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先进、经济、环保是清华炉取胜的硬道理
根据我国煤炭的性能特点,在开发自主煤气化技术时,需要达到很高的要求——煤种适应性好,可以烧“三高煤”;高可用率,装置要长周期稳定运行;高可靠性,要减少意外停车;大容量,装置要高压、单炉产气量大。
概言之,便是要满足“先进”、“环保”、“经济”这三大指标,而这,正是“清华炉”技术能够在市场竞争中取胜的“硬道理”。
目前石化行业较为流行的粉煤气化技术主要有两大类别,即水煤浆耐火砖技术与干粉水冷壁技术,但这两种技术往往都存在着各自的不足之处。
第二代“清华炉”技术具有水煤浆气化技术的全部优势,克服了水煤浆耐火砖气化技术的两个缺憾:煤种适应性窄,难于处理高灰熔点煤;单炉年运转率低,为达到装置8000小时年运转要求,必须配置备用炉。
第二代“清华炉”技术还具有水冷壁气化技术的全部优势,克服了干粉水冷壁炉的两个缺憾:干煤粉制备中干燥过程的能耗和危险性;气化系统压力难于提高,一般只能达到4.0MPa。
因此应用水煤浆水冷壁气化技术的“清华炉”充分发挥出了“水煤浆耐火砖”和“干粉水冷壁”技术的全部优点,同时还有效避开了它们的不足之处,其技术性能达到了近乎完美的程度。
山西丰喜集团应用第二代“清华炉”煤气化技术的装置
第二代清化炉首次投料即进入稳定运行状态,综合性能已明显优于现存各种煤气化技术。经过十多年的持续努力,从第一代到第二代,如今“清华炉”技术已日臻成熟和完善,多项性能和指标足以代表当今国际先进水平:
——稳定性好。水煤浆气化工艺成熟,水冷壁挂渣稳定。用水煤浆进料稳定可靠,避免了粉煤进料不稳定、易燃、易爆、易磨损、泄漏等难题。
——煤种适应性强。气化温度不受耐火材料限制,可达1600℃或更高,气化反应速度快,碳转化率高,煤种适应性好,能够消化高灰分、高灰熔点、高硫煤。
——系统运转率高。装置运行连续稳定,特殊设计的工艺烧嘴冷却系统有效延长了烧嘴的使用寿命,一次连续运行周期可以保证120天以上,每年不再因为换砖而停炉检修,单炉年运行时间可达到8000h。
——安全性强。水冷壁采用热能工程领域成熟的悬挂垂直管结构,既保证了水循环的安全性又避免了复杂的热膨胀处理问题。水循环按照自然循环设计,强制循环运行,紧急状态下能实现自然循环,最大限度保证水冷壁的安全运行。
——环境友好。气化温度高,残炭含量低,易于收集处理,废水无难处理污染物,制浆可处理污水。
——系统启动快。组合式点火升温过程简化,点火、投料程序一体化完成。水煤浆投料点火采用特殊设计的点火技术,气化炉从冷态到满负荷仅需3小时。
——气化压力高。气化压力不受原料输送系统影响,可根据后续工段要求进行更加合理的选择,实现与甲醇合成等压,降低能耗。
——技术细节处理好。清华炉气化技术在工业化过程,在细节的设计上有很多创新,如碳洗塔底部的气体分布器,使灰水和煤气的充分混合,保证了煤气的洗涤效果;闪蒸罐中的环槽分布器设计,使闪蒸系统的检修更方便。真空闪蒸的液封设计,使闪蒸罐不再堵塞等,细节上的改进使气化系统能够实现长周期运行。
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