一種同時氣化粉煤和水煤漿的加壓氣化工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到氣流床及煤加壓氣化工藝，具體指一種同時氣化粉煤和水煤漿的加壓氣化工藝。
【背景技術】
[0002]煤化工的龍頭是煤氣化，煤氣化工藝的選擇直接決定了企業的效益。目前成熟的高壓煤氣化技術主要有粉煤氣化工藝和水煤漿工藝。
[0003]其中水煤漿氣化工藝具有穩定性好、運行效率高、綜合能耗中等、爐體結構簡單、煤漿輸送設備簡單等優點，也具有合成氣中有效組分不高、入爐煤質要求高、水煤漿燒嘴壽命短、單爐運行時間短、耐火磚壽命短、煤漿濃度低、單爐投煤量小、碳轉化率低等缺點。
[0004]2005年，我國華東理工大學、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學工程公司針對GE水煤漿氣化工藝單爐投煤量小、碳轉化率低的缺點開發成功“多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝”，單爐投煤量達到2000噸/d、碳轉化率>98 %，成功解決GE水煤漿氣化工藝單爐投煤量小、碳轉化率低等問題，但GE水煤漿氣化工藝的其他問題沒有解決，同時帶來了穹頂耐火磚壽命偏短冋題。
[0005]粉煤氣化工藝具有煤種適應能力強、合成氣中有效組分高、產能大、環境友好、碳轉化率高等優點，也具有投資大、設備復雜、綜合能耗高等缺點。
[0006]1979年，前德國燃料研宄所開發了 GSP干煤粉加壓氣化技術，解決了殼牌粉煤氣化工藝流程長、設備復雜等問題。但GSP工藝也暴露出碳轉化率低于設計值、粗煤氣中含灰量大、新鮮水消耗嚴重超標等問題。
[0007]1997年，西安熱工研宄院有限公司針對殼牌粉煤氣化工藝投資大、設備復雜等缺點開發了兩段式干煤粉加壓氣化技術，但兩段式干煤粉加壓氣化技術的缺點是碳轉化率低、廢熱鍋爐結垢嚴重。
[0008]2007年，航天長征化學工程股份有限公司針對殼牌粉煤氣化工藝投資大、設備復雜、綜合能耗高等缺點開發了航天爐HT-L干煤粉加壓氣化技術，在減少投資、簡化工藝流程方面具有優勢，但航天爐的缺點是爐型小，單爐日投煤量最大為2000噸。
[0009]水煤漿氣化和粉煤氣化工藝同屬氣流床煤加壓氣化工藝，是目前我國新型煤化工的主流氣化工藝。這兩種工藝各有突出優點，也有明顯缺點，如何集中水煤漿氣化和粉煤氣化工藝的大多數優點、拋棄大部分缺點成為新型煤氣化工藝研發的一個技術難題。
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種能同時氣化水煤漿和粉煤的氣流床加壓氣化工藝，以解決現有水煤漿氣化工藝合成氣中有效組分不高、入爐煤質要求高、水煤漿燒嘴壽命短、單爐運行時間短、耐火磚壽命短、煤漿濃度低等問題，同時解決現有粉煤氣化工藝投資大、設備復雜、綜合能耗高等問題。
[0011]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:該同時氣化粉煤和水煤漿的加壓氣化工藝，其特征在于:所使用的氣化爐包括由壓力殼體構成的爐體，所述爐體內上部設有水冷壁，水冷壁圍護形成氣化室；
[0012]氣化室下方設有激冷室，激冷室和氣化室之間通過上部下降管相連通；
[0013]其特征在于所述爐體的頂部設有水煤漿燒嘴，水煤漿燒嘴的出口連通所述氣化室;
[0014]所述氣化爐爐體側壁上部設有至少三個粉煤燒嘴，各所述粉煤燒嘴沿爐體同一水平圓周上均布；所述水冷壁上設有對應于各所述粉煤燒嘴的多個安裝孔，各所述粉煤燒嘴的頭部穿過爐體側壁與水冷壁相連接；
[0015]對應于各粉煤燒嘴，在所述爐體上設有第一法蘭座，并且第一法蘭座沿所在爐體位置的法線方向設置；所述第一法蘭座內設有第二法蘭座；第二法蘭座的軸線與對應第一法蘭座的軸線之間的夾角為0.5?5。;所述粉煤燒嘴同軸設置在各自對應的第二法蘭座內；
[0016]所述爐體側壁上還對稱設有兩套開工燒嘴，所述開工燒嘴位于所述粉煤燒嘴的上方；
[0017]每套開工燒嘴分別包括:設置在所述爐體側壁上的接管，接管的第一端穿過爐體側壁位于爐體側壁和水冷壁之間的間隙中；接管的第一端通過膨脹節連接冷卻水夾套，所述冷卻水夾套穿設在所述水冷壁上；
[0018]所述接管的第二端通過開工燒嘴法蘭座依次連接第二切斷球閥、密封函和第一切斷球閥，所述第一切斷球閥通過密封函連接開工燒嘴座；
[0019]所述爐體側壁上還設有懸掛梁底座，懸掛梁設置在懸掛梁底座上，軌道梁連接在所述懸掛梁上，開工燒嘴通過環形卡套連接在能沿軌道梁移動的驅動裝置上；
[0020]所述開工燒嘴、接管和冷卻水夾套同軸設置，所述開工燒嘴座和所述接管的內徑大于所述開工燒嘴的外徑；
[0021]所述開工燒嘴的軸線與所述粉煤燒嘴中心線所在平面成13?18°夾角；
[0022]所述爐體的底部設有出渣口，所述出渣口下部設有破渣機；
[0023]水煤漿和粉煤同時加壓氣化的步驟如下:
[0024]I)點火開工
[0025]一體化開工燒嘴處于停車位置；啟動一體化開工燒嘴的點火程序，打開一體化開工燒嘴的第一切斷球閥和第二切斷球閥，驅動裝置工作將開工燒嘴推入開工燒嘴通道內的冷卻水夾套內；隨后順序控制程序打開高壓氮氣閥門吹掃一體化開工燒嘴的燃料通道和氧氣通道；吹掃完畢后將流量為0.40?0.60kg/s、溫度為常溫、壓力為4.5?4.8MPaG的燃料和流量為1.30?1.40kg/s、溫度為50?100°C、壓力為4.4?4.8MPaG的氧氣分別引入一體化開工燒嘴的對應通道內；控制氧氣和燃料的流量比為2.0?3.5 ;
[0026]在氧氣和燃料建立背壓從頭部噴出的同時，一體化開工燒嘴的高壓點火器工作，通過高壓電纜將高壓電流送入高壓電子點火桿，高壓電子點火桿頭部氣體電離形成高溫氣流和脈沖火花，火焰檢測器檢測到脈沖火花，點燃開工燒嘴頭部噴出的氧氣和燃料混合物；高壓電子點火桿的電子點火時間控制在7?25S之間，當電子打火脈沖火花消失時，立刻打開點火桿保護氮氣入口管道閥門吹掃一體化開工燒嘴的點火通道，吹掃氮氣流量控制在30?70Nm3/h，吹掃氮氣壓力為5.2MPaG ；
[0027]隨后，氣化爐和碳洗塔開始升溫升壓；當氣化爐升壓到0.7?1.0MPaG時，逐步點燃粉煤燒嘴；水煤漿燒嘴的氧氣/水煤漿通道處于氮氣吹掃狀態；當至少有個粉煤燒嘴處于穩定燃燒狀態時，一體化開工燒嘴的燃料通道和氧氣通道關閉，同時對燃料通道和氧氣通道進行氮氣吹掃；吹掃完畢后，驅動機構將一體化開工燒嘴從點火位置退回停車位置；關閉一體化開工燒嘴的第一切斷球閥和第二切斷球閥，調節循環冷卻水流量為0.3kg/so
[0028]當全部粉煤燒嘴正常工作且粉煤燒嘴負荷達到90?100%后，點燃頂部水煤漿燒嘴，并調節有效氣負荷到80?100%，氣化室內壓力升高到1.0?8.5MPaG。
[0029]控制粉煤燒嘴中氧氣通道中的氧氣背壓高于氣化室壓力0.08?0.15MPaG，粉煤燒嘴中粉煤的粉煤懸浮物背壓要求高于氣化爐壓力0.08?0.15MPaG，粉煤燒嘴中的氧氣和干煤粉的重量比為0.70?1:1 ;水煤漿燒嘴的氧氣背壓要求高于氣化爐壓力0.60?
1.40MPaG，水煤漿燒嘴的水煤漿背壓要求高于氣化爐壓力0.40?1.20MPaG，水煤漿燒嘴中的氧氣和水煤漿的流量比為450?510NM3/h:lM3/h ；
[0030]受粉煤燒嘴所送出的高速旋流粗煤氣產生的離心力作用，粗煤氣中微小熔渣顆粒被甩到水冷壁的內表面，形成熔融態灰渣；
[0031]高溫粗煤氣和熔融態灰渣共同向下流動通過渣口和上部下降管，經過均布激冷水的激冷環，沿下部下降管進入激冷室的水浴中；大部分熔渣冷卻固化后，落入激冷室底部，經破渣機破碎后排出；
[0032]高溫粗煤氣沿下部下降管和上升管的環隙上升，并經激冷室上部擋板折流后，經粗煤氣出口管線進入文丘里洗滌器，洗滌增濕后進入碳洗塔；碳洗塔頂部排出的激冷氣進入變換工序或火炬系統，碳洗塔底部排出的灰水經灰水處理系統后循環使用；
[0033]激冷水泵從碳洗塔底部抽取黑水，其中第一股黑水經過激冷水冷卻器降溫后送入激冷環，第二股黑水直接送入文丘里洗滌器。
[0034]上述方案中，較好的，所述粉煤燒嘴的氧氣背壓高于氣化室壓力0.10?
0.12MPaG ;所述粉煤燒嘴的干煤粉背壓高于氣化室壓力0.10?0.12MPaG ;所述水煤漿燒嘴的氧氣背壓高于氣化室壓力0.80?1.lOMPaG，所述水煤漿燒嘴的水煤漿背壓高于氣化室壓力 0.60 ?0.80MPaGo
[0035]優選粉煤燒嘴的數量為3?6個。
[0036]上述各方案中的粉煤燒嘴可以根據需要選用現有技術中的任意一種，較好的，所述開工燒嘴包括中心點火通道，所述中心點火通道內設有電子點火桿，電子點火桿通過高壓電纜連接高壓點火包，所述中心點火通道內在電子點火桿的頭部還設有用于檢測火焰的火焰檢測器；
[0037]所述中心點火通道外依次同軸套置有燃料通道、氧氣通道、燒嘴冷卻水給水通道和燒嘴冷卻水回水通道；燒嘴冷卻水給水通道和燒嘴冷卻水回水通道相連通。
[0038]與現有技術相比，本發明的優點在于:與現有技術相比較，本發明的優點在于:
[0039]1、氣化爐結構簡單，減少了故障率高的干灰過濾系統、激冷氣壓縮機、合成氣冷卻器、渣屏等設備，設備投資大大減少，和同等規模的粉煤氣化工藝相比節省投資約1.0?
2.0億元，且運行穩定性高。
[0040]2、氣化強度高。單爐日投原煤量達到4000噸及以上；而現有技術中實際運行的單爐最大日投煤量為2000噸。
[0041]3、氣化爐可靠性高，故障率較高的頂部水煤漿