4-祝庆瑞-兖矿国泰运行总结论文07[1].04

兖矿国泰日处理1000吨煤多喷嘴对置式

水煤浆气化炉及配套工程项目建设和运行总结

祝庆瑞朱敏孙永奎丁辉

(兖矿国泰化工有限公司山东滕州277527)

摘要：介绍了兖矿国泰化工有限公司日处理1000吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉及配套工程项目的由来、工艺路线、建设及运行情况。

兖矿国泰化工有限公司日处理1000吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉配套24万吨甲醇、71.8MW燃气发电工程项目，是多产品联合生产系统示范工程，该项目包含了两个国家“863”计划课题，即“多喷嘴对置式水煤浆气化技术”和“煤气化发电与甲醇联产系统关键技术的研发与示范”。气化装置建设了两台操作压力为4.0MPa、日处理1000吨煤的多喷嘴对置式水煤浆气化炉，气化系统投资约2.4亿元人民币，为年产24万吨甲醇、联产71.8MW燃气发电装置供应煤气。该项目总投资为15.6亿元，于2003年8月1日正式开工建设，2005年10月试生产。2006年生产甲醇23.4万吨，发电2.3亿度。目前整个装置的运行已全面超过设计能力，日生产甲醇达到950吨，预计2007年甲醇产量将达到27万吨。

1. 项目由来

“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”是华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂(水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心)、中国天辰化学工程公司共同承担的国家“九五”重点科技攻关项目。该中试装置在兖矿鲁南化肥厂试车成功后，为发展中国自己的煤气化技术，形成具有完全自主知识产权的技术，在充分论证的基础上，依据以“项目带研发，以研发促项目”的思路，兖矿集团有限公司决定建设日处理1000吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉及配套工程项目工业示范装置。在项目的立项过程中，同时向科技部申报并承担了国家“863”计划能源技术领域洁净煤技术主题“多喷嘴对置式水煤浆气化技术”和“煤气化发电与甲醇联产系统关键技术的研发与示范”课题的研究开发任务。

2. 工艺技术方案及工艺流程

煤气化采用多喷嘴对置式水煤浆气化技术，空分装置采用液氧内压缩流程，气体净化采用耐硫变换、NHD脱硫脱碳，甲醇合成采用均温型合成塔技术，精馏采用三塔精馏流程，硫回收采用克劳斯+还原—吸收工艺，冷冻站采用氨吸收制冷，发电采用中热值燃气轮机联合循环发电。

2.1 空分装置

本项目选用一套液空(杭州)有限公司生产的6.0万Nm3/h液氧泵内压缩流程空分装置。空分装置中的空气压缩机、空气增压机采用一台40MW全凝式蒸汽轮机驱动，启动平稳、运行稳定。是我国化工系统中目前投入运行最大的一套空分装置。

2.2 气化装置

本项目新上两台日处理1000吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉，该技术由兖矿集团有限公司、华东理工大学及中国天辰化学工程公司共同开发，具有完全自主知识产权。该技术包括三个关键工序：水煤浆制备工序、四喷嘴对置气化及煤气初步净化工序、含渣水处理工序。气化原理及流程示意图如图1所示。

图1 多喷嘴对置式水煤浆气化原理及流程示意图

2.3 净化工艺方案

变换：采用耐硫变换流程，以避免气体先冷却脱硫再升温变换的冷热病，减少了换热设备，简化了流程，节省了变换用的工艺蒸汽，降低了能耗。

酸性气体(H2S、CO2)脱除：采用兖矿鲁南化肥厂第一家开发应用的NHD脱硫脱碳工艺，该工艺在常温下操作(-5~24℃)，尤其是在3.5MPa压力下，对H2S、CO2、COS选择吸收能力强，溶液挥发性小，无毒、无腐蚀。

硫回收工艺：采用克劳斯+还原—吸收硫磺回收技术，设备少，流程简单，排放气达到环保要求。

冷冻采用氨吸收制冷技术，利用变换低位余热，以降低电耗。

2.4 发电方案

本项目发电部分采用中热值合成气燃料的燃气轮机/蒸汽轮机联合循环系统。具体流程为：来自气化的水煤气经有机硫水解槽水解，再经脱盐水加热器回收热量后送入NHD脱硫系统，煤气脱硫系统只设脱硫塔，其溶液的再生与甲醇变换气脱硫共用一套再生系统。煤气经脱硫后进入燃气轮机发电，烟道气直接进入余热锅炉产生蒸汽，蒸汽带动蒸汽轮机发电。

3. 装置建设情况

2003年8月1日装置正式开工建设后，兖矿国泰化工有限公司项目建设指挥部针对地下管网和土建施工的实际状况，于2003年8月2日~11月10日，发起了第一个“百日会战”，完成了工地的“四通一平”及地下管网和部分土建施工任务。

2003年11月11日~2004年春季，组织了“冬春会战”，全面掀起了基本建设的热潮。2004年2月，公司54米高的标志性建筑物气化炉框架和最高建筑物150米的锅炉烟筒相继完成施工。2004年底完成：甲醇净化六大塔吊装、两条10公里长的输水线路铺设、两台130吨循环流化床锅炉安装调试、110kV输变电线路冲击送电、第一台新型气化炉吊装等繁重的工作任务。

2005年项目逐渐由土建施工转向安装试车阶段。项目建设指挥部从3月21日迅速组织了第二个“百日会战”，掀起了工程决战的施工高潮。7月21日，多喷嘴对置式水煤浆气化炉利用兖矿鲁南化肥厂14000Nm3/h空分装置提供的氧气一次投料试车成功；10月13日，6.0万Nm3/h空分装置试车成功，分离出合格的氧气；2005年10月15日16时，B#气化装置正式投入生产运行；10月17日1时，甲醇系统产出合格产品，公司基建、试车工作取得了决定性胜利。

4. 气化流程介绍

空分来的高压氧气和煤浆槽内的煤浆经两台煤浆给料泵加压后分别送至气化炉的四个工艺烧嘴，在气化炉燃烧室内进行部分氧化反应，生成的粗合成气、熔渣及未完全反应的碳，通过燃烧室下部的渣口与洗涤冷却水沿洗涤冷却管并流向下，进入气化炉洗涤冷却室，粗合成气被冷却后在洗涤冷却室的液位以下以鼓泡的形式进行洗涤和进一步冷却，由洗涤冷却室上部空间出气化炉。出气化炉的粗合成气经过混合器、旋风分离器、水洗塔洗涤除尘后送净化系统。水洗塔中部含固量较低的洗涤黑水经黑水循环泵加压后分两路，一路送入气化炉洗涤冷却环，另一路送入混合器作为洗涤润湿水。

熔渣在洗涤冷却室冷却固化，锁斗循环泵将锁斗上部的黑水加压循环回气化炉洗涤冷却室，黑水在向下流动的过程中将渣输送到锁斗，定期排出系统，经捞渣机后，装入渣车运到储存界区。

图2 多喷嘴对置式水煤浆气化及初步净化流程简图从气化炉、旋风分离器、水洗塔出来的三股黑水减压后进入蒸发热水塔蒸发室。在蒸发热水塔蒸发室内发生闪蒸，水蒸汽及部分溶解在黑水中的酸性气CO2、H2S等被闪蒸出来。通过上升管进入蒸发热水塔上部热水室，与低压灰水泵来的灰水直接接触，低压灰水被加热，经换热后未冷凝的闪蒸气体进一步冷却和气液分离，酸性气体排放至火炬燃烧排放。在蒸发热水塔蒸发室初步浓缩后的黑水进入真空闪蒸器，进行真空闪蒸。闪蒸后的气体经真空闪蒸冷却器换热降温，分离