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江苏宿迁镍铁业循环流化床煤制工业燃气示范

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2015-12-04 11:43:00    点击数:-   【

江苏宿迁镍铁业循环流化床煤制工业燃气示范项目由济南黄台煤气炉有限公司与中科院工程热物理所提供25000Nm3/h循环流化床煤制工业燃气技术,负责2x25000Nm3/h循环流化床气化炉基本设计,并提供性能担保及后期调试运行指导及负责施工设计,设备制造和工程建设等;项目业主为江苏惠然实业有限公司。

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1项目概况

江苏惠然实业有限公司新建年产30万吨镍铁项目共3台33000kVA矿热炉,选用2x25000Nm3/h循环流化床煤气化炉生产700℃热煤气,为3台规格为Φ3400mmx100m回转窑提供燃料。要求煤气低位热值不低于1100kcal/Nm3(含700℃显热,不含煤气中飞灰的热值),含尘量低于30g/Nm3。

根据用户回转窑生产用气量需求,经过可行性论证和方案优化,项目一期建设两台25000Nm3/h循环流化床煤气化炉,采用并联运行方式,供应3条生产线。2台煤气炉并联使用空气系统,冷却水系统和出站煤气管线,负荷变化范围45000-54000Nm3/h。

本项目于2012年10月签订供货合同,2013年2月开始安装,2013年8月启动调试,8月底正式投入运行。

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2工艺流程

25000Nm3/h循环流化床煤气化技术的工艺流程如图。合乎要求的煤从气化炉膛中部加入,与气化炉膛中大量热物料迅速混合,快速释放出挥发分变成半焦,挥发分中包括CH4等气体上升到炉膛上部成为煤气一部分;较粗的颗粒下沉到炉膛底部,与送入的240℃左右预热空气发生燃烧反应,燃烧产生热量和二氧化碳;较细的半焦颗粒参与炉膛内部循环,逐步上升到炉膛上部,吸收来自底部的热量并与二氧化碳等发生气化反应,生产煤气;950℃的煤气和细半焦混合物经过旋风分离器气固分离后,细颗粒的高温半焦通过返料器继续返回到炉膛参与反应,煤气经过空气预热器降温到700℃左右后,经二级旋风分离器除尘,然后供给用户。

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3循环流化床气化炉系统设计

根据业主提供的煤制范围,以及原煤低位发热量与煤气热值关联要求,选择石沟驿煤为设计煤种,选用神木煤为校核煤种。校核计算过程中,可以对比工程实际运行数据,有利于设计的准确性。设计煤种和校核煤种的工业分析表格(内部资料)。

煤灰的软化温度是气化炉运行温度的重要参考数据。软化温度较高的煤种,可以尽可能提高运行温度,从而煤对co2反应性活性较高有利提高煤气热值和冷煤气效率,降低飞灰和底渣和含碳量。气化炉运行结焦温度一般低于软化温度200℃,气化炉运行温度初步选值范围应在950-1000℃。

设计煤种粒径分布范围为0-10mm,其中d50约为1.8mm。根据循环流化床锅炉的设计经验以及Wen&Yu公式可以估算出此粒径原煤的临界流化速度,从而确定气化炉的操作气速。

4调试运行

25000Nm3/h循环流化床煤制工业燃气技术示范工程施工建设基本完成后,项目组根据前期经验积累,对该技术示范工程开展了冷,热态调试。调试用煤粒度分布范围主要为0-10mm。调试用煤与设计煤种差别较大,水分,灰分含量较高。

调试期间用煤热值为4465kcal/kg,低于设计煤种热值(设计煤种热值4800kcal/kg),不同工况下的冷煤气热值均达到1180kcal/Nm3以上,全系统运行状态良好,可以满足用户下游生产工艺对没气量和煤气品质的要求;气化炉运行负荷在40%-130%范围内可调,并保持连续稳定运行,单台循环流化床气化炉连续最大产气量可达32500Nm3/h;冷煤气效率≥64.9%,煤气产率2.95-3.15 Nm3/kg,谈转化率≥84.2%。

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小结

通过两个25000Nm3/h循环流化床煤制工业燃气技术工程示范,完成了循环流化床煤制工业燃气技术的工业化验证,各项技术指标均能满足中低热值燃气用户的需求。江苏宿迁镍铁业循环流化床煤制工业燃气示范项目主要采用空气气化,不同水蒸气的条件下,生产热煤气,在煤种多列产品放大和工艺升级的过程中,需对布风,排渣,返料,气固分离,余热回收等核心单元技术和关键部件进行进一步研发。