11月16~17日,2017年度多噴嘴對置式煤氣化技術應用經(jīng)驗交流會在寧波召開,來自全國各地的200余名企業(yè)代表和行業(yè)專家參加了會議。與會代表對多噴嘴對置式煤氣化技術的高碳轉化率、大型化、燒嘴及耐火磚長周期運行等技術優(yōu)勢給予了高度評價,紛紛為技術的工業(yè)應用效果點贊,并認為兗礦集團和華東理工大學深厚的技術積淀和服務平臺創(chuàng)新將助力各企業(yè)氣化裝置在經(jīng)濟、高效、長周期運行、環(huán)保等方面更上一個臺階!
會議期間,兗礦集團和華東理工大學介紹了最新技術改進和應用情況,各運行工廠之間分享裝置的建設、運行、管理經(jīng)驗,促進氣化裝置運行管理的共同進步和提升。此次會議由兗礦集團有限公司和華東理工大學主辦,山東兗礦國拓科技工程股份有限公司和華東理工大學潔凈煤研究所承辦。
多噴嘴對置式煤氣化技術自2005年成功工業(yè)化運行后,技術擁有方兗礦集團和華東理工大學從2007年就開始舉辦應用經(jīng)驗交流會,打造技術交流平臺。會議一共舉辦了五屆大會和五屆小會,2017年已經(jīng)是第十屆技術交流會!
優(yōu)勢顯著 國內市場份額大
據(jù)統(tǒng)計,在國內外20多種煤氣化技術中,多噴嘴對置式煤氣化技術占據(jù)了較大的市場份額,已經(jīng)廣泛應用于現(xiàn)代新型煤化工項目和傳統(tǒng)煤化工升級改造項目,代表了當代大型煤氣化技術的國際領先水平。多噴嘴氣化技術已成功開發(fā)了日處理煤1000噸級、1500噸級、2000噸級、2500噸級、3000噸級等系列氣化爐爐型,氣化爐壓力1.5~8.7兆帕,可供不同規(guī)模的煤化工裝置優(yōu)化選擇。
兗礦水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心有限公司董事長兼總經(jīng)理、兗礦國拓執(zhí)行董事長郭寶貴說:“截至目前,多噴嘴對置式水煤漿氣化技術已經(jīng)向國內外52家企業(yè)進行了技術轉讓,共144臺套氣化爐,已經(jīng)運行的最大氣化爐達到日處理煤3000噸的能力,是世界上日處理煤量最大的氣化爐,設計中的單爐日處理能力為4000噸。”
據(jù)介紹,52家企業(yè)中,包含了中國境內50家(137臺氣化爐)、境外2家(7臺氣化爐),氣化裝置總規(guī)模約日處理煤量20萬噸,單爐日處理煤量750~4000噸。其中,日處理煤量2000噸及以上多噴嘴對置式水煤漿氣化技術在氣化技術市場中占有率為100%。多噴嘴對置式水煤漿氣化技術單爐日處理量2000噸及以上的氣化爐數(shù)量占所有爐型的60%以上。郭寶貴介紹,取得這些成績,主要源于多噴嘴對置式煤氣化技術的安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能的巨大技術優(yōu)勢,以及技術培訓。項目技術擁有方在技術選擇、裝置建設和試車、開車、生產(chǎn)運行服務等方面的優(yōu)質技術服務和保障能力!
華東理工大學教授王亦飛說:“多噴嘴氣化爐采用多個燒嘴進料,在氣化爐大型化方面明顯優(yōu)于單噴嘴氣化技術;多噴嘴氣化技術撞擊流強化傳遞過程,提高了氣化反應效率和碳轉化率,降低了煤和氧氣消耗;多噴嘴水煤漿氣化技術預膜式噴嘴霧化性能優(yōu)良,噴嘴磨損較單噴嘴氣化爐明顯減弱,噴嘴使用壽命長;多噴嘴水煤漿氣化技術良好的爐內流場結構,使耐火磚使用壽命大幅度延長,明顯優(yōu)于單噴嘴氣化爐;多噴嘴水煤漿氣化技術合成氣分級凈化系統(tǒng)的洗滌凈化效果明顯優(yōu)于單噴嘴水煤漿氣化流程,也優(yōu)于目前其他的氣化技術。”
郭寶貴介紹,目前有23家企業(yè)的63臺氣化爐已經(jīng)投入運行,多家業(yè)主單位氣化爐工藝燒嘴使用壽命平均超過90天,最長使用壽命達194天;所有運行企業(yè)拱頂耐火磚壽命都達到8000小時以上,大部分企業(yè)拱頂磚壽命超過1.2萬小時,最長超過1.8萬小時,筒體磚使用超過4萬小時。
華東理工大學教授王亦飛說:“江蘇靈谷等單位2016年全年運行的實際經(jīng)驗充分證明了多噴嘴對置式水煤漿氣化技術可靠性,兗礦魯南化工有限公司氣化裝置單爐(無備爐)年運行8293小時,達到了水煤漿氣化爐運行世界領先水平,江蘇索普氣化裝置高負荷連續(xù)運行超過了510天。”
萬華化學(寧波)有限公司建設3臺日處理煤1000噸多噴嘴對置式水煤漿氣化爐,氣化爐2開1備,氣化壓力6.5兆帕,2010年1月建成投產(chǎn),裝置投產(chǎn)后較短時間內就實現(xiàn)了長周期穩(wěn)定滿負荷運行!
萬華化學(寧波)煤制氣裝置經(jīng)理孫德浩介紹,從開車伊始,裝置就圍繞著怎樣摘掉傳統(tǒng)煤化工頭頂污染大、消耗大、風險大的帽子,如何擺脫管理粗放的大化工形象,如何向精益生產(chǎn)、精細化管理轉變,圍繞著強化穩(wěn)產(chǎn)降耗意識、提升風險管控能力、完善技術管理體系、夯實員工發(fā)展基礎4個管理主題,推進開展工作,取得了可喜成效。
孫德浩說,氣化裝置自2010年開車,負荷逐年遞增,通過逐步改造,在僅僅投入占原始投資10%費用的前提下,目前裝置能力已達到設計負荷的130%,每年可為企業(yè)帶來2.3億元的經(jīng)濟效益。增產(chǎn)改造后對設備檢查、管道壁厚檢查發(fā)現(xiàn)均處于正常狀態(tài)。 新能鳳凰(滕州)能源有限公司一期甲醇裝置于2009年12月試車,年產(chǎn)30萬噸甲醇;二期于2011年11月投產(chǎn),年產(chǎn)30萬噸甲醇。氣化裝置采用多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝,單爐日投煤量1500噸;氣化系統(tǒng)兩開一備運行,裝置原設計年產(chǎn)60萬噸醇氨,經(jīng)過擴產(chǎn)后年產(chǎn)量達到80萬噸甲醇。
新能鳳凰氣化裝置經(jīng)理曾凡恒說:“目前氣化裝置達到了長周期運行的狀態(tài),工藝燒嘴平均使用超過80天,歷史最長使用周期110天;拱頂耐火磚使用超過了1.5萬小時,筒體磚使用超過2.6萬小時;激冷環(huán)下降管連續(xù)使用5年無故障、未更換;單系統(tǒng)運行周期平均134天,歷史最長207天。”據(jù)了解,新能鳳凰為了進一步提高氣化裝置生產(chǎn)能力,聯(lián)合華東理工大學和兗礦國拓對氣化裝置的爐磚結構、氧氣管線、混合器、旋風分離器、水洗塔等進行了改造,氣化爐已經(jīng)成功改造2臺,第三臺正在改造中,預計改造完成后年產(chǎn)能將達到90萬噸甲醇。
碳轉化率是衡量氣化技術先進性的重要指標之一,經(jīng)過性能考核驗證,絕大部分多噴嘴水煤漿氣化技術碳轉化率達到了99%以上。內蒙古榮信(3000TPD,6.5MPa)2015年9月23~26日 72小時連續(xù)工業(yè)運行考核,碳轉化率為99.6%;新能鳳凰在2010年10月13~16日72小時滿負荷性能考核中,碳轉化率為99.16%;江蘇靈谷(2000TPD,4.0MPa)在2011年11月25~28日72小時連續(xù)工業(yè)運行考核中,碳轉化率為99.2%;中鹽昆山(1200TPD,6.5MPa)在2016年12月20~23日72小時連續(xù)工業(yè)運行考核中,碳轉化率為99.64%。
持續(xù)改進 儲備下一代新技術
自多噴嘴氣化技術工業(yè)化應用以來,兗礦集團和華東理工大學就把技術提升完善作為推動技術可持續(xù)發(fā)展的重要內容,結合工程應用案例,先后完成了多項技術改進:耐火磚結構和支撐形式的改進不僅未影響氣化爐安全運行,還有效擴大了氣化爐燃燒室容積,為氣化爐生產(chǎn)能力的擴能增產(chǎn)提供可行技術;水洗塔塔盤形式改進有效避免了帶水,保證了氣化裝置的長周期穩(wěn)定運行;蒸發(fā)熱水塔內部熱交換形式由填料改為塔盤結構,既未影響熱量交換效果,還減輕了維護工作量。這些改進均已在多個項目中實施,并取得良好效果!
在完善既有技術的同時,兗礦集團和華東理工大學也在積極開發(fā)儲備下一代更加高效的新技術。
兗礦集團聯(lián)合華東理工大學等國內多家科研單位和企業(yè)申報的大規(guī)模水煤漿氣化技術開發(fā)及示范項目已列入“十三五”國家重點研發(fā)計劃,現(xiàn)已開展全面研發(fā)工作。主要研究內容包括開發(fā)大型水煤漿氣化成套技術,建設單爐日處理煤4000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化示范裝置,實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行。超大型化氣化爐開發(fā)應用成功,將為煤制油、煤制烯烴等大型煤化工項目提供更高效、更先進的技術,可大幅度降低裝置的投資。
目前,兗礦集團正在進行多噴嘴對置式水煤漿氣化廢鍋流程氣化爐研究及工業(yè)示范項目的建設。兗礦國拓副總經(jīng)理潘榮介紹,該技術可充分、高效利用高溫合成氣的顯熱,對于水煤漿氣化工藝的節(jié)能降耗具有重要意義,同時也是多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝的完善與提升,是國家倡導和推進的煤化工技術項目。兗礦國拓正在與華東理工大學、兗州煤業(yè)榆林甲醇廠、中國天辰工程有限公司合作,全面推進整個項目的進程!
創(chuàng)新服務 保駕裝置全生命周期
潔凈煤氣化裝置是現(xiàn)代煤化工企業(yè)的核心技術,裝置的順利開工及穩(wěn)定運行對企業(yè)正常生產(chǎn)至關重要。中心公司、兗礦國拓為業(yè)主單位提供煤種分析、氣化技術選擇、技術轉讓、人員培訓、開車指導及后續(xù)技術支持等裝置的全生命周期服務,為用戶裝置的建設運行保駕護航。
據(jù)介紹,兗礦國拓依托兗礦煤化工產(chǎn)業(yè)強大的人才隊伍,以及豐富的操作管理經(jīng)驗和專業(yè)化隊伍,可為業(yè)主單位提供生產(chǎn)裝置的建設、調試、開車、維修、保運、承運等服務!
自2011年9月起,兗礦國拓培訓中心已為安陽盈德氣體有限公司、河南心連心化肥有限公司、中鹽昆山有限公司、榮信化工、北京能源集團有限責任公司、江蘇華昌(集團)有限公司、青海鹽湖工業(yè)股份有限公司、寧波中金石化有限公司、浙江石油化工有限公司等單位培訓合格的操作、維修、儀控、分析等專業(yè)人員400余人。其中,安陽盈德氣體有限公司、心連心公司、榮信化工、中鹽昆山有限公司、華昌集團等氣化裝置經(jīng)過培訓順利完成了新建裝置的開車并達到穩(wěn)定運行狀態(tài)。
由于地域不同,不同企業(yè)使用煤種的差異也比較大,煤質波動嚴重影響著煤氣化裝置的穩(wěn)定運行,配煤的穩(wěn)定性成為制約氣化裝置穩(wěn)定運行的關鍵因素之一。對此,中心公司為用戶提供原料煤分析評價服務,指導裝置的運行。王振華說:“依托煤質評價實驗室,中心公司為用戶提供原料煤工業(yè)分析、元素分析、成漿性實驗、粘溫特性分析及其優(yōu)化調整方案等服務,為用戶氣化爐穩(wěn)定運行提供保障。”
此外,兗礦國拓還為業(yè)主單位提供水煤漿添加劑服務。潘榮介紹,該服務與中心公司煤質評價實驗室合作,根據(jù)用戶的煤種指標,提供針對性的水煤漿添加劑配方,提高煤漿濃度,從而提高氣化裝置運行經(jīng)濟性。
工藝燒嘴是多噴嘴對置式水煤漿氣化爐的重要部件,其運行狀況直接影響到氣化裝置的整體運行效果。雖然多噴嘴水煤漿氣化技術工藝燒嘴目前使用壽命已經(jīng)達到了較高水平,但是兗礦國拓一直致力于提高燒嘴壽命,減少氣化裝置的停車次數(shù),為用戶節(jié)約生產(chǎn)成本和維修費用!
據(jù)了解,兗礦國拓進行了不同結構形式和特殊端部材質的工藝燒嘴開發(fā),先期完成了多次工業(yè)化試驗,獲得了理想數(shù)據(jù)和工程效果,新型水煤漿燒嘴正在制作過程中,預計2018年投入使用,屆時將有效延長水煤漿燒嘴的使用周期,工業(yè)應用成功后將推向市場,使用后能夠有效解決工藝燒嘴使用壽命問題,較大提高氣化爐的運行周期!
目前,兗礦集團和華東理工大學共同開發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術已經(jīng)成為主流的先進煤氣化技術,其技術優(yōu)勢得到了業(yè)內的高度認可。未來,雙方將繼續(xù)做好既有技術的完善提升,積極推動新技術的開發(fā),同時做好配套的技術服務,為煤化工產(chǎn)業(yè)提供先進的技術和一流的服務,為廣大用戶裝置的安全、穩(wěn)定、長周期、高效運行提供有力保障。
自主研發(fā) 氣化技術再上臺階
郭寶貴表示,充礦國拓和華東理工大學潔凈煤研究所在繼續(xù)完善提升現(xiàn)有煤氣化技術的基礎上,持續(xù)開展超大型氣化爐、水煤漿提濃、褐煤利用、粉煤氣化、水煤漿水冷壁多噴嘴氣化爐、與煤氣化相關的評價分析等科技研發(fā),為煤氣化技術可持續(xù)發(fā)展提供保障。敦寶貴表示,目前兗礦國拓已經(jīng)建成一支優(yōu)秀的產(chǎn)、學、研緊密結合的隊伍,以及國際一流研究開發(fā)基地,公司將繼續(xù)加大投入,密切與用戶合作,在煤氣化領域不斷進行技術開發(fā)與創(chuàng)新,努力推動多噴嘴對置式煤氣化技術向更高水平跨越。
兗礦水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心有限公司(簡稱中心公司)是由原國家計委批準設立的一家國家級工程研究中心,1995年8月正式成立,依托單位為原兗礦魯南化肥廠。中心公司是兗礦集團全資子公司,2014年10月28日在濟南高新區(qū)成立,兗礦國拓是該公司的控股子公司。
據(jù)了解,中心公司先后建設了煤氣化研發(fā)、煤種評價研發(fā)、超潔凈煤研發(fā)、煤化工環(huán)保研發(fā)等多個技術研發(fā)平臺。其中,煤氣化研發(fā)平臺已成功開發(fā)出多噴嘴對置式水煤漿氣化、粉煤加壓氣化、新型粉煤質量流量計等技術和產(chǎn)品,并且建有仿真培訓實驗室,包括四噴嘴水煤漿氣化仿真管理系統(tǒng)、粉煤氣化仿真培訓管理系統(tǒng),可以對氣化工藝人員進行培訓,強化提高參訓人員開停車操作、正常運行操作、事故處理及應急應處理等多方面能力。
中心公司王振華部長說:“中心公司已建成的高水平煤化工研發(fā)平臺,具備開展各項研發(fā)任務的能力,現(xiàn)承擔了國家項目1項、省部級項目2項、橫向課題7項,平臺搭建了行業(yè)合作的橋梁,中心公司已與多家企業(yè)及研究機構開展合作研發(fā),部分成果已應用于工業(yè)生產(chǎn)。”
此外,中心公司和兗礦國拓還圍繞著氣化裝置開展了相關配套技術研究工作。水煤漿氣化裝置灰水系統(tǒng)在裝置的運行過程中常發(fā)生管路結垢、堵塞的難題,安徽華誼化工有限公司氣化主任徐超比喻說:“灰水結垢就像人得了血栓,會影響到氣化裝置的長周期穩(wěn)定運行。”對此,兗礦國拓副總經(jīng)理潘榮說:“針對氣化灰水的特點,研發(fā)出具有優(yōu)良阻垢性能、耐高溫性好、經(jīng)濟性高的復配型綠色高效阻垢分析劑,解決制約系統(tǒng)長周期安全運行的問題,具有重要意義。”目前兗礦國拓正會同國內知名高校、中心公司聯(lián)合開發(fā)該技術。
王振華介紹,目前研發(fā)的高性能阻垢分散劑在高堿度高硬度的灰水環(huán)境下,耐溫性良好,阻垢率達到85%以上,研發(fā)的配方已開始在內蒙榮信化工有限公司進行工業(yè)應用,目前氣化系統(tǒng)運行良好。另外,研發(fā)的新型水質處理劑即將使用!
兗礦國拓正在研發(fā)可燃、有毒氣體無線智能監(jiān)控系統(tǒng),該技術不僅提升了傳統(tǒng)的可燃、有毒氣體有線檢測系統(tǒng)的功能,而且為用戶節(jié)省了安裝施工和材料的費用,可安裝在現(xiàn)場需要的任意場所,極大方便了現(xiàn)場危險源的監(jiān)控測量。該產(chǎn)品具備與傳統(tǒng)的可燃、有毒氣體有線檢測系統(tǒng)競爭的能力,隨著功能的不斷增加和優(yōu)化,可取代現(xiàn)有傳統(tǒng)可燃有毒氣體檢測系統(tǒng),從而引領可燃、有毒氣體檢測系統(tǒng)產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展,為智能化工廠、數(shù)字化工廠的建設提供技術和產(chǎn)品支撐。