（中职）合成氨工艺及设备项目三任务三教学课件.pptx

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1、（中职）合成氨工艺及设备项目三任务三教学课件项目三合成氨生产原料气的制取合成氨生产原料气的制取任务三任务三水煤浆加压水煤浆加压气化气化任务要求任务要求能够讲述水煤浆加压气化制煤气生产过程，能叙述和绘出工艺流程图，知道设备结构和作用。知道水煤浆加压气化原理，能写出主要反应方程式。能运用反应原理并结合生产实际技术经济情况对工艺条件选择进行分析；知道工艺流程设置一般原则。知道本任务安全操作规程。知道本任务所涉物料的安全特性。会正确操作本岗位消防器材和劳动防护设备。一、水煤浆加压气化流程 水煤浆加压气化是将原料煤制成可流动的水煤浆，与气化剂氧气一起通过喷嘴并流混合雾化，煤浆中的水分遇热急速气化成水蒸汽

2、。煤粉、氧气和水蒸汽在约1350摄氏度下进行部分氧化反应，生成氢和一氧化碳含量达75%以上的水煤气。煤浆制备和输送气化、废热回收煤气洗涤冷却渣和灰水处理水煤浆加压流程主要组成部分煤斗磨煤机NaOH储槽石灰贮斗石灰给料输送器添加剂槽磨煤机出口槽称量给料器添加剂软水去煤浆振动筛煤NaOH石灰（1）水煤浆制备工艺流方框图（2）水煤浆加压气化急冷工艺流程）水煤浆加压气化急冷工艺流程浓度为浓度为6070%的煤浆与氧在烧嘴混合，喷入的煤浆与氧在烧嘴混合，喷入气化炉中，进行煤气化反应。气化炉中，进行煤气化反应。高温煤气经气化炉底部激冷室激冷后，气渣分高温煤气经气化炉底部激冷室激冷后，气渣分离。煤气去文丘里洗

3、涤器和洗涤塔降温除尘后离。煤气去文丘里洗涤器和洗涤塔降温除尘后水汽比为水汽比为1.4、温度为、温度为200216摄氏度去变换摄氏度去变换工序。工序。洗涤塔排出的洗涤水由循环泵送到文里洗涤器洗涤塔排出的洗涤水由循环泵送到文里洗涤器和气化炉激冷室。激冷室排出的黑水去中压、和气化炉激冷室。激冷室排出的黑水去中压、真空闪蒸器回收热量，一部分去作真空闪蒸器回收热量，一部分去作锁斗冲洗水，另一部分作为洗涤塔补充水。锁斗冲洗水，另一部分作为洗涤塔补充水。熔渣激冷后进入破渣机破碎后进入锁斗定期排熔渣激冷后进入破渣机破碎后进入锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出外运。入渣池，由捞渣机捞出外运。多喷嘴对喷式水煤浆气化工

4、艺流程图多喷嘴对喷式水煤浆气化工艺流程图。来自激冷室与洗涤塔的黑水经高、中、低压来自激冷室与洗涤塔的黑水经高、中、低压三级闪蒸，所得蒸汽用于加热循环洗涤水；三级闪蒸，所得蒸汽用于加热循环洗涤水；闪蒸器残余黑水在沉降槽中经絮凝剂作用分闪蒸器残余黑水在沉降槽中经絮凝剂作用分为淤浆与灰水。淤浆去压滤机，灰水经闪蒸为淤浆与灰水。淤浆去压滤机，灰水经闪蒸蒸汽加热循环使用。蒸汽加热循环使用。喷入气化室的煤浆和氧气反应生成的煤气与喷入气化室的煤浆和氧气反应生成的煤气与熔渣并流进入激冷室，熔渣淬冷经锁斗排至熔渣并流进入激冷室，熔渣淬冷经锁斗排至炉外。炉外。煤气经下降管折返进入上升管，与激冷水接煤气经下降管折返

5、进入上升管，与激冷水接触，触，除去灰渣并被水蒸汽饱和，经文氏管洗涤器除去灰渣并被水蒸汽饱和，经文氏管洗涤器进一步除去灰渣，再去洗涤塔继续净化除尘进一步除去灰渣，再去洗涤塔继续净化除尘去下工序。去下工序。二、水煤浆加压气化设备二、水煤浆加压气化设备1气化炉气化炉是水煤浆气化工艺的核心设备。其作用是使水煤浆与氧气在反应室进行气化，生成氢和一氧化碳为主体的高温煤气。德士古气化炉根据热量回收方式有三种直接激冷式间接冷却式（废热锅炉型）混合式（1）直接冷激式气化炉）直接冷激式气化炉1、上部燃烧室，顶部有烧嘴2、下部激冷室，煤气和融渣与冷水直接接触得到冷却，煤气被水汽饱和。底部设有旋转式灰渣破碎机将大块灰

6、渣破碎 图3-8激冷型德士古气化炉1、气化炉 2、激冷室（2）间接冷却式气化炉）间接冷却式气化炉图3-9 废热锅炉型德士古气化炉1、气化炉 2、辐射式废热锅炉3、激冷室 4、对流式废热锅炉结构特点：在气化炉1底部直接连结辐射式废热锅炉2，使粗煤气的温度从1370降到700左右，产生高压水蒸气。煤气再通过对流废热锅炉4，副产蒸汽回收热量，提高了热煤气的效率。（3）混合式气化炉）混合式气化炉 同时采用上述两种方式回收热量。高温煤气先去废热锅炉回收热量，然后去水喷淋激冷后进入变换工序。2喷嘴喷嘴喷嘴(也叫烧嘴)是气化炉的核心，含钨、铬、钴等特种钢。其作用是将水煤浆充分雾化，使水煤浆与氧气均匀混合。常

7、用的三套管喷嘴结构如下图：三、水煤浆加压气化原理三、水煤浆加压气化原理 主要反应式有：C+O2=CO2+Q CO2+C=2CO-Q C+H2O(g)=CO+H2Q C+2H2O(g)=CO2+2H2Q 副反应副反应有有C+H2=CH4+Q CO+3H2=CH4+H2O+Q 根据化学平衡移动原理，根据化学平衡移动原理，C-H2OC-H2O，C-CO2C-CO2是吸热、体积增大的反应，提高温度，是吸热、体积增大的反应，提高温度，反应向生成一氧化碳和氢气的方向进行；反应向生成一氧化碳和氢气的方向进行；而加压气化，有利于而加压气化，有利于C-H2,CO-H2C-H2,CO-H2生成甲烷生成甲烷副反应平

8、衡向右移动，甲烷含量增加。副反应平衡向右移动，甲烷含量增加。四、水煤浆加压气化条件四、水煤浆加压气化条件2.氧煤比氧煤比是调节炉温主要手段。氧煤比增加，气化温是调节炉温主要手段。氧煤比增加，气化温度、碳转化率、产气量均会提高。度、碳转化率、产气量均会提高。氧煤比一般维持在氧煤比一般维持在1.0左右。左右。3气化压力气化压力水煤浆气化反应是体积增大的反应，水煤浆气化反应是体积增大的反应，提高压力对化学反应平衡不利。提高压力对化学反应平衡不利。但是目前常采用加压操作，提高了气化效率、但是目前常采用加压操作，提高了气化效率、碳转化率、生产强度；节省动力。碳转化率、生产强度；节省动力。一般中压一般中压

9、2.74MPa，高压小于，高压小于8.5MPa。4.气化温度气化温度气化温度高，有利于碳与水蒸气、二氧化碳气化温度高，有利于碳与水蒸气、二氧化碳还原吸热反应的进行。但要提高氧煤比，使得还原吸热反应的进行。但要提高氧煤比，使得氧耗增大，冷煤气效率下降。氧耗增大，冷煤气效率下降。要根据煤灰的熔点与灰渣黏温特性不同来调整，要根据煤灰的熔点与灰渣黏温特性不同来调整，一般控制在一般控制在13001500。5.气化时间气化时间水煤浆在炉内的气化时间一般为水煤浆在炉内的气化时间一般为310s，它受煤的粒度、活性以及气化温度和压力影响它受煤的粒度、活性以及气化温度和压力影响。1.水煤浆的质量水煤浆的质量水煤浆

10、的质量包括煤的粒度、粘度、灰熔点水煤浆的质量包括煤的粒度、粘度、灰熔点煤的含量等煤的含量等。煤粉粒度要求。煤粉粒度要求50%以上通过以上通过200目筛目筛。水煤浆浓度一般控制在水煤浆浓度一般控制在60%70%。五、水煤浆加压气化岗位安全操作及环保措施五、水煤浆加压气化岗位安全操作及环保措施（1）.岗位特点 见本项目任务一步骤五。（2）.岗位物料的性质 见本项目任务一步骤五。（3）.安全操作要点有：进入容器：要分析，办进塔、罐许可证。须动火时办动火证。必要时佩带空气呼吸器。火炬水封槽闪蒸汽放空装有常明火炬。煤浆必须先进入气化炉，氧气后进入开始点燃。假如先加入氧气会引起爆炸危险。煤浆管道拆检时应戴

11、防护眼镜。氧气管线的脱脂清洗符合所定标准。所有氧气管线在投用之前必需 清洁。氧气切断阀之间应加氮气保护。烧嘴冷却水压力应低于气化炉压力，烧嘴冷却水气体分离器放空管线设CO监测报警装置，一旦CO超标，工艺烧嘴有损害现象，须及时停车处理。换烧嘴时应戴防火面罩、穿石棉衣；用四氯化碳洗擦密封面、管道内壁。序序号号 事故事故原原 因因处处 理理 方方 法法1 1煤浆浓度大煤浆浓度大11磨煤岗位加煤量磨煤岗位加煤量增大或水量减少增大或水量减少22煤浆温度过低煤浆温度过低11减小煤量或加水量减小煤量或加水量22向煤浆槽内加水稀释至要求浓度向煤浆槽内加水稀释至要求浓度33向煤浆槽蒸汽夹套通蒸汽加热向煤浆槽蒸汽

12、夹套通蒸汽加热2 2煤浆黏度增煤浆黏度增大，输送及大，输送及雾化造成困雾化造成困难难1.1.煤浆添加剂减小煤浆添加剂减小2.2.煤粉粒度过细煤粉粒度过细3.3.煤浆浓度过高煤浆浓度过高1.1.增加添加剂量增加添加剂量2.2.调整煤粉粒度调整煤粉粒度3.3.降低煤浆浓度降低煤浆浓度3 3煤浆管道堵煤浆管道堵塞塞1.1.管道内物料静止时管道内物料静止时间过长间过长2.2.管道内进入杂物管道内进入杂物用水冲洗用水冲洗拆开管件疏通拆开管件疏通4 4气化炉出渣气化炉出渣口堵塞口堵塞1.1.炉温低于煤灰熔点炉温低于煤灰熔点2.2.液态渣的粘温特性液态渣的粘温特性不好。流动性差不好。流动性差调整氧煤比，提高

13、炉温，保证液态排渣调整氧煤比，提高炉温，保证液态排渣5 5炉渣中夹带炉渣中夹带大量未燃烧大量未燃烧的碳，气体的碳，气体成分有波动，成分有波动，碳转化率低碳转化率低1.1.喷嘴磨损，发生偏喷嘴磨损，发生偏喷现象，雾化效果差喷现象，雾化效果差2.2.中心管氧量调整不中心管氧量调整不当，氧煤比不合适，当，氧煤比不合适，炉温过低炉温过低调整氧煤比和中心管氧量，提高炉温，必要时更换调整氧煤比和中心管氧量，提高炉温，必要时更换喷嘴喷嘴6 6气化炉壁温气化炉壁温过高过高1.1.局部耐火衬里脱落，局部耐火衬里脱落，高温气沿砖缝串气高温气沿砖缝串气2.2.炉温过高炉温过高必要时停车检查耐火衬里必要时停车检查耐火

14、衬里降低炉温，检查表面热电偶的准确性降低炉温，检查表面热电偶的准确性7 7破渣机超载破渣机超载停车停车1.1.炉内有大块落砖炉内有大块落砖2.2.破渣机出现机械故破渣机出现机械故障障停车查找原因，及时排除停车查找原因，及时排除8 8氧气管线着氧气管线着火燃烧火燃烧氧气管线有油脂或其氧气管线有油脂或其他杂质他杂质1.1.迅速关闭阀门，切断氧气迅速关闭阀门，切断氧气2.2.用高压氮气吹除着火氧气管线，进行灭火用高压氮气吹除着火氧气管线，进行灭火3.3.火熄灭后，对氧气管线进行脱脂处理，并清除管火熄灭后，对氧气管线进行脱脂处理，并清除管内杂质内杂质9 9煤浆流量不煤浆流量不稳定或无流稳定或无流量量泵

15、吸入口压力过低泵吸入口压力过低泵人口阀未开泵人口阀未开泵内有空气泵内有空气煤浆温度高煤浆温度高泵出口管道堵塞泵出口管道堵塞提高煤浆槽液位提高煤浆槽液位打开泵人口阀打开泵人口阀降低煤浆温度降低煤浆温度向泵内补加液体排气向泵内补加液体排气用水选管道用水选管道1 10 0气化炉内过氧气化炉内过氧爆炸爆炸1.1.投料时氧气先入炉投料时氧气先入炉2.2.氮气吹除及置换不完氮气吹除及置换不完全，使炉内可燃性气体全，使炉内可燃性气体与氧气混合而爆炸与氧气混合而爆炸1.1.投料时要先加煤浆，后加氧气投料时要先加煤浆，后加氧气2.2.开、停车前用氮气充分吹除和置换系统开、停车前用氮气充分吹除和置换系统3.3.发

16、生爆炸后，用高压氮气吹除查找原因及损坏程度，发生爆炸后，用高压氮气吹除查找原因及损坏程度，及时处理及时处理1 11 1出洗涤塔气体出洗涤塔气体带水，温度不带水，温度不稳定稳定1.1.洗涤塔液位过高洗涤塔液位过高2.2.洗涤液分布布局洗涤液分布布局3.3.有拦液现象有拦液现象4.4.除沫气堵塞除沫气堵塞降低洗涤塔液位，适当减少洗涤水量，必要时停车处降低洗涤塔液位，适当减少洗涤水量，必要时停车处理理1 12 2锁渣罐某个阀锁渣罐某个阀不到位，自动不到位，自动控制系统停止控制系统停止运行运行锁渣罐某个阀不到位锁渣罐某个阀不到位1.1.迅速查找原因，及时处理，使锁渣罐继续运行迅速查找原因，及时处理，使

17、锁渣罐继续运行2.2.若短期无法恢复，应停车处理若短期无法恢复，应停车处理（5）环保措施）环保措施废气废气气化装置所排放的废气均经火炬管线送往开工火炬或常明总火炬燃烧后放空，对大气化装置所排放的废气均经火炬管线送往开工火炬或常明总火炬燃烧后放空，对大气不构成污染。装置中采用了氮封技术，有效防止了气体外逸。气不构成污染。装置中采用了氮封技术，有效防止了气体外逸。废水废水废水经塔式生物滤池去污水处理系统，污水排放达到国家标准。废水经塔式生物滤池去污水处理系统，污水排放达到国家标准。粉尘及废渣粉尘及废渣 采用通风除尘设备进行处理。水煤浆气化工艺减少了粉尘污染。生成的熔渣可采用通风除尘设备进行处理。水

18、煤浆气化工艺减少了粉尘污染。生成的熔渣可做建筑材料制造水泥、煤渣砖等。做建筑材料制造水泥、煤渣砖等。噪音噪音对主要放空点安装消音器：氧气放空消音器、开工抽引器消音器等，减少了噪音对对主要放空点安装消音器：氧气放空消音器、开工抽引器消音器等，减少了噪音对周围环境及人体的危害。周围环境及人体的危害。任务小结任务小结水煤浆加压气化流程主要设备气化原理工艺条件煤浆浓度、氧煤比、压力、温度碳氧化、与蒸汽和CO2反应德士古气化炉水煤浆加压气化流程思考和练习题1画出水煤浆加压气化的典型工艺流程并用文字叙述？2论述水煤浆加压气化的原理。3如何选择水煤浆加压气化工艺条件？4说明水煤浆气化工艺喷嘴的通道结构及作用。5 上网查阅本岗位有哪些安全事故，原因如何？怎样防范？