壳牌煤气化培训教材.pdf

河南龙宇煤化工有限公司培训教材 煤 气 化 装 置 技 术 气 化 工 区 编 写 编写：李耀刚 李 斌 马永桓 武大勇 李圣君 党运峰 张建设 邵春林 主编：李耀刚 审核：闫 军 审定：王世太 批准：裴兴社 印 刷 厂：版 本：页 数：时 间：序 言 永城煤电（集团）有限责任公司，1989 年开工建设，是以煤炭为依托，集煤、电、运为一体，煤化工、矿建安装、机械加工、商贸、宾馆等多业并举的大型现代化企业集团。是全国六大无烟煤生产基地之一。河南龙宇煤化工有限公司是永煤集团控股的子公司。龙宇煤化工从 2004 年开始建设，是利用当地优厚的煤炭资源，按照循环经济理念设计、开发的企业。一期工程是年产 50万吨甲醇项目。该项目概算投资 21.54 亿元，建成后，每年可实现销售收入 10 亿元，实现利润 3 亿元。采用的煤气化工艺是世界最先进的壳牌粉煤加压气化工艺，单系列生产能力居世界前列。气体净化、甲醇合成精馏、空气分离及公用工程部分，全部采用国内外先进技术。产品甲醇的单位能耗在国内煤制甲醇装置中具领先地位。针对新企业、新装置、新员工的特点,我们安排工区编写了培训资料，侧重于生产原理和设备的介绍，旨在引导员工认真学习新装置生产技术，起到抛砖引玉的作用。所以，在培训过程中，还应与 PID 图、设备图、操作规程及专业教材配套学习加以提高。在此，向参与编写的工程技术人员表示衷心感谢。由于编写时间处于技术设计和设备订货阶段，可供参考的资料匮乏，且非终板资料，所以该培训资料可能存在缺陷与错误，肯请业内人士批评指正。我们热切希望参与本套甲醇装置的开车人员，一定要把生产原理弄明白，把工艺流程、设备构造、技术参数、操作程序及要点搞清楚，以期达到一次开车成功的目的。这就是编写培训资料的初衷！生产准备部 二零零六年二月六日 前 言 随着龙宇煤化工 50 万吨甲醇项目建设进度的不断加快，为气化工区化工装置试车和生产运行进行人员培训所需资料的准备已显得日益紧迫。为了搞好这项工作，现根据气化工区的实际情况，特编制气化工区员工培训材料，以供培训学习使用。本资料的编制主要依据荷兰壳牌公司提供的初步设计资料、并参考了国内相应设备设计单位及设备生产厂家的技术资料。本资料主要内容有：气化工区化工装置的总体构成、设备概况、工艺原理、技术特点、工艺流程、主要工艺参数、各装置之间的流程关系以及安全、环保等。本资料可作为气化工区操作员工的培训材料，也可作为本工区化工装置正常生产运行的操作参考资料。希望本资料能为相关人员学习壳牌煤气化技术提供应有的帮助，为将来掌握气化工区各个装置的操作规程、确保一次性试车成功、搞好生产运行打下必要的基础。其中遗漏、不足和不当之处，请予以批评指正为谢。气化工区 2006 年 01 月 18 日 目 录 第一章 煤气化装置概况 第一节 壳牌煤气化工艺简介.第二节 工艺流程方框图.第三节 生产工段设置.第四节 设备概况.第 五 节 产 品 生 产 能 力、原 材 料 消 耗 及 公 用 工 程 消耗.第 六 节 原 材 料、产 品 规 格 及 物 理 化 学 特 性 介绍.第二章 磨煤与干燥系统 第一节 磨煤和干燥装置的目的和作用.第二节 工艺介绍.第三节 主要设备介绍.第三章 粉煤加压及输送系统 第一节 煤加压及输送的目的和作用.第二节 工艺介绍.第三节 主要设备介绍.第四章 气化系统和水、汽系统 第 一 节 气 化 系 统 和 水、汽 系 统 的 目 的 和 作用.第二节 工艺介绍.第三节 主要设备介绍.第五章 渣水处理系统 第一节 除渣系统的目的和作用.第二节 工艺介绍.第三节 主要设备介绍.第六章 干法除灰系统 第一节 干法除灰系统目的和作用.第二节 工艺介绍.第三节 主要设备介绍.第七章 湿洗系统 第一节 湿洗系统的目的和作用.第二节 工艺介绍.第三节 主要设备介绍.第八章 初步水处理系统 第一节 初步水处理系统的目的和作用.第二节 工艺介绍.第三节 主要设备介绍.第九章 气化公用工程系统 第一节 气化公用工程系统的目的和作用.第二节 各系统工艺及设备介绍.附录：各工段工艺流程图 各工段物料平衡数据表 第一章 煤气化装置概况 第一节 壳牌煤气化工艺简介 一、工艺原理：壳牌气化技术采用干煤粉进料、气流床加压气化、液态排渣的形式，其主要反应式如下：CO2 =CO2 H=393 百万焦耳/千摩尔碳 CCO2 =2CO H=173 百万焦耳/千摩尔碳 CH2O=COH2 H=131 百万焦耳/千摩尔碳 C2H2 =CH4 H=75 百万焦耳/千摩尔碳 COH2O=CO2H2 H=41 百万焦耳/千摩尔碳 CH4H2O=CO3H2 H=211 百万焦耳/千摩尔碳 二、工艺特点：1采用加压氮气或二氧化碳气体输送干煤粉，煤种适应性广，对煤的灰熔点适应范围比 Texaco 水煤浆气化技术更宽。2气化温度约 14001600，碳转化率高达 99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到 90%左右。3氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低 1525%，因而配套之空分装置投资可减少。4单炉生产能力大，日处理煤量可达 2000 吨以上。5冷煤气效率可达到 7883%。6气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备用炉。7气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。Shell 公司气化烧嘴设计寿命为 8000 小时。8炉渣可用作水泥渗合剂或道路建造材料。气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化物少，容易处理。第二节 工艺流程方框图 第三节 生产工段设置 循环水 深处理水 渣水 补充工艺冷却水 燃料气 过热蒸汽和饱和蒸汽5.5MPa 低压氮 细渣 细灰 磨煤与干燥2 55%煤 加 压及 输 送 260%气化及合 成气冷却 干 法 除灰系统 湿 法 除灰系统 渣处理系统 空气 煤 石灰石 排放气 低压 N2 高压 CO2 超高压 反吹气 气 高压 CO2/N2 170高炉给水 燃料气 排放气 去锅炉 放空气 超高压 反吹气 气 低压 N2 放空气 碱 灰饼循环 激冷气压缩机 冷却水 酸 絮凝剂 冷却水 酸 性 气 体 排放水 O2 渣水高压CO2/N2 合成气 低压蒸汽 初步水处 理系统 本装置可分为以下 8 个工段：1.磨煤与干燥系统 2.粉煤加压及输送系统 3.气化系统和水、汽系统 4.渣水处理系统 5.干法除灰系统 6.湿洗系统 7.初步水处理系统 8.气化公用工程部分 第四节 设备概况 本装置主要设备如下表所示：设备位号 设备名称 数量 设备位号 设备名称 数量 A-1101A/B 煤 磨 2 S-1501/V-1501 HPHT 飞灰过滤器/飞灰收集器 1 F-1101A/B 热风炉 2 V-1502 飞灰排放槽 1 K-1102A/B 循环风机 2 V-1504 A/B 飞灰气提/冷却槽 2 S-1103A/B 煤粉袋式收集器 2 V-1505 中间飞灰贮槽 1 S-1201 A/B 粉煤储仓过滤器 2 V-1507 飞灰贮仓 1 V-1201A/B 煤粉贮仓 2 C-1601 洗涤塔（填料床）1 V-1204A/B 煤粉锁斗 2 J-1601 开工喷射器 1 V-1205A/B 煤粉给料罐 2 J-1602 文丘里洗涤器 1 A-1301A/B/C 煤烧嘴 8 P-1601A/B 洗涤塔循环水泵 2 K-1301 激冷气压缩机 1 C-1701 酸性灰浆汽提塔 1 P-1301A/B/C 中压循环水泵 3 P-1701A/B SSS 给料泵 2 E-1301 激冷管中压蒸发器 1 P-1702A/B SSS 排污水泵 2 E-1302 输气管中压蒸发器 1 S-1701 澄清槽 1 E-1306 合成气过热蒸发器 1 T-1702 沉降槽 1 E-1303A/B/C/D 合成气中压蒸发器 4 V-1704 SSS 给料罐 1 E-1320 气化炉膜式壁 1 V-1701 酸液排放给料罐 1 V-1301 气化炉壳体 1 V-3051 高压氮气/二氧化碳缓冲罐 1 V-1302 合成气冷却器壳体 1 V-3052 反吹气缓冲罐 1 V-1303 输气管壳体 1 V-3054 氮气缓冲罐 1 V-1304 中压蒸汽汽包 1 V-3100 火炬减压罐 1 E-1401A/B 渣池水冷却器 2 T-3301 工艺水缓冲罐 1 P-1401A/B 渣池循环泵 2 T-3302 循环水缓冲罐 1 S-1403A/B 水力旋流器 2 V-3401 冷凝液闪蒸罐 1 T-1401 渣脱水槽 1 V-3402 排放水闪蒸罐 1 V-1402 渣收集器 1 V-3501 A/B/C/D/E/F 仪表空气缓冲罐 6 V-1403 排渣罐 1 T-3601 碱液储罐 1 X-1401 破渣机 1 T-3602 酸液储罐 1 X-1402 捞渣机 1 C-3601 洗涤器 1 第五节 产品生产能力、原材料消耗及公用工程消耗 一、主要产品的工艺参数：物流 流率 温度 压力 工艺设计 设备设计 最大()(MPag)kg/s kg/s kg/s 到B.L.的粗合成气 53.39 56.15 61.76 168 3.70 渣(干燥)5.48 5.52 17.63 50 atm.到B.L.的飞灰（来自过滤器）3.70 4.47 6.00 80-150 0.01 气提气尾气 0.009 0.011 0.040 100 0.15 排放废水 3.58 5.42 5.42 49 0.35 到B.L.的MP 过热蒸汽 29.12 30.32 30.32 400 5.10 到B.L.的MP饱和蒸汽 2.47 2.69 8.09 271 5.5 锅炉排污 0.32 0.33 6.00 269 5.35 磨煤机烟道气 4.71 7.53 8.28 104 0.003 煤进料过滤器放空气 4.08 4.35 31.29 80 0.02 冷却的LLP蒸汽冷凝 0.33 0.38 0.41 40 0.30 到B.L.的LP 排污 0.24 0.25 5.28 40 0.35 二、主要原料的工艺参数：物流 流率 温度 压力 工艺 设计 设备 设计 最大()(MPag)kg/s kg/s kg/s 1.煤(收到基)24.78 26.76 29.44 20 环境 2.石灰石 2.60 2.79 HOLD 20 环境 3.真空皮带污泥机（用于循环）0.42 1.11 1.11 环境 环境 4.氧气 18.43 18.95 20.27 25 4.52 5.LLP CO2 15.95 17.55 20.14 40 0.02 6.VHP N2 1.71 1.79 2.05 80 8.10 6.LP N2 2.57 2.57 5.14 40 0.43 8.MP BFW 32.23 33.70 39.15 170 7.50 9.HP 工艺冷凝液 8.99 9.03 9.03 78 4.10 10.新鲜水供水 0.34 0.52 17.96 40 0.60 11.来自B.L.的LP蒸汽 0.96 1.10 1.10 159 0.50 12.碱(20%)0.029 0.067 0.101 29 4.30 13.HCl 酸(15%)0.010 0.016 0.136 29 0.35 14.燃料气 2.16 3.16 6.32 10 0.39 16.用于开车的MP SH 蒸汽 NNF NNF 11.56 400 5.00 三、公用工程消耗 物流 流率 温度 压力 工艺 设计 设备设计 最大()(MPag)冷却水 513 527 672 32 0.40 LPG 0.003 NNF 0.58 10 0.90 仪表风 0.25 0.25 0.25 10 0.60 工厂风 0.03 0.04 0.35 10 0.60 第六节 原材料、产品规格及物理化学特性介绍 一、煤的物化特性：湿度含量，%wt AR(1)8 10 粉煤的湿度含量(表面水份)2 灰份,%wt MF 25.5 50 煤颗粒规格,mm 13 给出的 HHV 值，MJ/kg,MF基 26 24.5-30.0 计算的 HHV 值,MJ/kg,MF基 25.5 24.5-30.0 极限分析%wt MAF C 89.39 H 3.82 O(用于不同情况)5.05 S 0.50 4.3 N 1.20 Cl 0.04 1.67 流动点,1440 1500%wt SiO2 47.6%wt Al2O3 30.89%wt Fe2O3 7.19%wt CaO+MgO 10.73%wt Na2O 0.52 2.0%wt K2O 0.68 3-5 0.01-20-熔点-79(2)-205-218-76-86-210-259 沸点-191-183-10-60-196-253 燃点-191-60-自燃温度-605-260-585 25 下的气相压力bar 57.6-3.3 17.7-爆炸极限(%v在空气中)-12-75-4-46-4-76 LHV 以 MJ/t 为单位-10,200-15,300-121,000 毒性(MAC的值以ppm为单位)5000 25 n.d.2 10 n.d.n.d.三、粗合成气组份：组分 工艺设计 设备设计 50%的降低负荷%mol%mol%mol H2O 18.60 19.40 20.30 H2 15.54 14.68 12.12 CO 56.26 54.74 51.32 CO2 7.96 9.42 13.87 H2S 0.1 0.2 0.1 N2 1.4 1.4 2.2 Ar 0.1 0.1 0.1 ppmv ppmv ppmv COS 200 400 200 CH4 70 60 70 HCL 1 1 1 NH3 180 180 170 HCN 160 160 150 第二章 磨煤与干燥系统 第一节 磨煤和干燥装置的目的和作用 磨煤和干燥装置的目的和作用是将13mm 以下的碎煤在磨机中研磨成一定粒度的粉煤并得到干燥，通过布袋收集器进行收集。第二节 工艺介绍 一、工艺原理 本工段设计时考虑两方面因素：一是安全操作和干燥的存储，要在惰性环境下（对于煤粉来说氧含量小于 8%）；二是要最小的能量损失，所以使用循环气进行固体输送和干燥。在磨煤机中煤和石灰石在惰气环境和微负压条件下被碾磨和干燥。干燥的热量是由燃料气或柴油在热风炉中燃烧产生的热工艺气提供的。惰气流量进入磨机温度在 140300之间，离开磨机的温度是 100110。惰气输送被碾磨后的煤粉到旋转分离器，在这里粗糙的大的颗粒重新返回到磨机中。煤粉的粒度是由循环气流量、液压辊子的压力（通常是不变的）和可变速的旋转分离器控制。原料中比较硬的煤块、矸石被送到废物箱中并排出界区。工艺气和煤粉的分离在一个袋式过滤器中完成的。在分离的气体中固体浓度小于 10 mg/Nm3。过滤后的大部分气体被循环来维持气体的惰性（低氧含量），多余的气体被排出（带走水分）。煤粉随后从袋式收集器中被送到煤加压及给料系统。二、工艺流程简述 石灰石通过外部输送进入到石灰石贮仓 V1102A/B 中存储，通过称重给料机 X1106A/B 分别进入磨煤机 A1101A/B 中；在此与从碎煤贮仓 V1101A/B 经过称重给煤机 X1101A/B 送来的碎煤（含回收的滤饼）混合碾磨。在原料分别进入石灰石贮仓 V1102A/B、碎煤贮仓 V1101A/B 时产生的粉尘通过石灰石贮仓排风机 K1107A/B、碎煤贮仓排风机 K1104A/B 的抽吸，送到石灰石贮仓排风机过滤器 S1104A/B、碎煤贮仓排风机过滤器 S1101A/B，过滤后的气体通过排放烟囱送入大气。石灰石和碎煤在碾磨的同时，被从惰性气体发生器 F1101A/B 送来的热烟气干燥，碾磨成细粉的碎煤经过热风干燥后，随着热风一起被送出磨煤机。在磨煤机的上部经过旋转分离器 S1102A/B 旋转分离，合格煤粉随热风一起进入煤粉袋式收集器 S1103A/B 进行煤/气分离，不合格的大颗粒煤粉重新返回到磨煤机 A1101A/B 中继续碾磨。在磨煤机下部，未被碾磨的石块、木块等从磨机的排矸孔排出。进入 S1103A/B 的煤/气混合物，固体浓度为 460g/Nm3,由于风速突降，约有 70%的煤粉自然沉降落入收集器底部收料斗，经过折流板后，剩余的 30%的煤粉中有约 60%会再次沉降下来，实际上只有约 12%的煤粉进入煤粉袋式收集器过滤。经过过滤后的热风中固体含量低于 10mg/Nm3，被循环风机K1102A/B 抽出，80%循环使用，为了移走气体中的水份，20%排放到大气中。循环的热风进入惰性气体发生器 F1101A/B 前，与稀释风机 K1105A/B 补充的部分新鲜气一起经混合后，分别进入到惰性气体发生器 F1101A/B 的燃烧室和混合室。惰性气体发生器 F1101A/B 的燃料气在正常情况下用甲醇工段来的驰放气，有时也用精制合成气和柴油，燃烧空气风机 K1101A/B 送入燃烧空气，热烟气在进入磨煤机之前，被循环热风降温到 300以下，其温度调节由磨煤机出口烟气温度调整。为了保证整个磨煤干燥系统的安全性，整个烟气循环回路要控制其氧气含量不能超过 8%，回路配有氮气补充管线和氧含量在线分析仪。为了保证设备的稳定运行和环境卫生，磨机还配备密封空气风机 K1103A/B，对磨机的轴承等部位进行气封。煤粉袋式收集器 S1103A/B 采用长袋高效低压脉冲方式进行煤粉收集。当运行一定时间后，滤袋内外压差增大，反吹程序会自动运行进行清灰（也可以采取定时喷吹），反吹气源为低压氮气。在 S1103A/B 底部被收集的煤粉，通过螺旋给料机 X1102A/B、旋转给料机X1103A/B 的输送，最终全部进入煤粉贮仓 V1201A/B 中待用。根据框架结构，可能还会用到螺旋给料机 X1105A/B、X1107A/B 等辅助设备。但不论怎样，所有的输送都是在氮气的保护下进行的，以避免出现煤的自燃和爆炸现象发生。三、工艺特点 磨煤和干燥系统包括两条同等的 55%工艺线。正常情况下这两条线连续运行。1.通过磨机液压装置，旋转分离器转速以及循环风量将粉煤的合格粒度控制在 10m-90m,合格率控制在 90%以上。2.通过热风炉提供的热量，粉煤表面的水分含量控制在 2%以下。3.循环气中氧含量低于 8%以下，以防止煤粉爆炸。4.布袋除尘器控制的煤粉固体浓度小于 10mg/Nm3,以减少排放气对空气污染，80%的惰性气体维持循环。四、正常工艺状况的物料表 物料名称 流量 压力 温度 煤粉量 100t/h 常压 80-105 石灰石 10t/hm3/h 常压 80-105 惰性循环气 10.4 万 Nm3/h-0.003-0.007MPa 105 燃料气(合成驰放气)2555Nm3/h 0.39MPa 10 循环气驰放量 1.455 万 Nm3/h 0.003MPa 103 柴油 468Kg/h（NNF）0.25MPa 29 液化气 23.6Nm3/h(NNF)0.39MPa 29 第三节 主要装置介绍 一、磨煤机（A-1101A/B）磨煤机为中速辊磨机，型号 MPS-255,每台能力正常磨煤量为系统满负荷的 55%的磨煤量。磨煤能力：55.44t/h 进入磨机的热风：10.4 万 Nm3/h 258 出磨机的热风：10.6 万 Nm3/h 105 电机：YMPS560-6 功率：900kw 二、粉煤袋式收集器（S-1103A/B）采用低压长袋喷吹脉冲方式，通过粉煤袋式收集器使循环气中固体颗粒含量低于10mg/Nm3.总的过滤面积：3300m2 过滤元件：1306500mm 滤料：PPS 滤料 最高耐温：180 反吹气压力：0.250.40MPa 三、热风炉装置（F-1101A/B）给整个循环气系统提供热量，通过控制出 S-1103 后循环气的温度在105-110之间，保证碾磨干燥后的粉煤水分含量小于 2%，。热风炉负荷：7MW 进气温度：105 出气温度：258 燃料气来源：开工时点火用 LPG、开工用柴油、正常运行为合成驰放气，同时有一个合成精制气作为备用热源。四、循环风机（K-1102A/B）要保证循环气从磨机中以一定的速度将 460mg/Nm3的煤粉送到标高为 85m的袋式收集器内，提供热风的内循环动力。其中：循环风量：11.2 万 Nm3/h 进口压力：-0.003 MPa 出口压力：0.007MPa 五、碎煤仓（V-1101A/B）筒体直径 D=6200mm 容器壁厚=16mm 整体高度 H=26000mm 容器材质为 16MnR 设计压力=常压 工作压力=常压 设计温度=80 工作温度=常温 全容积 V=602m3 工作容积 V1=467m3 设备净重 M=72480Kg 不锈钢重 M1=1370Kg 第三章 煤加压及输送系统 第一节 煤加压及输送的目的和作用 煤加压及输送的目的和作用是将常压条件下的粉煤在煤锁斗内加压，达到与常高压条件下的煤粉给料系统条件,并采用高压 CO2/N2 气体输送煤粉，控制煤粉流量送至煤烧嘴。第二节 工艺介绍 一、工艺原理 这个系统的主要设计参数是输送和煤加压（煤锁斗）。煤的输送和锁斗设计主要是根据煤粉粒度分布，也受煤中水含量影响。煤粉中的水含量要低于临界值，可以在 12%之间变化，然后被送到气化炉。煤给料系统由两套相同的给料系统组成，每套给料系统对应于对称的两个烧嘴供料，并配套有两套排放回路。利用低压容器和高压容器之间良好的密封隔离，通过隔离、充压、排放、泄压、重新给煤的程序控制来完成煤粉的输送和加压，从而达到工艺要求。所有的容器都按照与二氧化碳系统相关最大压力下设计（带有减压阀）；连接高压和低压给料系统线路都使用了两道阀或者一个阀加一个孔板或者加一个控制阀。这样低压系统按照经过孔板或控制阀的最大气量来设计，从而保证操作的安全性和可靠性。二、工艺流程简述 存放在常压设备煤粉贮仓 V1201A/B 中的煤粉，最终要送到煤烧嘴中。为了增压，设置了煤排放系统。煤从煤锁斗 V1204A/B 送到烧嘴，至少要比气化炉压力高出 0.5-1.0 MPa。煤粉从 CMD 系统输送到煤粉贮仓 V1201A/B 后，如果超过了最大允许的料位，CMD 系统将停车。煤粉贮仓 V1201A/B 将处在稳定的氮气保护条件下，来阻止空气经过气体出口进入，或者潮湿的循环气进入。在开停车期间煤烧嘴循环管线将输送煤粉进入煤粉贮仓V1201A/B，同时也带入二氧化碳。V1201A/B 泄压时经过粉煤贮仓过滤器 S1201A/B 过滤后气体排入大气，被过滤出来的煤粉通过螺旋给料机 X1205A/B、旋转给料机 X1206A/B被回收到 V1201A/B 中。煤粉从粉煤贮仓 V1201A/B 进入煤锁斗 V1204A/B 靠自身重力流入，为了保证煤粉良好的流动性，V1201A/B 底部设有充气锥 X1201A/B，再经过管道充气器 X1200A/B 进入到煤锁斗中。如果完成后，在锁斗 V1204A/B 和粉煤给料仓 V1205A/B 之间有隔离阀，在煤锁斗 V1204A/B 充压后当压力与粉煤给料仓V1205A/B 的压力相同时打开这两道隔离阀。煤锁斗 V1204A/B 的充压是由高压二氧化碳经过充气锥 X1204A/B、锥底垫板 X1202A/B、管道充气器X1203A/B 和直接进入煤锁斗过滤器 S1202A/B 的高压二氧化碳完成的。到锥底垫板 X1202A/B 的二氧化碳是在不同的压力下通过控制阀控制。所有的操作次序都是通过外部的开关程序完成的。煤粉从煤粉锁斗 V1204A/B 进入到粉煤给料仓 1205A/B 也是靠自身重力，当锁斗煤粉达到一个低料位后就要重新增加煤粉。这个过程是由粉煤仓底部的两个阀门完成的。最后，通过程序开关完成系统隔离、泄压、和重新给煤。泄压在第三步完成。在前两步的泄压步骤中，二氧化碳经过限流孔板和一个开关阀门进入粉煤贮仓过滤器S1201A/B，然后排放到大气中。最后一步看煤锁斗 V1204A/B 与过滤器 S1201A/B 之间的压力通过两道截止阀的压差是否一致来确定是否泄压完成。到煤烧嘴的煤量要保持稳定，每条线都是独立的。要有一个稳定的压力主要是为了尽可能的稳定煤的流量。这些高压输送气体来自高压 N2/CO2 缓冲罐 V3051，最后都通过粉煤贮仓过滤器 S1201A/B 排放。三、工艺特点 1.煤粉的贮存是常压状态，而烧嘴的供料是常高压状态，通过煤锁斗的加压操作和减压操作达到给料和供料的平衡。2.四个煤烧嘴的操作状态是在同温度、流量、压力条件下运行的，通过X-1301 以及角阀来调节。3.采用充气锥和管道充气器防止煤粉堵塞和架桥。四、正常工艺下物料平衡表 物料名称 正常流量 压力 温度 粉煤 94t/h 0.04MPa 80 高压 CO2/N2 23310Nm3/h 5.2MPa 80 低压 N2 石灰石 2130Nm3/h 10t/h 0.43MPa 0.04MPa 40 80 第三节 主要装置介绍 一、粉煤贮仓(V-1201A/B)筒体直径 D=5100mm 容器壁厚=14mm 整体高度 H=20660mm 容器材质为 16MnR 设计压力=0.04 Mpa 工作压力=0.02-0.03 Mpa 设计温度=150 工作温度=80-110 全容积 V=303m3 工作容积 V1=229m3 设备净重 M=39415Kg 二、煤粉锁斗(V-1204A/B)筒体直径 D=3200mm 容器壁厚=65+4mm 整体高度 H=13468mm 容器材质为 16MnRIII+316L 设计压力=5.72 Mpa 工作压力=0.02-4.70Mpa 设计温度=150 工作温度=80-150 全容积 V=75m3 工作容积 V1=57m3 设备净重 M=62200Kg 不锈钢重 M1=2870Kg 三、煤粉给料仓(V-1205A/B)筒体直径 D=4000mm，容器壁厚=80+4mm，整体高度 H=19490mm，容器材质为 16MnRIII+316L,设计压力=5.72 Mpa 工作压力=4.70Mpa 设计温度=150 工作温度=80-150 全容积 V=151-187m3 工作容积 V1=114m3 设备净重 M=145165Kg,不锈钢重 M1=116740Kg 四、煤粉收集器(X-1301A/B/C/D)粉煤流量：23.5t/h 第四章 气化系统及水、汽系统 第一节 气化及水、汽系统的目的和作用 气化及水、汽系统的目的和作用是以粉煤为原料，高压过热蒸汽和纯度为 99.6的 O2为气化剂，在气化炉内发生氧化还原反应，生成以 CO+H2为有效组分的合成煤气。合成煤气的显热通过水冷壁，蒸发器，过热器交换热量，将煤气温度降低到 340，产生 5.5 MPa、271、300以及 400的蒸汽。第二节 工艺介绍 一、工艺原理 气化反应是一个复杂的物理化学过程，不仅与气化温度、压力、停留时间有关，而且还受进料组分的浓度，温度及其理化特性影响（例如煤的粒度、活性、灰熔点及粘性等因素），因此可以这样说气化反应是一个由众多因素，不同条件相互制约、共同作用的结果。Shell 在建立煤气化工艺（SCGP）机理模型过程中，对气化反应进行了如下假设：CO2 =CO2 393 百万焦耳/千摩尔碳 CCO2 =2CO 173 百万焦耳/千摩尔碳 CH2O=COH2 131 百万焦耳/千摩尔碳 C2H2 =CH4 75 百万焦耳/千摩尔碳 COH2O=CO2H2 41 百万焦耳/千摩尔碳 CH4H2O=CO3H2 211 百万焦耳/千摩尔碳 二、流程简述 加压后的粉煤经 CO2 气体输送至煤烧嘴，与氧气、蒸汽一同被喷入气化炉的反应室，在高温、高压下瞬间发生反应（炉内温度可达 1500甚至更高），生成的合成气由下至上进入气化炉的激冷段，与激冷气压缩机送来的210合成气混合，温度由 1500降至 900，合成气中夹带的熔融飞灰也因温度降低而固化。而后合成气通过输气管、气体返回室及合成气冷却器的其它换热段进行余热回收，最后从合成气冷却器底部出口排出，温度被降为 340左右。气化炉及合成气水汽系统为一强制循环系统，从气化炉水冷壁、输气管、冷却器及其它换热器副产的蒸汽（P=5.5MPag、T=271）被送入汽包，一部分通过蒸汽过热器过热至 400后送至界区外供其它工序使用，另外一小部分送至工区内蒸汽管网供内部使用。三、工艺特点 1.气化炉炉壁采用水冷壁结构，内涂陶瓷衬里，淘汰了耐火砖结构，使炉膛的运行周期大为提高。2.气化炉内反应复杂，反应温度高，有效气体含量达到 90%左右，碳转化率高达 99%以上，热效率高等特点。3.气化炉及合成气冷却器、水冷壁以及蒸发器、过热器水系统复杂，显热回收率高，产 5.5 MPa、400过热蒸汽量达 104.8t/h。4.气化炉液态激冷排渣，随合成气带出的熔渣经超高压气体吹除、振打装置除去灰渣，使飞灰免于粘附在合成气通道上。5.四个煤烧嘴对称分布，且与中心有一 4.5的偏角，有利于合成气和熔渣的分离。6.气化反应温度可通过 O/C 比、O/H2O 比调节，O/C 比每提高一个百分点气化温度上升 1020，为了达到一定的气化温度，需降低原料的灰熔点，通过添加石灰石的量可降低原料的灰熔点。7.气化炉水冷壁渣层厚度受气化温度高低的影响。四、正常工艺的物料平衡表 1原料 进入物料名称 正常流量 压 力 温 度 粉煤 94t/h 4.7MPa 80 O2 4.6 万 Nm3/h 4.52MPa 25 HP 蒸汽 3.32t/h 5.0MPa 300 HHP CO2/N2 2223Nm3/h 8.05MPa 225 锅炉給水 循环冷却水 HP N2 开车时 LPG 116t/h 11.376t/h 115.2t/h 18Kg/h 7.5 MPa 0.4 MPa 5.2 MPa 0.5MPa 170 32 80 25 柴油 1.41.76 t/h 3.1 MPa 16 O2 3276Nm3/h 4.52MPa 100 HP 工艺水 1.08 t/h 4.1 MPa 77.5 2产品 名 称 产 量 温 度 压 力 合成煤气 14.62万/h 340 3.9 MPa 过热蒸汽 104.8 t/h 400 5.5 MPa 饱和蒸汽 6.48 t/h 271 5.5 MPa 过热蒸汽 3.56t/h 300 5.5MPa 熔渣 20.48 t/h 1500 4.0 MPa 第三节 主要装置介绍 一、煤烧嘴(A-1301A/B/C/D)原料 流量 压力 温度 二、气化炉(V-1301)外径:4630mm 内径:2960mm 高:8800mm 三、合成气冷却器(V-1303)外径:3400mm 内径:1783mm 高:50200mm 四、汽泡（V-1304）筒体直径 D=2500mm 容器壁厚=72mm 整体高度 H=17910mm 容器材质为 16MnR 设计压力=6.2 Mpa 工作压力=5.5Mpa 设计温度=278 工作温度=271 全容积 V=80m3 设备净重 M=90310Kg 五、循环水泵(P-1301A/B/C)流量：1270.2-1524.2t/h 进出口压力：6.04/6.539 MPa 温度：271.1 扬程：66.5m 六、激冷气压缩机(K-1301)流量：14.43 万 Nm3/h 压力差：3.8/4.04 MPa 粉煤 23.5t/h 4.1 MPa 80 氧气 1.16 万 Nm3/h 4.1 MPa 180 中压蒸汽 0.828t/h 4.1 MPa 300 冷却水 6.876t/h 6.07 MPa 210 温度：200/210 七、调和水加热器（E-1308）筒体直径 DN=300mm 长/高度=3595mm 壳程设计压力=6.1Mpa 管程设计压力=6.71Mpa 壳程工作压力=4.85Mpa 管程工作压力=6.02 Mpa 壳程设计温度=450 管程设计温度=450 壳程工作温度=263.3-330 管程工作温度=185-210 壳程材料为 15CrMoR 管程材料为 15CrMoR 换热面积约为 10m2 设备净重约 760Kg 管程数=2 壳程=1 八、氧气预热器（E-1309）筒体直径 DN=700mm 长/高度=4633mm 壳程设计压力=5.2Mpa 管程设计压力=7.3Mpa 壳程工作压力=4.52Mpa 管程工作压力=6.0Mpa 壳程设计温度=278 管程设计温度=278 壳程工作温度=0-180 管程工作温度=0-180 壳程材料为 0Cr18Ni9Ti 管程材料为 0Cr18Ni9Ti 换热面积约为 0.75m2 设备净重约 4578Kg 管程数=6 壳程=1 九、气化关键设备总体结构图：第五章 除渣系统 第一节 除渣系统的目的和作用 除渣系统的目的和作用就是将气化炉产生的高温熔融的灰渣，在 5070的冷水中激冷啐化后形成细渣，经过降压操作将细渣排出系统的过程。第二节 工艺介绍 一、工艺原理 1500的熔渣在 5070的冷水中经激冷变成细渣粒，当灰渣收集一定时间后，渣排放罐与系统切断，经减压操作降低到大气压力后排放出来。捞渣机从脱水槽中将细渣分离出来经皮带输送到渣场。二、流程简述 气化炉渣处理系统是冷却、造粒和排放。为此在气化炉容器的底部安装一个“水浴”（渣池 V-1401），位于渣池的上部通过喷淋环为气化炉连续提供喷淋水，喷淋环的安装是为了提供浸湿飞灰和夹杂进渣池空间的未被气化的煤粉。当液态渣进入水池时，它将被固化并分散成颗粒。当渣到渣收集罐的途中，任何连续成块的渣在破碎机 X-1401 中粉碎。为避免大量的渣粒夹杂进水循环系统，通过喷淋提供的水在渣收集罐 V-1402 的上部被抽出，这会引起渣池内部整体向下移动，从而促进从渣池到渣收集罐的渣输送。根据渣的组分，液态渣将从排渣口自由的流进水池形成渣溪流/滴分散在相关的冷却水表面（激冷作用），这种成颗粒的渣可以容易的通过从除渣和排放系统被输送/排放。然而在不稳定的条件下，可能形成不能完全分散的较大渣块而影响水面，当遗留渣的量过大时，可能会引起渣排放出现问题，机械破渣机安装在渣池的渣收集罐之间以解决这些问题。水循环是一个与操作条件无关的固定量，以防止渣在循环回路内过度腐蚀，渣池水循环装配有冷却器（E-1401A/B）一除去渣冷却中产生的热量，为了维持再循环水中足够低的固体浓度，富含固体的一部分循环水通过水力旋流器被排放到水处理系统。排放掉的循环水被无固体的高压新鲜循环水代替，并通过渣池液位控制进行，液位控制装配有低-低和高-高紧急操作，起跳气化炉关闭渣池周围所有紧急阀门并关闭水循环泵。低-低液位跳车的安装是为了防止合成气穿破渣收集罐，高-高跳车应当能够保护渣池壁设施和排渣口。粗渣块直径 250mm 经破渣机，通过捞渣机和输送带从渣脱水料仓中除去。剩下的含有细小渣和未燃烧的煤被泵打到净化澄清槽。固体作为泥渣被除去并通过 U-1100 返回到气化炉，澄清的水被返回利用。所有渣排放阀的直径为 12英寸。由于渣池系统的水和合成气接触，所以微量的合成气成分将被吸收，排放顺序已经将该污染水的排放设定到最小，尽管如此，也不能完全排除，由于这个原因，降低压力的放空气被送到火炬或者锅炉。在渣脱水槽附近可能还会闻到少量的气味。三、除渣系统的工艺特点：1、熔渣在冷水中激冷后成细颗粒，在渣排放罐中经减压后排放出来，在渣脱水槽中刮板推动细渣粒沿斜板上移，刮板上移的时间也是渣脱水充分分离的时间。2、渣排放罐为定时排放，而其他高压设备的降压操作都为定量操作。四、渣处理系统的物料表 物料名称 正常流量 压力 温度 细渣 20.48 t/h 4.00 MPa 1550 冷激水 293 t/h 4.05 MPa 50 冷却水 994 t/h 0.4 MPa 32 冷却回水 994 t/h 0.25 MPa 42 高压循环水 5.0 t/h 5.0 MPa 43 低压循环水 27.2 t/h 0.24 MPa 43 V-1403 渣 20.05 t/h 4.16 M