Shell气流床粉煤气化技术(SCGP)是第二代先进的粉煤气化工艺,具有煤种适应性较广,运行周期长,单炉生产能力大,运行和维护费用低,环境效益好等优点。目前国内已有19套煤气化装置与壳牌签约,采用SCGP工艺生产合成气。双环、安庆、岳阳、枝江、柳州、永城、云沾化、云天化及神华等企业的SCGP装置已陆续成功投料,并转入正常生产。
由于SCGP工艺首次在中国应用,也是第一次在合成气生产领域应用,在试车及运行过程中遇到了诸如:粉煤高压放料不畅;粉煤加压时间长;粉煤密相输送不够稳定,输送能力不足;粉体关键设备、仪表、阀门易损坏;气化炉超温,煤烧嘴隔焰罩、水冷壁耐火材料和销钉易损坏;煤烧嘴频繁跳车;除渣系统易堵渣,捞渣机故障率高;合成气废热锅炉积灰较为严重;废水处理系统运行不佳,严重时管道、塔罐被渣灰堵死等问题。此外,原料消耗较大,石灰石、煤、氧、水、电、氮及蒸汽等消耗定额明显高于设计值,如岳阳 SCGP装置最好煤种的原煤消耗也是设计值的107.2%,达到0.682t煤/103m3有效气。目前,虽然岳阳SCGP装置连续运行取得了一些成绩(在较高负荷下突破了100d),但相对于水煤浆气化,国内SCGP装置还未实现高负荷长周期运转。
分析和研究SCGP装置运行中产生的这些问题,并探寻解决方法,有利于开好、开稳SCGP装置,充分发挥SCGP装置的经济效益,积累粉煤气化工业生产经验,增强我国煤化工自主研发能力,促进我国煤化工相关产业健康发展。
1 问题产生的原因
对于工业运行装置,工艺设计、工程施工、工艺控制以及仪表设备状况等均会影响装置运行的稳定性。仔细分析SCGP装置运行中产生的主要问题,不难发现这些问题主要集中在煤种的选配、粉煤加压进料以及粉煤气化控制这几个方面,而这几项也是SCGP工艺技术的关键所在。
1.1 煤种的影响
Shell在汉堡的实验装置、休斯敦的SCGP-1及荷兰的Demkolec装置上,先后对大量的烟煤、褐煤、石油焦及混合煤进行了试烧。不同原料的应用效果表明:几乎所有煤种都能在SCGP装置上气化,碳转化率均在99%以上,但不同的煤种,气化条件相差较大。煤种不仅影响助熔剂、原煤、氧气的消耗定额,而且还关系到冷煤气效率及能量回收。
国内SCGP装置运行中,虽然对于物性相差较大的煤种,通过调整剂煤比(助熔剂与粉煤的质量比)、水氧比及氧煤比后,均能在同一套装置上气化,但发现使用不同的煤种,煤线稳定性相差很大。如岳阳装置在使用精煤时,由于原煤颗粒很小,易磨碎,即使调整了磨煤机参数,粉煤粒度仍然偏细,导致粉煤输送不稳。另外,有些煤种气化时,废热锅炉(SGC)经常出现严重的积灰,换热效果不佳,合成气SGC出口温度逼近联锁值。如安庆装置气化原煤主要为皖北刘二矿煤种,运行较长时,SGC严重积灰,提高敲击装置的敲击频率,优化吹灰装置工况,均不能有效清除积灰。岳阳装置在使用山西潞安王庄矿煤作为气化煤种时,SGC也出现了严重积灰。
由上可以看出:不仅原煤的组成及物化性质直接影响粉煤气化过程,如原煤粒度或硬度不适宜,....