气化专业.docx
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气化专业
气化专业
一、工艺原理
1、制浆工艺原理
将煤储运系统送过来的粒度＜10mm的原煤、水、NaOH、石灰石与添加剂在棒磨机内经过钢棒坠落时的研砸、钢棒与钢棒之间的研磨、钢棒与筒体之间的研磨，制成一定粒度配比的煤浆。
2、气化工艺原理
多元料浆加压气化属气流床，氧气和水煤浆通过专用工艺烧嘴混合后喷射进入气化炉，在0.1秒内煤浆中的水被汽化，煤粒子被气体隔开，各煤粒独立的在煤灰熔点以上温度发生反应，固体在气化炉内停留3～5秒钟，反应生成的粗合成气甲烷含量很少，一般仅为0.1%以下，碳转化率高达98%，由于反应温度高，不生成渣油、酚及高级烃等可凝聚的付产物。
气化炉内发生的化学反应是很多的，在火焰中可能同时进行以下化学反应：
CmHn+（m+n/4）O2=mCO2+n/2H2O①
2C+O2=2CO+246.6KJ②
C+O2=CO2+409.1KJ③
2CO+O2=2CO2+573.2KJ④
H2+1/2O2=H2O⑤
C+H2O=CO+H2－122.7KJ⑥
CO2+H2=CO+H2O－42.3KJ⑦
CH4+H2O=CO+3H2－412.8KJ⑧
C+CO2=2CO－165.0KJ⑨
CH4=C+2H2⑩
此时还可能发生如下副反应：
COS+H2O=H2S+CO2①
C+O2+H2=HCOOH②
N2+3H2=2NH3③
N2+H2+2C=2HCN④
3、灰水处理工艺原理
高温高压的黑水由于压力降低，溶解在里面的气体和一部分水闪蒸出来，达到降低黑水温度和浓缩黑水的目的。
二、原料消耗、产品及副产品
2.1、原料消耗
序号
名称
规格型号（或执行标准）
单位
数量
1
原煤
t/h
161.884
2
助溶剂
t/h
5.266
3
水煤浆添加剂
CHA-10
t/h
0.676
4
PH值调节剂
40%
t/h
0.163
5
絮凝剂
BC-644
t/h
0.06
6
分散剂
TS-1902
t/h
0.03
7
鲍尔环
吨
5
8
柴油
液态、－10号
t/h
0.5
9
液化石油气
气体、40℃、≥0.2MPa
Nm3/h
50
10
低压蒸气
0.5MPa
t/h
6
11
仪表空气
Nm3/h
600
12
工厂空气
Nm3/h
400
13
低压氮气
Nm3/h
150
14
新鲜水
m3
173.9
15
循环冷却水
m3
3375
16
热密封水
m3
45
17
脱盐水
m3
6
18
电
kW
7901.47
19
氧气
Nm3
82475.42
20
高压氮气
Nm3
300
2.2、产品
序号
项目
单位
DC
NOC
1
出气化炉煤气产量
Nm3/h
329717.43
328288.68
2
气化炉产量（CO+H2）
Nm3/h
187871.09
187824.12
3
干煤气产量
Nm3/h
244912.34
243497.86
4
出洗涤塔干煤气产量
Nm3/h
244488.76
243508.28
5
出洗涤塔（CO+H2）气总量
Nm3/h
187686.67
187686.67
三、工艺流程叙述
3.1工艺说明
3.1.1多元料浆制备系统
多元料浆制备系统按三套系列设置，磨机三台；料浆制备系统设置的原料贮仓（V1201）、助熔剂仓（V1001/02）为三台磨机共用，制得多元料浆进入气化系统的料浆贮槽（V1301）。
由煤贮运系统来的小于10mm的碎煤进入原料贮仓（V1201）后，经煤称量给料机（N1001）称量（160.7t/h）送入磨机（H1201）。
添加剂由人工送至添加剂制备槽（V1206）中配置成一定浓度的水溶液，由添加剂溶解槽泵（P1203）送至添加剂槽（V1204）中贮存。
并由添加剂计量泵（P1202A/B/C）送至磨机（H1201）中。
添加剂槽（V1204）可以贮存使用若干天的添加剂。
在添加剂槽（V1204）底部设有蒸汽盘管,在冬季维持添加剂温度在20--30℃，以防止冻结。
甲醇废水、原水送入制浆水槽（V1203），工艺水由制浆水泵（P1201A/B）加压经磨机给水阀FV1204（）来控制送至磨机（H1201）。
煤、制浆水和添加剂一同送入磨机（H1201）中研磨成一定粒度分布的浓度约60~65%合格的水煤浆。
水煤浆经滚筒筛滤去3mm以上的大颗粒后溢流至磨煤机出口槽（V1207）中，由低压料浆泵（P1205）送至煤浆槽（V1301A/B）。
磨煤机出口槽（V1207）和煤浆槽（V1301A/B）均设有搅拌器（A1202、A1301A/B），使煤浆始终处于均匀悬浮状态。
3.1.2多元料浆气化系统
多元料浆气化系统设置三台多元料浆气化炉。
喷嘴冷却水系统1套，为三台气化炉共用。
本说明仅针对多元料浆单系列气化过程加以说明，并对共用设备予以注明。
3.1.2.1多元料浆供料
多元料浆经高压料浆泵（P1301A）送入工艺烧嘴（Z1301A）。
多元料浆和氧气经工艺烧嘴喷入气化炉（F1301A）内，在6.5Mpa，1350℃进行气化反应，生成粗合成气。
气化原料中的未转化组份和由部分灰形成的液态熔渣与生成的粗煤气一起并流进入气化炉下部的激冷室。
进入气化炉激冷室的激冷水来自于洗涤塔（C1301A）下部的灰水循环泵（P1305A/B），激冷水进入位于激冷室下降管顶端的激冷环，并沿下降管内壁向下流入激冷室。
激冷水与出气化炉渣口的高温气流接触，部分激冷水汽化对粗煤气和夹带的固体及熔渣进行淬冷、降温。
激冷水中较大固体颗粒经黑水过滤器（S1301A/B）除去。
气化炉激冷室中的黑水通过液位调节系统连续排出，并送往多元料浆气化灰水系统。
回收的灰水返回气化系统使用。
入气化炉的氧气来自空分装置。
多元料浆气化反应在气化炉燃烧室中进行，气化温度大约为1350～1450℃，气化压力约6.5MPa，燃烧室内衬耐火砖和绝热砖，可保持气化炉外部炉壁温度大约在285～315℃。
气化反应生成粗煤气及少量的其它物质（包括氯化物、硫化物、氮气、氩气及甲烷等）、液态熔渣及细灰颗粒。
这些物质出气化炉燃烧室，沿下降管进入激冷室水浴。
熔渣在水中淬冷固化，并沉入气化炉底部。
粗煤气与水直接接触进行冷却，大部分细灰留在水中。
粗煤气沿下降管与导气管之间的环隙上升，经激冷室上部折流板折流分离出部分粗煤气中夹带的水分，从气化炉旁侧的出气口引出，送往文丘里管（J1302A）和洗涤塔（C1301A）。
在开车初期及停车期间，激冷室中的水可根据要求，或排往溢流水封（V1303A），或排往渣池（V1310A），或排往开工冷却器（E1401）。
气化炉炉底聚集的粗渣，经破渣机（Y1303A）破碎，带入锁斗系统，由锁斗系统定期自动排放。
3.1.2.2气化炉烧嘴冷却水系统
烧嘴冷却水通过工艺烧嘴端部的水夹套及冷却盘管连续循环流动，以保护处于气化炉燃烧室高温环境中的工艺烧嘴。
烧嘴冷却水系统包括一套供气化炉烧嘴使用的烧嘴冷却水槽（V1305）、烧嘴冷却水泵（P1302A/B）及烧嘴冷却水换热器（E1301）。
备用泵在烧嘴冷却水故障的情况下可自行启动，并与事故电源相接。
烧嘴冷却水回水进入气化炉（F1301A）设置的烧嘴冷却水气体分离器（V1306A）。
分离器通气口上设置的一氧化碳分析仪可对烧嘴冷却水系统中漏入的煤气进行连续检测并发出预警。
烧嘴冷却水泵出现故障的时候，烧嘴冷却水由事故烧嘴冷却水槽（V1307）供给。
在开车投料前烘炉期间，用预热烧嘴（Z1302）临时替换工艺烧嘴进行升温，直到气化炉内温度达到要求的点火温度。
预热烧嘴有其单独的燃料供给及调节系统。
开工抽引器使用蒸汽将气化炉内抽负压。
蒸汽及燃烧后的烟气经抽引器消音器（Y1302）排入大气。
3.1.2.3气化炉渣处理系统
沉积在气化炉激冷室底部的粗渣及其它固体颗粒，通过循环水流的循环作用带入锁斗（V1308A）。
大的渣块经破渣机进行破碎。
从气化炉排出的大部分灰渣沉降在锁斗底部。
从锁斗顶部抽出较清的水，经锁斗循环泵（P1303A）循环进入气化炉激冷室。
气化炉联锁排渣系统的排渣循环时间预先设定，排渣周期一般大约为30分钟，渣池中设置捞渣机的部分与渣池另一部分通过关闭隔板阀暂时隔开，以便渣沉降到捞渣机上，由捞渣机送出渣池。
3.1.2.4粗煤气洗涤系统
出气化炉（F1301A）的粗煤气进入文丘里管（J1302A），粗煤气与来自灰水循环泵（P1305A/B）的水经文丘里管混合。
细灰在此被水完全浸湿，并在洗涤塔（C1301A）中除去。
湿粗煤气进入洗涤塔（C1301A）沿下降管进入洗涤塔底部水浴，粗煤气中夹带的大部分细灰在此从粗煤气中除去。
粗煤气经下降管和导气管间的环隙上升，进入洗涤塔顶部的塔板，来自变换工艺热冷凝液将粗煤气中残留的细灰洗涤下来。
粗煤气夹带的水滴在塔板上方的除沫器中分离下来。
基本上不含细灰的粗煤气出洗涤塔送到变换系统。
洗涤塔底部排出的黑水，通过流量控制经减压后进入灰水系统。
在灰水系统中，黑水经闪蒸、冷凝和液固分离。
灰水再经过预热返回到洗涤塔，以维持洗涤塔的液位。
洗涤塔底部黑水出口一部分水经灰水循环泵（P1305A/B）向气化炉激冷环及文丘里管供水。
3.1.3多元料浆气化灰水系统
多元料浆气化灰水处理系统设置三套，其中灰水澄清及细渣过滤1套。
本说明仅针对多元料浆气化灰水处理单系列气化过程加以说明，并对共用设备予以注明。
单系列灰水系统主要包括：
高压闪蒸单元、低压闪蒸单元、真空闪蒸单元和黑水处理系统、细渣过滤系统。
3.1.3.1高、低压闪蒸单元
来自气化炉（F1301A）激冷室的黑水经过减压至0.8Mpa后送入气化高温热水器（C1401A）。
在气化高温热水器中，一部分水闪蒸成为蒸汽，连同少量溶解气体向上进入塔板。
来自变换工段冷凝液，在塔板上方进入气化高温热水器闪蒸，闪蒸后的液体向下进入塔板洗涤气化闪蒸气体。
闪蒸气从气化高温热水器（C1401A）顶部送出。
洗涤塔（C1301A）底的黑水经过减压后送入高温热水器（C1402A）。
在高温热水器（C1402A）中，一部分水闪蒸成为蒸汽，连同少量气体以及闪蒸气从高温热水器（C1402A）顶部送出。
两个高温热水器（C1401A）和（C1402A）顶部送出的闪蒸气合并后，在灰水加热器（E1402A）中与洗涤塔给水换热冷却，然后进入高压闪蒸分离器（V1401A）。
分离出的冷凝液去脱氧水槽（V1402），不凝气及饱和水汽经过压力调节送变换汽提塔。
两个高温热水器（C1401A）和（C1402A）底部的液体及细渣经液位调节并减压至0.17Mpa后进入低温热水器（C1403A）。
在低温热水器闪蒸出的水汽从塔顶溢出经低压闪蒸气冷却器（E1407A）换热冷却，气体送往脱氧水槽（V1402）作为脱氧的热源并回收冷凝液，液体送灰水槽（V1406）。
低温热水器底部的液体及细渣经液位调节进入真空闪蒸系统。
脱氧水槽（V1402）接受高压闪蒸系列来的冷凝液及其它工艺装置来的冷凝液及低压灰水泵（P1406A/B）来的灰水，不足部分通过液位调节用原水补充。
各种进水在脱氧水槽中进行脱氧，防止氧进入系统对设备腐蚀，脱氧水槽加热源使用低压闪蒸气冷却器（E1407A）过来的低压闪蒸汽以及变换冷凝液，不足部分由低压蒸汽补入。
除氧水泵（P1401A/B）将灰水经灰水加热器（E1401A）加热后送入洗涤塔（C1301A）。
为防止水系统中发生结垢，由分散剂泵（P1405A/B）向脱氧水槽加入分散剂。
3.1.3.2真空闪蒸单元
低温热水器（C1403A）出来的水及细渣进入真空闪蒸器（C1404A）,闪蒸压力为-0.08Mpa，在此对黑水进行进一步闪蒸。
来自渣池的细渣水由渣池泵（P1304A/B）经过流量调节送入真空闪蒸器（C1404A）。
真空闪蒸器（C1404A）在真空条件下操作，顶部出来的气体经真空闪蒸冷凝器（E1403A）的冷凝，经真空闪蒸分离器（V1403A）的气液分离，气体进入真空泵（P1403A/B）入口。
真空闪蒸分离器（V1403A）的冷凝液经真空凝液泵（P1403A/B）送往脱氧水槽（V1402）。
一部分冷凝液用于真空泵（P0502A/B）液环密封。
真空闪蒸器底部的水及细渣混合物经澄清槽进料泵（P1407A/B）送往澄清槽（V1405）。
真空泵出口物料进入真空泵分离器（V1404A）对气水进行分离，分离出的水经真空泵出口冷却器（E1405A）返回至真空闪蒸分离器，不凝气从分离器排入大气。
3.1.3.3黑水处理系统
来自真空闪蒸系列的水及细渣混合物由澄清槽进料泵（P1407A/B）经絮凝剂管道混合器送入澄清槽（V1405）。
在絮凝剂管道混合器上游加入絮凝剂以使澄清槽灰水中细渣沉降。
澄清槽中设置缓慢转动的澄清槽耙料机（A1401）,将沉淀的细渣推至澄清槽底部出口。
澄清槽还接受来自真空带式过滤机（M1401A/B）的滤液。
澄清槽底部的细渣及水经澄清槽底泵（P1408A/B）送往细渣过滤系统。
澄清后的灰水仅含有极少量的细灰，由澄清槽溢流并依靠重力进入灰水槽（V1406）。
回收的灰水经低压灰水泵（P1406A/B）返回系统循环使用。
低压灰水泵（P1405A/B）出口的灰水，分别送往脱氧水槽、锁斗冲洗水罐（V1309）以及渣池（V1310）。
为防止灰水中溶解物在水系统中的累积和沉积，保持灰水中溶解物的平衡，部分灰水送往界外废水处理系统。
3.1.3.4细渣过滤系统
来自澄清槽底泵（P1408A/B）浓缩黑水，送入过滤给料槽（V1410），过滤给料槽中设置过滤给料槽搅拌器（A1403），防止细灰沉积。
细渣/水的混合物经过滤机给料泵（P1409A/B）送入细渣过滤机（M1401A/B）。
细渣过滤机（M1401A/B）的滤液进入带式过滤机真空罐，然后经滤液槽（V1411）由滤液泵（P1412A/B）送至灰水槽（V1406）。
真空罐顶部出气进带式过滤机真空泵的进口，带式过滤机真空罐的负压由带式过滤机真空泵产生。
带式过滤机真空泵的出口物料进入真空泵出口分离器（V14？
？
），分离产生的气体由其顶部排入大气，过滤产生的细渣送至界外处理。
四、工艺条件一览表
1、工艺指标
序号
名称
单位
指标
备注
1
原
料
煤
灰份
（wt%）
<13
灰熔点
（℃）
<1300
高热值
（MJ/kg）
29.96
粒度
（mm）
<10
2
煤
浆
浓度
（wt%）
59~62
粘度
（cp）
500~1200
PH值
7~9
粒度分布
（wt%）
配比待定
3
氧
气
纯度
（%）
≥99.6
进界区压力
（MPa）
8.3~8.5
4
合
成
气
有效气
（V%）
78~82
气体含尘量
（mg/Nm3）
<1
气体温度
（℃）
216
气体压力
（MPa）
<6.5
水气比
1.3~1.5
5
气化反应
反应温度
（℃）
<1400
反应压力
（MPa）
<6.6
6
排放物
粗渣含可燃物量
（wt%）
待定
细渣含可燃物量
（wt%）
待定
7
高压氮气
（MPa）
<13.5
8
灰水含固量
（ppm）
<100
9
循环水压力
（MPa）
0.45
2、联锁信号整定值一览表
气化系统报警、联锁值
序号
仪表位号
单位
用途
正常值
连锁报警设定值
备注
HHH
HH
H
L
LL
LLL
1
TI1201
℃
添加剂槽温度
2
TI1202
℃
PH温调节剂槽度
3
TI1203
℃
V1207温度
4
TI1301-A.B
℃
煤浆贮槽温度
5
TI1341
℃
出P1301煤浆温度
6
TIA1302
℃
出V1311氧气温度
H
L
7
TIA1303
℃
气化炉炉膛温度
H
L
8
TIA1304
℃
气化炉炉膛温度
H
L
9
TIA1305
℃
气化炉炉膛温度
H
L
10
TIA1306
℃
气化炉炉膛温度
H
L
11
TIA1307（1-22）
℃
气化炉炉壁温度
H
12
TIA1320
℃
托盘温度
H
13
TIA1321
℃
托盘温度
H
14
TIA1322
℃
托盘温度
H
15
TIA1323
℃
托盘温度
H
16
TIA1324
℃
气化炉烘炉温度
H
L
17
TIA1309-A1.A2.A3
℃
合成气出口温度
HH
H
18
TI1310
℃
出气化炉黑水温度
19
TI1311
℃
锁斗温度
20
TI1312
℃
锁斗温度
21
TI1313
℃
锁斗循环泵出口温度
22
TI1314
℃
灰水循环泵进口温度
23
TI1316
℃
变换来冷凝液温度
24
TI1317
℃
出灰水换热器灰水温度
25
TI1315
℃
出碳洗塔合成气温度
26
TIA1318
℃
烧嘴冷却水总管温度
H
27
TIA1319A1.A2.A3
℃
烧嘴冷却水出水温度
HH
H
28
TI1401
℃
进气化高温热水器黑水温度
29
TI1402
℃
去灰水加热器闪蒸汽温度
30
TI1403
℃
进高温热水器黑水温度
31
TI1404
℃
出低温热水器闪蒸汽温度
32
TI1405
℃
出高闪分离器闪蒸汽温度
33
TI1406
℃
进真空闪蒸器渣水温度
34
TI1410
℃
除氧水泵进口水温
35
TI1413
℃
变换进除氧水槽温度
36
TIA1412-A.B
℃
进低压灰水泵灰水温度
H
序号
仪表位号
单位
名称
正常值
连锁报警设定值
备注
HHH
HH
H
L
LL
LLL
1
LIA1204
%
添加剂槽液位
2
LIA1205
%
PH值调节剂槽液位
H
L
3
LICA1202
%
制浆水槽液位
H
L
4
LA1206
%
磨煤机进料端物位
H
5
LICA1207
%
磨机出口槽液位
H
L
LL
6
LIA1301-A.B
%
煤浆贮槽液位
H
L
LL
7
LIA1302-A.B
%
煤浆贮槽液位
H
L
8
LIA1303/04/05
%
气化炉液位
LL
9
LICA1315
%
合成气出口分离罐液位
H
L
10
LAS1306
%
锁斗液位
11
LIA1307
%
锁斗冲洗水罐液位
H
L
LL
12
LIA1309/10
%
洗涤塔液位
H
L
13
LICA1312
%
渣池液位
H
L
14
LIA1311
%
烧嘴冷却水槽液位
L
16
LICA1341
%
烧嘴冷却水槽液位
L
17
LIA1313
%
事故烧嘴冷却水槽液位
H
L
LL
18
LICA1314-A.B.C
气化炉汽包液位
H
19
LICA1401
%
气化高温热水器液位
H
L
20
LICA1414
%
高温热水器液位
H
L
21
LICA1402
%
低温热水器液位
H
L
22
LICA1404
%
高压闪蒸分离器液位
H
L
23
LICA1405
%
真空闪蒸器液位
H
L
24
LICA1407
%
真空闪蒸分离器液位
H
L
25
LICA1415
%
真空泵分离器液位
H
L
26
LIA1411-A.B
%
灰水槽液位
H
L
27
LIA1412
%
过滤机给料槽液位
H
L
LL
28
LICA1413
%
滤液槽液位
H
L
LL
29
LICA1410-A.B
%
除
升级会员 