單噴嘴冷壁式粉煤加壓氣化工業(yè)化示范項目獲得科技進步一等獎

　　7月5日，2017年度中國石油和化工自動化行業(yè)科學技術(shù)獎出爐，單噴嘴冷壁式粉煤加壓氣化工業(yè)化示范項目獲得科技進步一等獎。
　　該項目由中石化寧波工程有限公司、中國石化揚子石油化工有限公司、華東理工大學共同完成。獲獎的單噴嘴冷壁式粉煤加壓氣化成套技術(shù)(簡稱SE-東方爐粉煤氣化技術(shù))采用干煤粉加壓氣化加激冷流程，核心技術(shù)為單噴嘴水冷壁氣化爐，具有運行可靠性高、連續(xù)運行周期長、對煤種的適應性廣、氣化技術(shù)指標先進、運行成本低的特點。
　　煤氣化技術(shù)作為煤炭高效清潔利用的重要途徑之一，近年來得到快速發(fā)展。開發(fā)低投資、高可靠性的粉煤加壓氣化技術(shù)，是適合我國國情的煤氣化技術(shù)的關(guān)鍵?；诖?，中國石化與華東理工大學合作開發(fā)了SE-東方爐粉煤氣化技術(shù)。
　　為加快工業(yè)應用，中國石化決定在揚子石化建設一套單爐日投煤量1000噸的工業(yè)示范裝置。該示范裝置于2012年6月開工建設，2014年1月投料產(chǎn)出合格產(chǎn)品，同年10月進行了全裝置100%負荷性能考核和標定?？己孙@示，該裝置運行穩(wěn)定，各項技術(shù)指標完全達到了設計要求，部分指標甚至超出設計預期，其中，比煤耗約569kg/kNm3(CO+H2)、比氧耗約331Nm3/kNm3(CO+H2)、有效氣含量89%、碳轉(zhuǎn)化率98.3%、灰渣比4:6~3:7kg/kg，處于同類粉煤氣化激冷流程煤氣化技術(shù)的國際領(lǐng)先水平。
　　據(jù)項目第一完成人、中石化寧波工程有限公司副總經(jīng)理亢萬忠介紹，SE-東方爐粉煤氣化技術(shù)是中國石化具有自主知識產(chǎn)權(quán)的粉煤氣化成套技術(shù)，有五大創(chuàng)新點：一是成功開發(fā)了集點火-開工-氣化功能為一體的SE-東方爐復合式粉煤氣化燒嘴，實現(xiàn)了煤粉在燒嘴管線內(nèi)的均勻分布和進入氣化爐后的良好彌散與混合，以及點火-開工-投料過程的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換與過渡、單路煤線運行等功能。
　　二是開發(fā)了有利于水冷壁掛渣和氣化爐排渣的SE單噴嘴水冷壁氣化爐。水冷壁設計開創(chuàng)性地取消了水冷壁限流孔板，成功采用了多個水冷壁結(jié)構(gòu)設計技術(shù)，結(jié)構(gòu)大為簡化，節(jié)省動力費用，并提高了可靠性。
　　三是特別設計了SE-東方爐氣化工藝流程，包括燒嘴工藝系統(tǒng)、供煤系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、氣化爐工藝系統(tǒng)、合成氣洗滌系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、灰水處理系統(tǒng)、氣化安全吹掃系統(tǒng)等。
　　四是擁有智能化的氣化操作控制和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)。氣化爐點火、開工、投煤自動控制，在根據(jù)開車優(yōu)化參數(shù)整定后，可實現(xiàn)一鍵式點火、投煤。有效、可靠的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，可確保系統(tǒng)安全，完成了SE-東方爐氣化CO2高壓供料和密相輸送的工業(yè)應用，建立了N2和CO2切換的控制模式。
　　五是SE-東方爐采用CO2作為輸煤載氣。為滿足CO2輸送氣量的要求，低溫甲醇洗單元通過合理配置CO2低壓閃蒸系統(tǒng)，優(yōu)化閃蒸壓力，以提高CO2產(chǎn)量。CO變換和酸性氣體脫除采用寧波工程公司自有工藝技術(shù)，通過合理配置流程，優(yōu)化換熱管網(wǎng)，減少設備數(shù)量，簡化控制系統(tǒng)，可節(jié)省部分投資。
　　中石化寧波技術(shù)研究院常務副院長郭文元表示，從揚子石化SE-東方爐示范裝置的運行情況來看，該氣化爐體現(xiàn)出氣化溫度高、原料消耗低、碳轉(zhuǎn)化率高、高效節(jié)能、可靠性高、運行平穩(wěn)、適于高灰分高灰熔點劣質(zhì)煤以及灰/渣比低等特征。
　　郭文元表示，該示范裝置創(chuàng)下了國內(nèi)煤氣化技術(shù)多項記錄：產(chǎn)出合格產(chǎn)品時間最短(5天)，打通全流程時間最短(10天)，一次投料成功連續(xù)運行時間最長(11天11小時)，自投料3個月內(nèi)連續(xù)運行時間最長(53天)，燒嘴首次投用連續(xù)運行183天(約 4400小時)之后，仍然完好無損，遠超同類型氣化技術(shù)。
　　這樣的平穩(wěn)運行，背后正是“鐵三角”的強力支撐。中石化寧波技術(shù)研究院/寧波工程公司、華東理工大學和中國石化揚子石化公司形成了一個優(yōu)勢互補且十分成熟的產(chǎn)學研合作平臺。華東理工大學在氣流床煤氣化領(lǐng)域有近30年的研究積累和技術(shù)儲備，擁有強大的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)庫、特定的煤質(zhì)與氣化匹配性研究手段等。中石化寧波工程公司擁有豐富的工程設計實踐經(jīng)驗、一體化煤化工技術(shù)系統(tǒng)集成能力和項目全過程優(yōu)化能力，以及運行裝置技術(shù)改進支持優(yōu)勢。揚子石化一流的生產(chǎn)、管理理念和人員素質(zhì)則為東方爐平穩(wěn)運行提供了保障，其示范裝置取得的經(jīng)驗可復制推廣。
　　2016年6~7月，示范裝置完成了淮南煤試燒，這是國內(nèi)首次在工業(yè)裝置上成功使用高灰熔點、高灰分淮南煤作為氣化原料。SE-東方爐的煤種適應性，特別是高溫(1550~1650℃)穩(wěn)定運行性能得到了驗證。同年8月30日，揚子石化示范裝置二期項目正式啟動，預計2018年底完工，項目建成后年將生產(chǎn)有效合成氣70000標準立方米。
　　SE-東方爐在揚子石化的運行取得了良好示范效果，同時為中石化建設大型煤化工項目積累了豐富經(jīng)驗。目前，其應用不斷加快，如安徽淮南的中安聯(lián)合煤制甲醇及轉(zhuǎn)化烯烴一期項目煤氣化裝置中采用了日投煤1500噸級SE-東方爐技術(shù)，氣化原料為高灰分、高熔點淮南煤，設置7系列氣化，為下游170萬噸/年甲醇及烯烴裝置提供合成氣。
　　隨著煉油裝置采用煤制氫來代替石腦油或天然氣制氫，SE-東方爐的市場認可度越來越高。中科合資廣東煉化一體化項目POX裝置采用2臺日投煤2000噸級SE-東方爐，目前項目正在開展詳細工程設計，預計2019年投產(chǎn)。
　　圖為SE-東方爐示范裝置(揚子石化)全景。