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煤化工核心装备产业化

【技术开发单位】中国航天科技集团公司六院西安航天远征流体控制股份有限公司

【技术简介】煤气化装置在中国具有广阔的市场前景,但是,由于我国未能掌握煤气化制造装备的核心技术,因而不得不向国外制造企业支付高额的专利实施许可费、专有设备和现场技术服务费等。目前我国引进的煤气化装置费用昂贵,据不完全统计,仅煤气化技术专利实施许可费一项,我国就已花费超过2亿元,这些还不包括专有设备和现场技术服务费用等支出。据了解,目前国内企业完全有能力制造煤化工成套设备,但最为关键的是我们缺乏对关键技术、关键设备制造能力的掌握和开发、一些关键设备多数仿制国外产品,很难形成自身的竞争能力。而针对合成气高效连续加压过滤系统,目前国内还不具备核心设备研发及系统集成的研制能力。因为引进的煤化工工艺往往捆绑着后续的合成气高效连续加压过滤系统,而此系统一直为国外少数几家企业垄断(如,Pall公司),系统中的核心设备更是由国外进口,只有少数的或者非关键的设备、壳体由国内制造厂进行生产这是我国煤气化设备制造最大的瓶颈问题之一。

煤气化成套设备的研制目标是根据不同的煤气化工艺,通过论证确定满足要求的成套燃烧方案,突破非预混式烧嘴燃烧不稳定技术,提高开工烧嘴点火可靠性,解决烧嘴及其推进机构在高温高温下的强度问题和安全密封问题。主要完成以下内容:确定成套燃烧方案;烧嘴性能分析设计;推进机构及控制系统的稳定可靠。解决高温(1500~1700℃)、高压(4.0MPa)工作环境下推进机构的密封问题,确保炉膛内的合成气不会外漏,降低安全危险;提高点火时序控制精度及火焰检测能力,保证开工烧嘴很高的点火成功率。

高效连续加压过滤系统的研制目标试研制满足煤化工合成气连续加压过滤的高效干法过滤分离系统和湿法过滤分离系统,完成高效过滤器、脉冲反吹阀及文丘里洗涤器等相关核心设备的自主开发。高效连续加压过滤系统研发项目实施后,主要完成以下内容:系统的集成;核心设备的研制。以核心设备为突破口,先进行单一设备的研制,从而为系统集成服务。

公司利用航天液体火箭发动机热能燃烧技术开始进行煤化工核心装备技术研发项目的研制。先后攻克了燃烧计算、燃气流体计算、高温材料选用、特种结构设计等技术难题,解决了国内外企业研制的烧嘴头部易损容易烧漏、火焰稳定燃烧、耐腐蚀、抗高温高压等问题,技术水平国际领先,部分产品成功替代进口。

【技术特点】我公司煤气化成套设备产业化的发展将带动煤气化行业趋势向装置大型化、连续化、污染物资源化、综合能耗低、原料粉煤化发展,核心设备能够长周期、安全、高效稳定运行。

高效连续加压过滤系统的技术特点和有事可概括为以下几个方面:

(1)技术将向干法过滤分离倾斜,不断减少湿法过滤分离的比例,从而节约水量的消耗及污水处理所需的投资;(2)系统规模向集约化发展,使得合成气工作流程更短,设备的处理量更大而设备的体积更小,以节省场地资源的占用以及设备的投资;(3)处理效率向更高的指标靠拢,满足更精确的处理要求;(4)系统向更恶劣的工况发展,满足更高温度、更高压力、更强腐蚀的要求;(5)系统自动控制更加可靠,适应快速操作响应及大负荷突变的稳定运行,减轻人力投入及后期维护成本。

目前我公司是国内研制该项目的主要企业之一,拥有国际一流的热能燃烧技术和产品研制、试验手段,在国内外已形成自主品牌,本项目已逐步覆盖了渣油、天然气、煤焦气等介质气化领域。产品寿命和转化效率等指标已处于国内绝对领先地位,获得了大量用户满意使用意见,技术成熟、可靠,具备了产业化的条件。

【技术指标】煤气化成套设备技术参数指标:粉煤烧嘴负荷:70%~112%;水煤浆烧嘴负荷:50~120%;点火杆工作频率:20HZ;点火杆持续打火时间:20s;开工烧嘴稳定燃烧的背压范围:0~1.4MPa;氧油比:1:4;火焰黑区:3~5mm;火焰长度:1.2~1.5m;操作温度 130℃~450℃冷却水压力 5.0MPa;粉煤烧嘴使用寿命达到8000小时;水煤浆烧嘴使用寿命超过1200小时;点火成功率:100%;一键式启动:将二级点火模式简化成一键式点火,完全摆脱了对点火烧嘴的依赖,简化了控制系统;推进机构采用高压氮气密封,保证气化炉压力和合成气零泄漏。

高效连续加压过滤系统技术参数指标:

过滤后的合成气含尘量为7~8mg/Nm³;过滤固体颗粒度 ≥1μm;过滤效率 99%;操作温度 265℃~450℃;操作压力 3.2MPa~4.6MPa;强度:系统中的关键设备及管道强度满足设计要求。静设备设计寿命为20年;运行:在实验及设计条件下,系统连续稳定运行期超过整个工艺的检修期,脉冲角阀反吹周期不超过设计的442s,反吹气压力6.6MPa、温度150~260℃。

【技术水平】国际先进

【可应用领域和范围】煤制甲醇、煤制油、煤制天然气、煤制烯烃。

【专利状态】已取得专利2项

【技术状态】小批量生产阶段

【合作方式】技术服务、产品销售

【投入需求】13000万元

【转化周期】2年

【预期效益】公司利用航天液体火箭发动机热能燃烧技术先后攻克了燃烧计算、燃气流体计算、高温材料选用、特种结构设计等技术难题,解决了国内外企业研制的烧嘴头部易损容易烧漏、火焰稳定燃烧、耐腐蚀、抗高温高压等问题,技术水平国际领先,成功替代进口。本项目正常运营后,年平均新增销售收入13420万元,年平均利润总额4793万元,年平均上缴所得税为725万元,年平均销售税金及附加151万元,年平均增值税1262万元。

    【联系方式】刘晓光  029-85614001/13772532920