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《中国煤化工》
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昌昱实业高效GAG气化炉问世
作者: | 来源:国家煤化工网 | 时间:2018-11-09

10月26日,江西昌昱实业有限公司表示,该高效GAG炉工业装置由昌昱实业提供工艺包,由国家综合甲级资质化工设计院设计,该装置自建成后,已经进行了100多次试验,最后一次试验实现了稳定运行800多个小时,各项技术指标达到设计要求,比煤耗400~430kg/kNm3,比氧耗190~210

Nm3/kNm3,比汽耗180~200kg/kNm3,汽氧比0.9~1.1kg/Nm3,碳转化率≥99%,煤气有效成分(H2+CO)含量92%~96%,蒸汽分解率≥95%。

这是昌昱实业与中国东方电气集团中央研究院博士团队进行产学研合作取得的重要成果,为煤化工企业技术升级、节能减排提供一条有效途径。

以市场需求为导向

我国煤气化技术种类繁多,其中固定床间歇气化炉(UGI)最多,也是我国氮肥生产的主力炉型,但不少气化炉在单炉处理量、运行成本、能耗与环保等方面存在不足;固定床加压气化技术有气化强度低、蒸汽消耗大、碳利用率低和大量气化污水造成净化成本高的缺点;现代气流床气化技术具有气化强度高、蒸汽利用率高、气化效率高的优势,但又有氧耗高和建设成本高的缺点。开发原料适应范围广、气化指标优异、能耗低、运行费用低、投资省的新型气化技术,具有广阔的市场应用前景。

对此,昌昱实业与中国东方电气集团中央研究院建立合作关系,建设试验基地,联合攻关兼具各方优势的煤气化技术。经过近两年的努力,不断试烧各类煤种、改进设备,优化工艺条件,成功开发了既符合环保要求,又安全先进的节能新技术及装备——高效GAG炉,为目前中小化肥企业间歇气化升级改造提供技术支撑。

据昌昱实业总工程师唐万金介绍,该技术具有高产气率、高资源利用率、低能耗、投资省、建设周期短、维护费用低、安全环保等综合优势。煤种选择范围宽,可就地选择煤种,不仅可烧无烟小块煤,还可烧小粒焦炭、石油焦,又可烧价格较低的兰炭、烟煤、褐煤、长焰煤等劣质煤种,进而降低生产成本。

创新融合三种技术优势

该炉创新性地将 “固定床”“常压”“液态排渣”三种技术优势结合起来,兼具气流床熔渣气化高气化率、高气化强度的优点与固定床纯氧气化氧耗低、效率高、造价低的优点。相比现有固定床间歇气化技术,其有效气成分、气化效率和蒸汽分解率分别提高了20%、4%和50%。随着气化热效率的提高,氧气消耗相比气流床气化工艺下降40%以上,不仅可节省大量电耗,同时可大大降低空分投资。

唐万金介绍说,GAG炉核心区温度约2000℃,气化区温度约1600℃,单炉发气量大,气化强度高(≥2500Nm3/m2·h),是固定床气化炉的3倍多。若用GAG炉替代,可大大减少气化炉的台数,减少操作人员,降低维护费用。GAG炉熔渣气化工艺气化温度较高,蒸汽分解率大于95%,蒸汽利用率高,相比其他固定床炉型,蒸汽消耗只有其50%左右,气化炉副产的蒸汽就能实现自给。

“该技术GAG炉以小颗粒无烟煤或其他煤种为原料,以氧气和水蒸气为气化剂,在炉内高温状态下,碳与气化剂发生氧化还原反应生产出高品质水煤气,气化完后剩余的灰份在高温下变成液态,经水激冷变成玻璃状态碎渣从激冷器底部定期排出。”唐万金表示。

另外,该技术为连续制气,没有吹风气和其他有害气体排放,激冷后的玻璃质炉渣残炭低(≤1%),无污染,可做水泥、环保砖块等建材;气化装置无煤气、粉尘泄漏,现场干净卫生。GAG炉及配套设备结构较简单,大部分为常压设备,小部分为低压设备,材料为普通碳钢,可全部在国内采购和制作,制造、运输、安装成本低。例如建设年产30万吨的合成氨厂,若采用GAG炉熔渣气化技术,其气化装置的投资则只有气流床装置的30%左右。

节能减排有“良方”

GAG炉的开发成功,将为现有煤化工企业技术升级、节能减排提供一条有效途径。

据昌昱实业相关技术人员介绍,该技术所产煤气既可作高热值燃气,也可用作高品质化工原料气,比较适用于需要中、小气量的煤化工企业,特别适合现有固定床间歇气化工艺的升级改造,可解决现有间歇气化单炉处理量小、能耗高、运行成本高、“三废”难处理等问题,采用该技术后,吨氨煤耗、蒸汽耗可分别下降150kg、900kg,经济效益非常可观。

目前,国家有关部门已经明确要求在2025年前,所有煤化工企业在用的固定床气化炉要全部淘汰或升级改造,若用大型水煤浆或粉煤气流床工艺替代,不仅投资大、时间长,还会因气化压力高,致使现有前工段低压设备都不能使用,造成严重的资源浪费。同时,气流床对原料的选择性要求高,从经济节能安全环保角度讲,选择GAG炉替代固定床气化炉将是最佳选择。

GAG炉熔渣气化工艺可充分利用现有间歇气化炉厂房和其大部分的附属设备进行改造,后续的气柜、脱硫、压缩等工段大部分可不动,变换稍作扩能改造即可。炉子可以边生产边改造,一台一台进行,不会对生产造成大的影响。

选择GAG炉还将为企业大大提升现有工艺技术水平,提高气化效率,降低各种能耗,减少操作人员,降低维修费用,大幅度降低运行成本,提高经济效益。同时可为企业减少废气、废水、废渣排放,改善生产环境,解决困扰企业多年的各种环保问题。

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