德国SWR(斯威尔)流量计在粉煤气化装置——-航天炉中的应用

　　1　引　言

　　濮阳龙宇化工有限责任公司(简称濮阳龙化)年产20万吨甲醇装置是国内首套粉煤加压气化装置航天第一炉的发源地,由北京航天设计院设计实施的HT-L粉煤加压气化技术充分吸收了当今世界先进煤气化技术的优点,是在引进、消化吸收国外壳牌公司的Shell粉煤加压技术和GE公司的德士古水煤浆加压气化技术基础上的再创新。该技术在备煤、输煤、燃烧调节系统、气化炉辐射段均采用先进的粉煤气流床气化技术;灰渣水系统、洗涤、净化则采用气体急冷流程技术。日前,该技术已经落户濮阳两年多,经过近两年的试车运行,于2009年12月23日通过专家组达标达产的审核验收。①

　　航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉。长期以来,国内煤化工之所以不能大规模地发展,就是因为国内缺乏自主的粉煤加压气化技术。而进口的技术也不能完全满足国内煤化工的需求———如果选用德士古煤气化技术,无法实现原料煤的本地化;选用壳牌煤气化技术的投资又太大。所以,开发具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性广的国内煤气化技术,一直是业界的梦想。

　　气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴,该喷嘴必须具有超强的耐高温特性,这个特性要实现起来难度较大。而与此类似,火箭上天时喷嘴所经受的温度也很高,而且比气化炉燃烧喷嘴要经受的温度高得多。如果把航天技术“嫁接”到煤化工产业,技术难度上没有问题。

　　航天炉的主要特点是具有较高的热效率(可达95% )和碳转化率(可达99% );气化炉为水冷壁结构,能承受1 500℃至1 700℃的高温;对煤种要求低,可实现原料的本地化;拥有完全自主知识产权,专利费用低;关键设备已经全部国产化,投资少,生产成本低。据专家测算,应用航天炉建设年处理原煤25万吨的气化工业装置,一次性投资可比壳牌气化炉少3亿元,比德士古气化炉少5 440万元;每年的运行和维修费用比壳牌气化炉少2 500万元,比德士古气化炉少500万元。

　　它与壳牌、德士古等国际同类装置相比,有三大优势:一是投资少,比同等规模投资节省三分之一;二是工期短,比壳牌炉建设时间缩短三分之一;三是操作程序简便,适应中国煤化工产业的实际,易于大面积推广。

　　对于采用高浓相输送技术的煤粉输送,煤粉流量的精确计量在气量的消耗、系统的顺畅运行及设备、管道等的维护以及验证整个系统的浓相输送等相关指标、调控输送量等工艺参数具有重要的作用和意义。在粉煤加压气化装置的流程控制中,煤粉密度、流速的测量是整个输煤系统的重中之重,我国近年来引进的荷兰壳牌公司的Shell粉煤加压气化技术中,粉煤质量流量的计量一直采用美国热电提供的核密度计与速度计来进行质量计量和控制,通过考察国内同类设备的使用厂家情况,其测量的准确性需要靠经验数据来调整,采集经验数据最少需要2~3个月时间,煤粉标定时间周期长,而且其速度表响应时间较慢,在濮阳气化炉的试车过程中,这种现象已得到验证。而采用德国斯威尔的微波技术的流量计调校比较简单,调试时间大约一周,测量能满足工艺要求。在航天炉项目的建设中,我单位气化装置的每根煤粉管线上采用了两套美国热电流量计和一套SWR流量计同时测量,在极大地满足了工艺要求的同时,也验证了在同样工况下,两个厂家的流量计在煤粉流量计量上的准确度和可靠性。而稍晚于濮阳建设的安徽临泉在航天炉装置的每条煤粉管线上采用了两套SWR流量计,在煤粉的计量和控制中得到了很好的应用。