水煤浆气化及变换操作.docx

1、水煤浆气化及变换操作水煤浆气化与变换操作知识问答1 煤气化的根本概念是什么？答：煤的气化是使煤与气化剂作用，进展各种化学反响，把煤转变为燃料用煤气或合成用煤气。2 煤气化必备的条件是什么?答:煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供应热量，三者缺一不可。3 简述煤气化工艺的分类。答:煤气化工艺按照操作压力分为常压气化和加压气化；;1按照操作过程的连续性分为间歇式气化和连续气化；;2按照排渣方式分为液态排渣和固态排渣；;3按照固体原料煤反响物料在炉的运动过程状态分为固定床、流化床、气流床和熔融床熔渣池。4 气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态都有哪些分类?其代表技术有哪些？答：气流床煤

2、气化工艺按照气化炉的进料状态分为干法粉煤进料和湿法水煤浆进料。国外技术:干法粉煤进料的代表技术为荷兰壳牌干煤粉气化工艺(SHELL Process，德国未来能源公司的GSP气化技术；湿法水煤浆进料的代表技术为美国GE公司的水煤浆气化工艺(GEGP)。另外，德国未来能源公司的GSP气化技术，能够以干煤粉和水煤浆两种进料方式进料。国技术:湿法水煤浆进料的技术有西北化工研究院的多元料浆技术和华东理工大学的四喷嘴对置气化技术，干法煤粉进料的技术为热工研究院的两段式气化技术。5 气流床气化技术有哪些特点?答:气流床气化技术的主要特点:(1)采用干粉形式或水煤浆形式进料；;(2)加压、高温气化；;(3)液

3、态排渣；;(4)气化强度大；;(5)气化过程中不产生有机污染物，具有良好的环保效应。6 试简要表示煤气化技术开展的趋势。答：随着技术的不断进步，煤气化技术由常压固定床向加压气流床气化技术开展的同时，气化炉能力也向大型化开展，反响温度也向高的温度15001600开展，固态排渣向液态排渣开展，这主要是为了提高气化效率，碳转化率和气化炉能力，实现装置的大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成，降低生产本钱，同时消除或减少对环境的污染。7 水煤浆加压气化工艺装置由哪儿局部组成?答:水煤浆加压气化工艺主要由水煤浆制备和储存、水煤浆加压气化和粗煤气的洗涤、灰水处理和粗渣/细渣的处理等四

4、局部组成。8 煤的工业利用价值通过哪些项目来判断?其各自包含哪些容?答:煤的工业利用价值可通过工业分析和元素分析测定判断。工业分析的容包括水分Mt(水Min、外水Mf、灰分(A)、 挥发分V、固定碳(FC、硫分(S)、发热值(Q)、可磨指数(HGI、灰熔点IT/F1;DT/F2;ST/F3;FT/F4)等。元素分析包括C、H、O、N、S、Cl以与灰分中各种金属化合物的含量。9 水煤浆加压气化的技术经济指标有哪些?它们各自的含义是什么？答:水煤浆加压气化的技术经济指标主要有碳转化率、冷煤气效率，比煤耗、比氧耗、氧耗、有效气产率、气化强度、O/C原子比。各自的含义为:(1)碳转化率 煤气中携带的碳

5、占入炉总碳的比率，%(2)冷煤气效率 煤气的高位热值与入炉煤的高位热值的比率，%(3)比煤耗 每生产1000Nm3有效气消耗的干煤量，kgCoal/kNm3(CO+H2)(4)比氧耗 每生产1000Nm3有效气消耗的氧气量，Nm3O2/kNm3(CO+H2)(5)氧耗 单位重量的煤气化所需要消耗的氧量，Nm3O2/Tcoal(6)有效气产生率 单位体积的煤气中有效气CO+H2所含的比例，%(7)气化强度 单位容积的反响器在单位时间生产的干煤气量，Nm3/m3h(8)O/C原子比 如气化炉气化剂中的氧原子与煤浆中碳原子数量的比值。10 对于水煤浆加压气化工艺而言，煤浆制备的目的是什么?答:煤浆制

6、备的目的就是要制备出高浓度、稳定性好、流动性好、易于泵送的水煤浆。11 煤浆制备的影响因素有哪些？答：煤浆制备的影响因素有煤质、煤粒配比、添加剂、助熔剂。12 添加剂在煤浆制备中的作用是什么?其都有哪些类型?答:添加剂在煤浆制备中的作用是改变煤粒外表的亲水性，增加煤浆的流动性和稳定性，保证煤浆形成较为稳定的悬浮体系。常见的添加剂种类主要有木质素磺酸盐系列、萘磺酸盐系列和丙烯酸系列。13 对于工业规模的水煤浆制备装置，一般采用何种形式的磨煤机?答:对于工业规模的水煤浆制备装置一般采用棒式磨煤机或球式磨机两种型式。14 磨机运行过程中，哪些因素会影响水煤浆的粒度分布?答:磨煤机的装棒量、磨机的运行

7、负荷和磨棒的磨损都对运行中的水煤浆粒度分布有影响。15 棒式磨煤机的最优运行负荷如何界定?负荷过高或过低有什么影响?答:棒磨机的运行要求在70%一130%负荷之间运行。负荷太低，磨棒的磨损加剧；负荷太高，粗粒子量增多，使得煤耗增大。16 磨煤机出口滚筒筛的作用是什么?答:磨机出口滚筒筛的作用，是要能够将磨机制得的水煤浆中的粗颗粒别离出来。磨机制得的水煤浆中的粗颗粒会卡涩下游煤浆输送泵的进出口阀门甚至损坏煤浆输送泵的隔膜。17 什么叫粘度?它对水煤浆加压气化工艺的影响有哪些?答:粘度是液体相对运动时所引起的磨擦力，表示了水煤浆输送和雾化的难易程度。因此它直接决定了输送设备的选型，并影响烧嘴的雾化

8、效果。18 什么是煤灰的酸碱度?答:煤灰的酸碱度(A)是指煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物重量之比。酸碱度越小，煤灰越易熔，反之，如此难熔。公式表示为:A=(SiO2+Al2O3+TiO2)/(CaO+Fe2O3+MgO+Na2O+K2O)19 对于高灰熔点煤作为气流床气化的原料煤种时，为什么要添加助熔剂?答：煤灰分主要由SiO2, A1203, Fe2O3, MgO. CaO, Na2O, TiO2等组成，煤灰熔点取决于煤灰中各元素的组成与含量。一般地说，煤灰中酸性组分(SiO2+A1203+TiO2)含量越高，灰熔点越高；碱性组分(CaO+Fe2O3+MgO+Na2O)含量越高,如此灰熔点越

9、低。煤在以液态排渣的气流床加压气化反响中，灰份不仅以物理混合形式存在，而且还以不同结构的混合物存在，这些混合物的熔点又各自不同。研究明确，形成钙或铁的某些混合物时，熔点较低，而氧化铁与氧化钙混合物比氧化铝与氧化硅混合物的熔点更低。 大多数烟煤的煤灰分以酸性组分为主。根据相关文献的介绍，煤灰的酸碱度(A)是推测灰份熔融难易程度的判定指标。 A=(SiO2+Al2O3+TiO2)/(CaO+Fe2O3+MgO+Na2O+K2O) 上式中.当1A5时难熔。对于国目前在运行的气流床加压气化装置使用的煤种进展比拟，酸性组分与碱性组分比值接近1时，灰熔点较低，因此，对于高灰熔点的煤作为液态排渣的气流床气化

10、原料时，可增加某些组分使其酸碱度变小，以降低灰熔点。 作为液态排渣的气流床加压气化工艺，其对煤种是有一定限制的，最适宜气化灰熔点较低的年轻烟煤。对于高灰熔点、高灰粘度的煤作为水煤浆加压气化工艺的原料，需要在较高的温度下操作，这势必增加氧耗，加剧耐火材料的磨蚀，并且影响工艺烧嘴的使用寿命。为了顺利气化高灰熔点、高灰粘度的煤，扩大以液态排渣的气流床加压气化对煤种的适用围，就需添加适量的助溶剂或掺配低灰粘度的煤，使其灰熔点、灰粘度降到符合工艺的要求。20 工业上选择助熔剂的原如此是什么?常见的助熔剂都有哪些?答：工业上助熔剂选择的原如此要求助熔剂原料来源方便，价格廉价，且助熔剂添加后无新的杂质参加。

11、常见的助熔剂种类主要有氧化钙类、氧化铁类。21调节水煤浆pH值的目的是什么?常见的PH值调节剂都有哪些?答: 水煤浆对PH值要求控制在7-9之间，小于7呈酸性，会腐蚀管道，反之，会在管道中结垢，引起管道堵塞。且对添加剂的影响较大。 工业上常用的水煤浆pH值调节剂有氨水(NH3H20)和烧碱(NaOH)。22什么叫化学平衡?设反响方程式为mA+nB=pC+qD，写出化学反响平衡常数的表达式。答:当化学反响的正、逆反响速度相等时，反响混合物的浓度不再发生变化的物系状态叫化学平衡。按照给出的反响方程式，化学反响平衡常数表示为: Kc =CpDq/(AmBn)或Kp=PcPPDq/(PAmPBn)上式

12、中:Kc. Kp为反响的平衡常数; A、B、C、D分别为反响物料的平衡浓度; PA、PB、PC、PD分别为反响物料达到反响平衡时的平衡分压。23 水煤浆加压气化反响的机理是什么?答:水煤浆加压气化反响总的化学反响方程式为: CmHnSy+(m/2)O2=mCO+(n-2y)/2H2+yH2S 气化反响是一个局部氧化复原反响。同时，它还是一个自热平衡的反响，通过煤的燃烧裂解反响放出的热量供应氧化复原反响所需要的热量。其过程为：(l)首先进展煤的裂解和挥发份的分解反响(一次反响)。主要反响有: CmHn+mO2=mCO2+n/2H2 CmHn=n/4CH4+(m-n/4)C C+O2=CO2 2C

13、O+O2=2CO2 2H2+O2=2H2O一次反响的主要产物有CO2、H2O。 其次进展局部氧化复原反响，生成合成反响所需要的有效气二次反响。主要反响有： C+CO2=2CO+Q C+H2O=CO+H2+Q CO2+H2=CO+H2O+Q CH4+H2O=3H2+CO+Q二次反响的主要产物有CO、H2。24 试画出水煤浆加压气化工艺装置气化和工艺气洗涤局部的工艺流程简图，并标出各个局部成熟的材料选择。答：气化和工艺气洗涤局部的工艺流程简图与各局部较为成熟的材料选择见如如下图和下表。Materials for Gasifier,Carbon Scrubber SystemSerialItemma

14、tenal1Gasifier Shell(upper)Alloy(1 1/4Cr.1/2Mo)2Gasifier Shell(Lower)Alloy(1 1/4Cr.1/2Mo)+SUS304L Clad3Quench RingIncoloy 8004Dip Tube of GasifierIncoloy 8255Draft Tube of GasifierSUS304LQuench Ring Internal(except B/N & support 6)SUS304L6Bolt/Nut and support (quench Chamber of Gasifier)Incoloy 8257

15、Slag Crusher, Lockhopper, piping,valveCarbon Steel8Carbon Scrubber ShellCarbon Steel+ SUS304L Clad9Carbon Scrubber internal(except B/N & support 10)SUS304L10Carbon Scrubber internal(Draft/nut and support)Incoloy 82511Gasifier outlet gas lineSUS304L12Quench Water line (except Valve)SUS304LQuench Wate

16、r line (Control Valve)SUS304L/SUS316 Stellited13Quench Water Blowdown line (except Valve)SUS304LQuench Water Blowdown line (Control Valve)SUS304L/ SUS316 Stellited14Oxygen line (except Valve)SUS30415Oxygen line (Control Valve)Trim:Monel;Other: SUS304/SUS316 Stellited16Slurry line Carbon Steel+9mm C.

17、A.17Nozzle ScrubberSUS304L18Black Water Blowdown line SUS304L19Scrubber outlet Process lineCarbon Steel+6mm C.A.20Lockhopper ShellCarbon Steel+9mm C.A.21Tube Piece of Oxygen lineMonel25 锁渣罐在水煤浆加压气化工艺中的作用是什么？一个完整的锁渣罐系统循环包括哪些步骤？答：在水煤浆加压气化工艺中，锁渣罐的作用是将气化反响产生的粗渣收集，并定期排出装置外的系统。一个完整的锁渣罐系统循环主要包括渣收集、泄压、排渣、冲洗

18、、充压、渣收集、渣沉降等步骤。26 压力对水煤浆加压气化反响有什么影响?加压气化的优点是什么？答：水煤浆加压气化反响是体积增大的反响，从化学平衡考虑压力升高对气化反响是不利的，但是CH4转化反响的速度却随压力升高而增大。加压气化有以下优点：1压力升高气化强度增大，缩小了气化反响设备的容积和占地面积；2增大压力，反响速度加快，提高了气化效率；3加压气化有利于水煤浆的雾化；4加压气化节省了动力消耗，有利于后工序的工艺状况。27 气化炉的操作温度对水煤浆加压气化有什么影响?答:煤浆气化反响的操作温度一般控制在煤的灰熔点以上5080，或控制煤灰渣粘温特性在2540Pas之间。水煤浆加压气化反响属自热平

19、衡式局部氧化复原反响，煤燃烧所放出的热，除维持设备的热损外，还供应局部氧化复原反响所需热量，从化学平衡来看:T，CH4,有利于反响完全，但温度太高，氧耗增加，CO2量增加，有效气成分降低，耐火材料的寿命缩短。T，有效气成分增加，但会引起气化炉排渣困难，易造成气化炉渣口堵塞，影响装置的稳定运行。28 对于激冷流程的水煤浆加压气化炉，引起气化炉压差过高或过低的因素分别有哪些?如何判断? 答：气化炉压差气化炉反响室的压力与气化炉工艺气出口压力之差)主要有以下几局部组成：1工艺气通过下渣口的阻力损失；2工艺气通过急冷室水浴时的阻力损失；3工艺气通过下降管、上升管和急冷室工艺气出口等的阻力损失。 工业运

20、行上判断气化炉压差的变化一般是判断是否发生上述三种原因，主要采用排除法。在此过程中，主要根据是否发生变换反响CO+H2OCO2+H2的逆反响，通过气体成分的变化与相关工艺运行参数的变化来进展判断。29 文丘里洗涤器的结构与原理是什么?答:如如如下图所示，文丘里洗涤器主机由收缩管、喉管和扩压管三局部组成。文丘里洗涤器在粗煤气洗涤应用中的原理为：含有灰分的工艺气经收缩管以高速气流与灰水在喉管混合，气流撞击液体使之雾化，雾化后的液滴与水煤气中的灰分接触使之充分润湿增重，在扩压管中，由于气流速度变慢，随同工艺气进入洗涤塔中沉降而达到别离的目的。30 水煤浆加压气化工艺中碳洗涤塔的结构和原理是什么？答：

21、工艺气首先以浸渍方式与水鼓泡式接触，然后由下而上穿过两层塔盘，由于塔盘溢流堰的作用，气体以鼓泡方式穿过塔盘，经过干净的工艺冷凝液最终洗涤，将气体中的灰尘洗涤干净，为减少雾沫夹带，塔顶还设有百叶窗式除沫器；碳洗涤塔底部含灰的黑水排往灰水处理系统。碳洗涤塔的结构如如如下图31 水煤浆气化炉耐火材料的结构和材料是怎样的？答：典型的水煤浆气化炉耐火材料的结构如上图：1气化炉耐火材料的作用是保护气化炉炉壁不受气化炉燃烧室反响高温气流的直接作用。其结构主要由以下几局部组成；向火面耐火材料：直对向火面，是直承受气化反响生成粗合成气与熔渣冲蚀的高铬耐火材料。绝热层耐火砖：紧靠向火面耐火材料外侧设置。保温层耐火

22、衬里：紧靠绝热层耐火砖或向火面耐火材料外侧设置，用以降低气化炉壳体温度的耐火材料。烧嘴接入口：气化炉反响室顶部安装烧嘴的部位。耐火衬里拱顶部：气化炉反响室上部拱顶，位于耐火材料直筒部与烧嘴安装口之间的位置。耐火衬里直筒部：沿气化炉反响室直筒部设置的耐火材料。耐火衬里锥底部：气化炉反响室底部流道缩小的部位，此处形成粗合成气流。耐火衬里下炉口处：位于气化炉反响室耐火衬里下锥底与激冷室之间的部位。气化炉耐火材料各局部典型的材质见下表：适用围耐火材料材质和型号气化炉耐火衬里高磨损区域直筒部下侧与锥底部向火面耐火材料高铬砖LIRRHK90高铬砖XKZ90气化炉耐火衬里高磨损区域拱顶部与直筒部下侧向火面耐

23、火材料高铬砖LIRRHK90高铬砖XKZ90绝热层耐火砖氧化铝转XKC12保温层耐火砖隔热砖XAQ10032新的气化炉耐火衬里为什么要进展烘炉？答：烘炉的目的在于脱除耐火砖和粘接剂中的水分，对耐火材料进展热处理，以与考虑气化炉各部件的受热程度，防止气化炉投产时因温升过快而使耐火衬里变形或龟裂甚至坍塌。33为什么有些离心泵要设置最小回流管线？答：离心泵是靠给液体施加动能来实现液体输送的，当较大功率的离心泵在关闭出口阀运转时，液体会因为动能的增加，越来越热，严重时会烧坏轴承产生汽蚀，故设置最小回流管线。34灰水闪蒸的目的是什么？答：灰水闪蒸的目的是浓缩灰渣、回收水和热量。35. 灰水闪蒸的原理是什

24、么？答：闪蒸的原理是利用不同压力下各组分在水中溶解度的不同和液体饱和蒸汽压的不同，通过改变压力达到别离的目的。36.什么叫沉降别离法？答：沉降别离法是依靠固体颗粒在流体中受到某种力的作用，由于两相密度的不同，颗粒沿着受力方向与流体发生相对运动而使其别离出来的方法。37.单台气化炉从升温到正常运行，激冷水、黑灰水如何切换？答：1气化炉从升温到正常运行，激冷水的流程分别为：1气化炉升温点火前和升温正常时：原水2气化炉投料前和投料后气化炉压力小于1.5Mpa前：气化炉激冷环灰水槽3气化炉压力大于等于1.5Mpa:2单台气化炉从升温到正常运行，黑灰水的流程分别为：气化炉投料前：气化炉投料时和气化炉压力

25、小于1.0Mpa时：气化炉压力大于1.0Mpa时：38 活塞式压缩机在启动时一般要掌握哪些要点？答：1油系统是否正常；2冷却水是否通上；3盘车检查，传动机构是否正常；4进出口阀是否打开；5启动时负荷开关在0%；6加负荷要缓慢。39 活塞式压缩机运行时一般要注意哪些问题？答：1润滑方面：油温、油压、油位、油质等保持正常；2温度、压力方面：各级进出口温度是否正常，压力是否符合压缩比；3机械方面： 传动机构有无异常声音； 连接部件、紧固部件是否松动； 电流表是否在正常刻度。40 什么叫平衡温距？答：平衡温距是指化学反响的实际反响温度与化学反响平衡温度之差。41 写出理想流体的柏努利方程，并简述其在化

26、工生产中的用途。答：理想流体的柏努利方程为：Z1 + P1/g + U12/2g = Z2 + P2/g + U22/2g柏努利方程在化工生产中应用很广，几乎所有的流体流动问题都要运用柏努利方程，它和连续线方程相结合，可以分析管路或设备中流体质点的流动特性，可以解决流体输送中的许多问题。如流体的流量、流速、压强、位置、泵的有效功率等等。42 什么叫过滤？影响过滤生产能力的因素有哪些？答：所谓过滤，是以一种具有很多毛细孔道的物体作为过滤介质，在压力差的作用下，使液体通过毛细孔道，而悬浮在液体中的固体颗粒被截留在过滤介质上，使液固混合物得到别离的单元操作。影响过滤生产能力的因素有：1过滤推动力；2

27、悬浮液的浓度；3悬浮液中固体的含量；4悬浮液中固体颗粒的大小和滤饼的压缩性；5过滤介质的性质。43 气化炉停车过程中如何防止露点腐蚀？答：气化炉停车泄压过程中，极易发生水蒸气的冷凝而对气化炉材料产生露点腐蚀，因此，气化炉泄压过程中应做到：(1) 泄压速率要慢，以防止泄压过快而造成水蒸气的大量蒸发；(2) 泄压过程中系统压力的控制要始终高于水温对应下的饱和蒸汽压。44 工艺系统为何要采取充泄压法置换？答：工艺系统有许多死角，采用充泄压法能够将死角置换干净，根据气体扩散原理，充泄压法能够更快地将系统置换合格。45 有哪些原因能够造成碳洗涤塔塔盘的变形。塔盘变形会造成什么后果？答：造成碳洗涤塔塔盘变

28、形的主要原因有：(1) 气化炉停车泄压速度过猛，造成塔盘反向压差过大；(2) 系统置换时，充压太高且泄压过快；(3) 后系统压力大幅度突降；(4) 投料时，放空阀开度过大。塔盘变性后，会造成塔盘上液体分布不均匀，气液接触不良，洗涤效率下降，且由于塔径向气速不均产生局部泛塔而使出碳洗涤塔工艺气体带水。46 O/C比或者氧煤比对气化反响有什么影响？答：1影像气化反响温度：O/C比或者氧煤比增大，气化炉反响温度升高，碳转化率增大，有效气成分降低；2增加耗氧量：O/C比或者氧煤比增大，CH4含量降低；3O/C比或者氧煤比增大，造成灰渣流动粘度降低，气化炉耐火材料磨损加快，寿命缩短。47 简述水煤浆加压

29、气化工艺烧嘴的结构。答：简述水煤浆加压气化工艺烧嘴的结构一般采用同心三流道喷嘴。流道从到外依次分为中心氧通道、煤浆通道和外环氧通道。中心氧通道和外环氧通道走的介质是氧气，煤浆通道走的介质为水煤浆。典型的水煤浆气化工艺烧嘴结构如如下图：其中法兰c为中心氧气，b为煤浆入口，d为外环氧气入口，a1、a2分别为烧嘴冷却水进、出口。48 水煤浆加压气化工艺烧嘴的作用和工艺过程对烧嘴的要什么？答：水煤浆加压气化工艺烧嘴的作用主要是使水煤浆与气化剂(氧气充分混合接触，以便创造有利于气化反响的条件。对工艺烧嘴的要求主要有：（1）雾化好；（2）气化反响好；（3）耐磨、寿命长；（4）压损小、动力省。49 化工管路

30、按压力和介质分为哪几大类？答：1按压力分：10MPa 高压管路 10MPa100MPa 超高压管路 10MPa2按介质可分为水、蒸汽、空气、可燃气体、油、碱、酸等管路。50 气化炉热电偶为什么要充高压氮气保护？答：气化炉热电偶充高压氮气保护的目的是为了热电偶在高温、高压下，不被炉的复原性气体CO、H2)腐蚀。51 何谓简单调节系统？答：由一个调节对象、一个测量元件、一个变送器、一个调节器和一个调节阀组成的闭环调节系统，简称单调节系统。52 什么是串级调节系统？串级调节系统有哪些特点？答：1串级调节系统就是利用主、副两只调节器串在一起来稳定一个参数的系统，这里主参数就是串级调节系统中起主导作用的那个被调参数。 2串级调节系统特点有： a 由于系统有主、副两个调节回路，副回路的作用是把一些主要干扰在没有进入主调节阀对象以前，就立即加以抑制，而其余的干扰，如此根据被调节参数的偏差，由主回路加以抑制。 b串级调节系统就其主回路来看是一个调节系统，但其副回路却是一个随动系统，主调节器能按对象的操作调节与负荷的变