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GE气化讲义

相比,技术及工艺优势明显,是一种具有潜力、有待开发的气化技术,该技术无工业化运行经验。 国产自主知识产权的干粉气化技术有: 航天研究院研发的航天炉。
华东理工大学单喷嘴粉煤气化,四喷嘴。
2.湿法气化工艺 德士古气化技术是湿法气化工艺的代表。德士古气化技术是由美国德士古公司在其油气化技 术的基础上研究开发的一种煤气化技术。到目前为止该技术已在鲁南化肥厂、上海焦化厂、渭河 化肥厂、淮南化肥厂等多家实现工业化运行。工业装置压力等级从2.6~6.5MPa不等,气化温度 依据煤质灰熔点而定,一般控制在1300~1450℃,大多采用激冷流程,工艺技术和设备较为成熟, 设备基本可实现国产化。但该技术属国外专利技术,技术引进费用高,受制于人,同时存在着原 料适应性较差、灰水处理系统复杂、操作稳定性有待改善等技术缺陷。 Texaco气化炉的运行经
动状态时,表现出具有较低的黏度,便于使用;停止流动处于静置状态时,又可表现
出高黏度,便于存放。 二.煤炭成浆性的影响因素 煤的成浆性是指将煤制成水煤浆的难易程度。煤炭的成浆性与煤炭本身的理化性质 有密切关系,最显著的煤质因素是煤炭分析基水分Mad、哈氏可磨性指数HGI和氧(O)。 除此之外,水煤浆的粒度分布(级配)、添加剂、助熔剂、水质、制备条件、温度等 对成浆性都有影响。
法气化工艺,该技术具有技术指标好、消耗低的优点,但同湿法气化技术相比存在设备投资
费用高(比湿法气化高30~50%)、设备加工无法实现国产化、建设周期长,且无工业化化
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工装置运行的经验。 GSP工艺是一种单喷嘴下喷干煤粉进料的干法气化技术,同Shell气化技术
陕西鑫立喷嘴研制开发有限公司
煤气化方法全世界已有200余种。学术界将固定床Lurgi炉、流化床的Winkler炉及气流床
的K-T炉称为第一代煤气化技术,现在这些技术都已不再发展。为了减少环境污染提高煤炭
的利用率,增加装置的生产能力,降低氧耗和煤耗,拓宽原料煤种的使用范围,充分利用煤 炭资源,国外大公司开始竞相开发第二代先进的煤气化工艺技术。 第二代煤气化技术从进料方式来看,有干法、湿法两大流派。Texaco公司放弃了干法加 料这一传统做法,成功地开发出水煤浆湿法气化工艺,因而独树一帜,最先实现了加压非固 定床连续气化的工业化,在80年代开始推广。目前,气流床气化炉中,采用湿法气化的 Texaco和采用干法气化的Shell气化炉的单炉出力都达到了2000t/d~2500t/d等级,并都建 立了250MW~300MW等级的IGCC示范厂。 1.干法气化技术 干法气化技术主要包括荷兰壳牌Shell气化技术和德国科林GSP气化技术。干法气化工艺是 以干煤粉进料,纯氧作气化剂,液态排渣操作。Shell气化技术是一种多喷嘴下置对喷的干
可磨性指数低于60时,煤
浆浓度急剧下降。
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天润化肥 6.煤岩显微组分 煤中极性官能团主要分布在镜质组分中,因此,镜质组分高的煤成浆性差。丝质组 分含碳高,哈氏可磨性指数减小不易成浆。 7.煤化程度 煤阶越低,孔隙率和比表面积越大,内在水分越高、哈氏可磨性指数HGI值越小、煤 中可溶性高价金属离子越多,煤的成浆性越差。随着煤化程度的增加,煤的成浆性逐 渐提高。但达到一定的煤化程度后,内表面积又逐渐增多、内在水分提高、哈氏可磨性 指数HGI降低,煤的成浆性变差。 8.煤粒配比 水煤浆是煤粒分散于水中形成的悬浮体系,是不均匀的动力不稳定系统。如果在制 浆中,粗粒比例较多沉降速度就会加快、煤水极易分层、致使煤浆的稳定性变差;细 粒比例增高,沉降速度降低,稳定性进一步提高。但另一方面,煤粉粘度减少,煤浆 的表观粘度值就会增大,流动性会变差。
泻落状态运动,从进料口进入磨机内的物料在钢棒的冲击和研磨作用下而粉碎,煤粉
从出料口溢出,经过筛分,粒度合格的产品由筛下排出,完成粉磨作业。 筒体是棒磨机回转部中重要部件,在棒磨机中属于大型结构件。大齿轮是传动部中 大型部件,一般采用两半齿轮连接形式。大小齿轮组成的开式齿轮传动,适应了磨机低 速、重载、连续工作的特点。磨机是低速、重载的机械设备,传动装置根据这个特点 配置气动离合器,可以实现电机、主机分段起动,磨机主电机零负荷启动。 磨煤机结构简图、水煤浆磨机外形见下图。
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具有高浓度,流动性好,较强稳定性,良好的剪切稀化效应、没有硬沉淀的高质量的水煤
浆。是依靠以下技术制成的。 1.正确选用原料煤。 制浆用煤炭的质量除了应满足下游用户的要求外,还应考虑煤的成浆性,水煤浆气化适用
烟煤无烟煤。内水小于8℅,灰分13℅灰熔点低于1300 ℃ 。可磨性好,灰渣年限长煤层厚。
制浆工段有两台搅
拌器:添加剂制备 槽搅拌器、磨机出 口槽搅拌器均为浆 式。磨机出口槽搅 拌器为两层,每层 三片桨叶。添加剂 制备槽搅拌器三片 桨叶。
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天润化肥 二.磨煤机 煤磨机的功用是为得到指定煤浆浓度和粒度的水煤浆成品。本工艺采用湿式溢流型 棒磨机和无返料的开式流程。棒磨机由异步电机、减速机、气动离合器、小齿轮、大 齿轮和回转部组成。 异步电机通过联轴器、减速机、气动离合器、小齿轮、大齿轮带动回转部以一定速 度旋转,回转部筒体内煤和钢棒在离心力和磨擦力的作用下,被提升到一定高度,呈
气化单元共有设备约92台,其中动设备65台
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水煤浆是煤和水及少量化学添加剂调制而成的浆体。按用途,水
煤浆有高浓度水煤燃料与供德士古炉造气用水煤浆原料两种。如何才 能配制成高浓度、低粘度、稳定性好的水煤浆;掌握煤炭的成浆特性、 应用好制浆技术,选择匹配的设备、合理的流程至关重要。 一.制浆原理 二.制浆技术 三.制浆设备 四.制浆流程
保证水煤浆在储存运输过程中性态稳定均匀的特性。
10.助溶剂 助熔剂有石灰石、氢氧化钙和铁渣三种,加入石灰石或轻质碳酸钙后,对水煤浆的 质量影响不大,加入氢氧化钙或铁渣会使水煤浆的表观粘度明显增加,降低煤浆的成 浆性能。用石灰石作助熔剂不但对水煤浆的质量没有影响,还能够增加流动性,且经 济、易得。
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天润化肥 3.含氧极性官能团 煤表面的极性官能团越多,
煤的亲水性越强、增大煤的
内在水分含量。极性官能团 还导致表面活性剂分子在煤 表面的反吸附。煤表面极性 官能团含量多,会降低添加 剂的药效而增大用量。煤中 含氧极性官能团越多,煤浆
中自由流动水则越少,煤浆
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5.哈氏可磨性指数(HGI)
煤的可磨性直接反映磨 煤的难易程度,中国目前 较普遍采用的是哈特葛罗 夫法简称哈氏法 HGI。可 磨性指数越高,表示煤越 易破碎。可磨性好的煤可
以得到更多的微细颗粒,
因而提高了堆积效率,易 制得高浓度的水煤浆。由 图中曲线“1” 可知,当
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天润化肥 9.添加剂 添加剂主要作用改善煤表面亲水性,降低煤水表面张力,使煤粒充分润湿均匀分散 在少量水中;提高煤浆的流动性、降低煤浆粘度。添加剂通常包括分散剂、稳定剂以 及一些辅助化学药剂。分散剂作用是降低粘度。稳定剂的作用是确保煤浆的稳定性,
2.级配技术。 水煤浆要求具有良好的粒度分布,使其中不同大小的煤粒能够相互充填,尽可能减少煤粒 间的空隙,达到较高的“堆积效率”。该项技术有时简称为“级配”。
3.制浆工艺与设备。
在给定原料煤的粒度特性与可磨性条件下,如何使水煤浆最终产品的粒度分布能达到较高 的“堆积效率”就需要合理选择磨矿设备与制浆工艺流程。 4.选配性能匹配的添加剂。
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天润化肥 1.内在水份 煤的内在水分越低,制成的水煤 浆粘度越小,流动性就越好,易于 制成浓度较高的水煤浆。反之,不 易制成高浓度的水煤浆。煤内水分 与煤浆浓度关系见左图曲线“2” 2.孔隙率及比表面积 煤的孔隙率发达,则煤的比表面 积大。高比表面积会导致添加剂消 耗增大。发达的孔隙会储存大量的 气体。成浆后水要慢慢渗入其中, 出现煤浆“鼓包”、“发干”等现 象,加剧煤浆的“老化”。给水煤 浆的制备、存储、运输等带来困难。
低压煤浆泵(P1205) 采用三缸 单作用往复式液压隔膜泵。往复式 液压隔膜泵机组由变频电机、减速 机、往复式液压隔膜泵、进口缓冲 器、出口缓冲器、联轴器、润滑系 统和监测控制系统组成,通过变频 器调节活塞的往复次数来改变泵输 出流量。泵与减速机和电机与减速 机通过联轴器联接,减速机和电机 组装在公共底座上,润滑系统组装 在另一底座上,液力端有独立的底 座;泵头部件设有冲洗接口。
验和已商业化的台数最多,用于IGCC发电,气化炉的可用率也可达到80%以上,但它的喷嘴和耐
火衬里的寿命较短,冷煤气效率和组成IGCC的效率目前还较低。(国产自主知识产权)
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3.多原料浆气化
天润化肥采用多元料浆气化技术,是西北化工研究院自主开发的一种气流床加压气化专 利技术。本工艺技术主要有料浆制备、气化及灰水处理三部分组成。 气化装置的作用: 气化装置的设置: 气化装置主要包括煤浆制备工序,气化工序,灰水处理工序。 料浆制备工序按两套系列设置,正常运行两套。 气化工序按三套系列设置。正常运行两套。 灰水处理主要包括高压闪蒸单元、低压闪蒸单元、真空闪蒸单元和黑水沉降澄清单元、 细渣过滤单元,其中闪蒸单元为三套;灰水沉降、过滤、灰水除氧为一套。
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