时间短(~40min).烧嘴首次使用累计超过181天。复合式烧嘴性能投煤火焰烧嘴累计运行181天烧嘴四、SE-东方炉运行的技术优势投煤过程SiC温度变化趋势炉膛测温（SiC层温度）响应最快直接反映炉温水平与挂渣状态以SiC层温度作为炉温控制的首要标尺常规的炉温间接监控手段：在线CH4、CO2含量（滞后~10min）汽包产蒸汽量（滞后~8min）灰渣形态（滞后40~50min）获得了SiC层温度与炉温及各参数（O/C、蒸汽产量、CH4）的定量关系。迅速有效的炉温及过程监控手段四、SE-东方炉运行的技术优势水冷壁原始挂渣迅速平稳光壁挂渣过称氧煤比-SiC温度对应关系SiC温度氧煤比积累经验，为后续SE气化炉的原始挂渣提供了重要参照。四、SE-东方炉运行的技术优势挂渣周期短(~3小时以内)气化炉运行平稳0.40.440.480.520.560.62800282028402860288029002920时间,s压力,MPa50006000700080009000100001100012000煤量,kg/h炉压煤量点火-开工-投煤-提压全过程安全平稳点火开工投煤时间分布点火-开工-投煤过程方便快捷，~40min。开工过程流量-压力匹配，关键设备安全。煤循环系统压降特性与炉压匹配，投煤过程平稳。升压平稳，速率提升，~2.5h完成。投煤与炉压波动关系历次投煤的升压速率时间分布四、SE-东方炉运行的技术优势水冷壁气化炉挂渣理想四、SE-东方炉运行的技术优势气化炉渣口圆整，无堵渣。上部中部下部及锥底挂渣平整、周向均匀，轴向厚度分布合理渣口圆整，无积渣、堵渣和偏流渣层结构致密牢固炉内温度场合理，有利于兼顾挂渣与排渣1#煤线跳车1#煤线投入1#煤线恢复1#煤线跳车1#煤线重新投入1#煤线恢复单路煤线跳车与投运抗停车风险能力强，单路煤粉跳车后能及时平稳恢复。煤线-氧线单独匹配，安全运行得到保障。四、SE-东方炉运行的技术优势1#线跳车2#线负荷自动上升1#线具备投料条件1#线投料1#线负荷自动上升,保持总负荷稳定。恢复正常气化炉运行过程的可靠性保障粗渣50%以上粒度超过1cm，充分体现了SE炉的耐高温性能。粗渣可燃物3%,滤饼可燃物20-30%；灰渣比4:6-3:7。粗渣滤饼粒度分布粗渣粒度分布四、SE-东方炉运行的技术优势灰渣比合理，碳转化率高，有利于合成气除灰。滤饼四、SE-东方炉运行的技术优势合成气洗涤系统稳