清华炉介绍选编.ppt

清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心 燃气轮机与煤气化联合循环国家工程研究中心; 主要内容; 清华炉的发展;清华炉煤气化技术自2001年投入研发开始，经过专利研究、数学模型建立、冷态试验、热态试验及工程化各阶段。 清华炉第一代耐火砖气化技术的大型工业装置于2006年1月在山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行。;现有气流床气化技术;第二代清华炉研发需要解决的问题;清华炉的点火试验台：;第二代清华炉示范装置于2011年8月22日在丰喜投入运行，与第一代清华炉一样，首次投料即进入稳定运行状态，并连续、安全、稳定运行了140天，全面实现了研发和设计意图，创造了世界煤化工史上的奇迹 清华炉水煤浆水冷壁技术克服了水煤浆耐火砖气化技术的两个缺憾：煤种适应性窄，难于处理高灰熔点煤；单炉年运转率低，为达到装置8000小时年运转要求，必须配置备用??。 清华炉水煤浆水冷壁技术克服了干粉水冷壁炉的两个缺憾：干煤粉制备中干燥过程的高能耗和危险性；气化系统压力难于提高，一般只能达到4.0MPa。;第二代清华炉煤气化技术科技成果鉴定（国家鉴定书）;第二代清华炉煤气化技术科技成果鉴定会;* ;* ;* ;* ;* ;* ;1、水冷壁系统的本质安全：;1、水冷壁系统的本质安全：;2、点火投料系统的安全：;其他水冷壁的启动 ● Shell点火过程较复杂，首先将燃气烧嘴点燃，然后将燃油烧嘴点燃，燃油烧嘴点燃后，迅速将燃气烧嘴抽出，利用燃油烧嘴将气化炉温度升起来，并将气化炉压力升至1.0MPa然后投煤粉烧嘴，煤粉烧嘴投进来后，迅速将燃油烧嘴抽出； ● GSP、航天炉烧嘴结构复杂，直接用燃气升温、升压，然后再1.0MPa下投煤粉喷嘴。;2、点火投料系统的安全： ;和水煤浆耐火砖气化炉相比 相同投煤量的清华炉和耐火砖气化炉相比，投资相差不多，单台清华炉和耐火砖气化炉相比，投资基本相差一炉耐火砖的价格，主要是清华炉炉壳采用国产的14Cr1MoR，而不是采用进口SA387； 清华炉由于采用水冷壁，不需要换砖，所以清华炉一般不再设备用炉，对于同等规模的气化装置，至少可以节省一套备用气化炉系统。;和干粉气化炉相比 相同投煤量的清华炉和干粉气化炉相比，由于没有复杂的煤粉制备和输送系统，单台气化炉的投资要小很多；比如对于年产40万吨合成氨规模的气化装置，两台干粉气化炉投资约4~5亿元，两台清华炉投资约2.5~3亿； 如果对于煤制氢、煤制甲醇等需要气化压力较高的系统，由于清华炉可以采用比干粉更高的气化压力，后系统投资更低； 清华炉配套的空分比干粉要大，但对于空分系统，如果不增加空分的数量，投资增加不多。;4、煤种适应性宽：;; 航天炉和GSP气化炉的煤粉通过三条煤粉管线进入气化炉烧嘴的三个煤粉管，在气化炉内形成旋流。氧气经预热后和一定比例的蒸汽混合后进入气化炉，炉内轴向温度梯度为上部高，下部低。对于液态排渣的气化炉，渣口的温度应保持在灰熔点以上，渣口温度的高低是决定渣口压差大小的主要影响因素，也是气化炉能否正常排渣的关键。; 对于这两种气化炉，由于出烧嘴的速度较低，一般＜10m/S，所以其燃烧火焰短，气化炉轴向温度梯度大，因此要保持正常排渣就必须首先提高氧煤比以提高气化炉上部的温度，从而提高渣口温度。从航天炉的实际运行来看，如果入炉煤的灰熔点超过1450℃，炉顶温度将会很高，很容易造成气化炉上部烧坏。因此航天炉在掺烧高灰熔点煤时需要添加石灰石控制入炉混煤的灰熔点在1450℃以下。;; 壳牌气化炉，采用四个工艺烧嘴，烧嘴安装在气化炉的中部，四条煤粉输送线分别进入对应烧嘴，氧气和过热蒸汽混合后也送入工艺烧嘴，煤粉、氧气和蒸汽在气化炉内进行反应，四个烧嘴喷出的煤粉在气化炉内形成一个相切于炉内假想切圆。水冷壁分为三部分，筒体部分采用U型水冷管，上下锥体采用盘管。; 粗煤气向上进入热回收系统，渣向下进入锁斗。壳牌气化炉内的粗煤气和渣逆向流动，熔渣依靠重力向下流动，对熔渣的流动性要求高。提高渣口温度，就必须首先提高气化炉工艺烧嘴区域的温度，保证气化炉渣口区域的温度，使熔渣的粘温特性在正常范围内。所以壳牌气化对灰渣的粘温特性要求严格。根据国内多台壳牌气化炉实际运行情况来看，煤的灰熔点不能超过1400℃下。; 清华炉的水煤浆通过一条煤浆管线进入气化炉烧嘴，氧气同轴通过烧嘴的另外两个通道进入气化炉内。为保证煤浆的充分雾化，氧气和煤浆出烧嘴的速率保证具有一定的速率。一般不小于100m/S，出烧嘴的火焰具有一定长度，为保证顺利排渣，在需要提高渣口温度时，只需适当加大中心氧，将火焰拉长减小气化炉的轴向温度梯度即可，而不需要增大氧煤比。根据实际运行来看，水冷壁清华炉已经完成了入炉煤灰熔点为1520℃的工业试验，实际运行证明气化炉操作稳定，排渣顺畅。尽