[00332575]水煤浆水冷壁气化炉研制

1.课题来源与背景： 装备制造业是为国民经济和国防建设提供技术装备的基础产业,是国家实力和国际竞争力的主要象征,具有极其重要的战略和现实意义。我国是一个多煤、缺油、少气的国家,能源结构急待调整,开发提高煤炭综合利用技术是我国当前的一个重要任务。现代煤化工不但要有先进的工艺技术,更需要有满足工艺技术的精良装备,尤其是需要先进的煤气化技术及装备。 近二十年来,我国花费数百亿元引进德国鲁奇固定床加压气化、美国德士古水煤浆加压气化、荷兰壳牌粉煤加压气化等技术和装备,但引进技术和装备普遍存在投资偏高的缺点,更重要的是引进技术的装备并不能很好的解决高硫、高灰熔点劣质煤的气化问题。根据统计,我省煤炭资源总储量约2800亿吨,其中“三高”煤占煤炭资源总量的30%以上。长期以来,由于缺乏清洁、高效的以“三高”煤为原料的大型气化技术和装备,使大量的资源无法利用而失去“开采价值”,造成了资源的极大浪费。 水煤浆水冷壁气化炉开发与制造的研究目的和意义,就是为洁净化开发利用丰富的“三高”煤资源的气化问题而提出的具有中国自有知识产权、适合中国国情、与国外同类型引进煤气化技术及装备相媲美的新型煤气化技术和装备产品,该技术的产业化产品具有煤种适应性宽、气化强度高、污染少、操作简便、运行安全可靠和投资省、见效快、节能效果好、气化压力与后续工段压力相匹配等特点,为构建山西“资源型经济转型综合配套改革试验区”的转型发展,跨越发展,将煤气化技术转化为产业化的装备制造产品达到应用的效果具有示范意义和推动作用。水煤浆水冷壁气化炉的开发与制造,项目的实施必将对提升企业自主创新核心竞争力和可持续发展具有十分重大的意义。 2.技术原理与性能指标： 水煤浆水冷壁气化炉是通过热能工程、化工技术及装备制造技术跨学科结合开发的新型煤气化装备。工艺过程为：氧气和水煤浆通过顶部工艺烧嘴进入气化炉,在高温、高压工况下进行氧化还原反应,生成的粗煤气和液态熔渣一起流入气化炉下部的激冷室,冷却后的激冷气通过激冷室上部设置的激冷气出口排出,熔渣被淬冷固化,并沉入气化炉底部水域,经锁斗收集后定时排放。 水煤浆水冷壁气化炉主要性能指标为：水煤浆水冷壁气化炉与同类技术相比,采用水煤浆进料,运行安全可靠,避免了粉煤进料不稳定、易燃、易爆、易磨损泄漏等难题;同时操作炉温高,渣中残炭含量低,排渣成颗粒状,易于收集处理,废水无污染物,生产中无废气排放,为洁净气化技术,能够消化“高灰份、高灰熔点、高硫”煤,易于实现气化煤本地化,节约运输成本,环保节能;与同类耐火砖气化炉相比减少了耐火砖的更换,每年可节约换砖成本300余万元;水煤浆水冷壁气化炉装置100%国产化,相对于国内运行的其他加压煤气化技术,投资节约30～50%。 3.创新点：水煤浆水冷壁气化炉的技术难点和创新点主要体现在以下几个方面： 1)首次将膜式水冷壁技术应用于水煤浆加压气化炉,实现了气化炉的长周期运行,满足了化工装置检修周期的要求。 2)开发了水冷壁与壳体采用连接的专用技术,解决了在高达1500℃环境下,水冷壁的膨胀难题,同时密封得到解决。 3)采用了气化炉壳体上封头组件与排渣锥体组件密封面组对加工新技术、水冷套及鳍片、梳形环板装焊技术、激光指向仪的测量等技术,形成了膜式水冷壁与壳体的组装工艺。 4.推广应用前景： 随着煤化工准入标准的完善,主要的煤炭资源区新疆、内蒙、宁夏、陕西将是煤化工发展的主要省份,山西省在国家7项战略性新兴产业的基础上,又增加了现代煤化工产业,重点打造以“苯、油、烯、气、醇”为链条的现代煤化工产业,将投资8000亿元重点建设一批100万元吨级的现代煤化工项目及产业集群,仅阳煤集团5年内就有在新疆700亿,太原600亿的煤化项目投资,如此大规模的投资为新型煤气化装置提供了需求空间。水煤浆水冷壁气化技术作为一种具有煤种适应性宽、气化强度高、高效洁净、投资小等特点的新型煤气化技术,符合当前煤化工产业的发展趋势,市场前景十分广阔。 5.应用及存在问题：水煤浆水冷壁气化炉应用装置于2013年5月22日在临猗公司一次开车成功,一直连续、稳定运行至今,尤其是产出的气体成分十分稳定,符合合成氨、尿素系统的气体成分需求。同时在系统的压力设计上,我们采用了 4.0MPa 系统,这样不仅可大大降低后系统的压缩能耗,而且也降低了净化方面如低温甲醇洗系统以及压缩方面的能耗;综合能耗达到世界先进水平。 存在问题：虽然,现阶段该气化技术的研发取得了一些成绩,并且在阳煤丰喜集团建成了一套工业化应用装置,但该套气化应用装置在原料方面能全部使用本地高灰熔点煤代替神木、华亭低灰熔点煤,实现气化煤当地化的方向可能仍存在一定的发展空间,新技术、新材料、新工艺的革新对当前气化炉进一步的技术提升起着更加重要的作用。