|
最近几年，煤化工越来越热。随着我国煤化工的快速发展，作为煤化工装置龙头的气化炉，其运行也进入成熟稳定期。从不同技术看，以多喷嘴、航天炉为代表的国产化技术运行稳定，并走向大型化；以前争议不断的壳牌气化炉，其开车运行也渐入佳境；去年下半年，世界首台水煤浆水冷壁气化炉也开发成功。 然而，最近记者在调查采访中发现，不少煤化工企业在选择气化炉的时候，往往会出现“挑花了眼”的尴尬，且面临三大误区。 误区一：水煤浆炉全改为水冷壁 去年8月，世界首台水煤浆气化水冷壁气化炉在阳煤丰喜临猗分公司成功开发并建成投运。该炉型由山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司与清华大学、北京达力科公司等共同开发，能消化高灰分、高灰熔点、高硫煤，易于实现原料煤本地化，解决了水煤浆气化炉耐火砖磨损、不能长周期运转的问题。水冷壁炉的成功开发，为煤化工企业提供了新的选择，也引起了业内的广泛关注。 不过，最近记者了解到，国内有不少煤化工企业都打算把正在运行的水煤浆气化炉，由耐火砖结构改造为水冷壁结构。对此，多位业内人士表示，这是一种误区。 航天长征化学工程股份有限公司技术总监卢正滔表示，水冷壁结构只是将气化炉的衬里进行了改变，仍属于水煤浆气化炉。进入这种气化炉的煤浆含有35%～40%的水，水要被加热到气化反应温度，就需多消耗煤和氧气，且要把热量传到水冷壁副产蒸汽，还要再消耗煤和氧气。不少企业为了扩宽煤种的使用范围，将耐火砖改造为水冷壁。在这种情况下，实现烧灰熔点高的煤，是以多消耗煤和氧气为代价，以拼成本为代价的。因此，企业在改造时不能盲目，要全面考虑问题。 作为水冷壁气化炉研发单位之一的山西阳煤丰喜肥业集团有限责任公司的总工程师韩喜民向记者坦承，水冷壁炉的性能肯定比热壁炉要好，但企业在选用时应考虑经济性问题。现在他们的水冷壁炉使用的是神木煤，掺烧10%、20%、30%高灰熔点的阳泉末煤后，氧耗增加了，相应的二氧化碳也增加了，有效气体产生量下降，等于是用氧气产了蒸汽。目前，神木煤价格是750元/吨，如果阳泉沫煤价格不超过600元/吨，算总账还是划算的。但是，目前阳泉沫煤价格已经达到900～1000元/吨，再用水冷壁炉烧阳泉末煤已经没有意义了。他指出，煤化工企业选用水冷壁炉，如果当地有高灰熔点的煤，在煤价低时可行，如果价格太高就不划算了。 中科合成油工程有限公司高级工程师唐宏青指出，水冷壁炉只适合灰熔点高于1300℃的煤，这样煤的制浆性能才好，而用干煤粉气化时，不合适选用这种炉型。企业在选择时应全面考虑。 针对有企业想把正在运行中的水煤浆气化炉改造为水冷壁结构，华东理工大学洁净煤技术研究所所长于广锁表示，对气化炉“开膛破肚”进行改造存在安全隐患。把炉子割开后，如果企业缺少现场整体热处理经验，安全风险会很大。 误区二：废锅流程最适用煤化工 进入中国的20多台壳牌气化炉，全部采用废热锅炉流程（简称废锅流程）。当时，煤化工业内对此有质疑，认为废锅流程适合发电，并不适用于煤化工。事实上，国内多台壳牌炉投产后，起初开车也并不顺利。但是，经过近几年的摸索、调试，壳牌炉开车运行逐渐稳定，有的甚至满负荷连续运行了300多天。随之而来的是另一种观点：既然壳牌炉开好了，证明废锅流程能连续长周期稳定运行，那么煤化工企业应该优先选择这种流程。这种说法对吗？ 据了解，气化炉产生的高温合成气的冷却方式一般有2种。一种是废锅流程，即先采用循环煤气激冷，然后采用废热锅炉进一步对合成气进行冷却；另一种是激冷流程，即采用水激冷的方式对合成气进行直接冷却。 记者了解到，华能集团清洁能源技术研究院开发的两段式干煤粉气化炉，其应用在天津绿色煤电250兆瓦级整体煤气化联合循环发电工业示范工程上时，采用的是废锅流程；而其应用于内蒙古世林化工有限公司年产30万吨/年甲醇项目上时，采用的却是激冷流程。同样是两段炉，应用于发电与甲醇生产上时，配备的流程为何不一样？ 两段炉研发带头人、华能集团清洁能源技术研究院院长许世森向记者介绍，发电是用煤产生蒸汽、燃气，然后用于发电，是把热能转变成电能的过程，热能要全部回收。如果发电工艺采用激冷流程，就需要把1400℃的蒸汽降至210℃，这样会造成热量损失，每小时要少产生100吨蒸汽，这样发电就少了。因此，发电项目采用废锅流程比较合适。 许世森表示，煤化工是把煤转变成有效合成气，如果采用激冷流程，热效率会损失一点，但由于后续变换系统还要加入蒸汽，相互抵消，热损失不大。而煤化工如果采用废锅流程，其废热锅炉、陶瓷过滤器的投资很大，相较采用激冷流程，一个日投煤2000吨的气化炉要多花2亿元。 许世森指出，废锅流程确实比激冷流程热能转换效率高，节能效果明显。煤化工项目采用废锅流程后，炉子运行稳定，煤种适应性也强，但其代价是投资比较高、故障率高、产品竞争力弱。相较之下，还是激冷流程用于煤化工比较理想。 唐宏青认为，后续流程也是气化的一部分，在气化中得到或损失的能量，要看在后续工序中能否补充回来。在同样原料、不同的设计中，蒸汽平衡如果做得好，全系统的能耗就低。因此，单独讨论气化炉能回收多少能量是没有意义的。 “目前，不少企业喜欢宣传这样的字眼：连续开车多少天、最高负荷多少。其实，我认为不能把类似体育比赛的规则引入化工。如果说打通流程得到产品就是成功，那么，用电解水得到氢气，再用空分得到氮气，然后将氢气和氮气合成氨就是成功。但是，企业能接受这样的工业化流程吗？化工项目应当用优化的方法来进行流程设计，装置如果能安稳常满运行，就可以节能省钱。煤气化炉有两个用途--发电与化工。两者的后续流程，应各自取舍。”唐宏青说。 误区三：气化炉规模越大就越好 大型化是煤化工的发展方向。而煤化工要大型化，作为装置龙头的气化炉也要大型化，要提高日投煤量，扩大单炉制气能力。今年2月14日，工信部、科技部、财政部、国务院国资委联合制定发布《重大技术装备自主创新指导目录》（2012年版），大型气流床气化炉成套设备也被列入其中。在这种情况下，在国内推广使用的煤气化炉也越来越大。目前，多喷嘴水煤浆气化炉已经从日投煤750吨发展到3000吨，航天炉从日投煤750吨发展到1600吨，壳牌煤气化炉也达到了每天单台可处理干燥原煤2870吨。 对此，目前业内有一种论调认为：气化炉要大型化，越大就越好，没有上限。业内人士认为，这种看法也存在偏颇。 唐宏青认为，气化炉并不是越大越好，因为炉子越大，操作越困难，开停车一次的损失就越大。此外，炉子大了，会带来一系列后续问题，比如灰尘容易堵塞，其他设备、管道、管件都要大型化，会带来投资增加。因此，他认为在选择气化炉大小的时候要从整体上考虑，不能只看一点。总的来说，气化炉日投煤量在1500～2000吨比较合适。 于广锁也向记者表示，气化炉的大小应当根据项目来定，要根据项目的需求来选择匹配的大小。比如，上海焦化原来是4台日投煤量500吨的水煤浆气化炉，三开一备，但炉子太小，气化炉太多，造成投资大、操作管理难度大，操作工人也多。后来，上海焦化将气化炉改造为日投煤量2000吨的多喷嘴气化炉，只需要两台炉子，一开一备，总的开停车费用降低了。于广锁表示，今后气化炉日投煤量在2000～3000吨比较合适。 陕西延长石油集团西湾煤化工项目筹建处技术顾问李佩玉则认为，气化炉日投煤量在4000吨比较合适，因为大型化后投资少。不过，企业也不能盲目追求大，还是应该综合统筹考虑。 据了解，煤气化炉的尺寸大、壳体厚、结构复杂，受运输条件的限制。比如，长50.1米、总重1283吨的壳牌炉，其设备壳体共分14段制造，其中气化炉7段，输气管1段，气体返回室2段，合成气冷却器2段，合成气冷却器裙座2段。设备制造完毕后，再分段发运到用户现场，进行壳体的组装及内件安装。如果气化炉太大，其制造、运输、组装也会存在一些问题。 另据专家介绍，在气化炉大型化过程中，如果水煤浆炉单喷嘴投煤量为3000吨，烧嘴会雾化不好，无法做到均匀混合，此外还会带来碳转化率、气化效率低的问题。许世森认为，在气化炉大型化过程中，还有个对气化炉优化设计的问题，比如烧嘴的布置。炉子投煤量放大后，要考虑提高其运行稳定性、可靠性，提高其碳转化率。
（作者：张兴刚） |
|
|
