关于水煤浆气化工艺过程中的特殊调节阀
1 概述
煤气化是煤炭清洁高效转化的核心技术，是生产甲醇、化肥及发展煤基液体燃料合成、制氢等过程工业的基础。近年来，德士古、壳牌煤气化在中国广泛应用，尤其是德士古水煤浆加压气化工艺（简称TCGP），是美国德士古石油公司（TEXACO）在重油气化的基础上发展起来的，后经各国生产厂家及研究单位逐步完善，于20世纪80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。
气化单元属于典型的化工反应，主要原料为氧气和水煤浆。主要设备是气化炉，关键仪表的选择，直接决定气化单元的正常生产和安全运行。气化单元中，所有进口调节阀的投资占了设备费用的20%。气化单元运行得好坏，调节阀起到了关键的作用。
2 工艺流程介绍
图1为气化炉结构示意图。煤、蒸汽在气化炉内进行部分氧化反应，制取原料气，原料气经过激冷、洗涤除去炭黑后送往CO变换工序。气化过程产生的炭黑水送往炭黑回收工序，灰水大部分回收循环使用，少部分经污水处理工序送往生化池处理后集中排放。水煤浆气化流程如图2所示。
图1 气化炉结构
图2 水煤浆气化流程
3 特殊阀门
气化单元的主要阀门有：气化炉锁渣阀和黑水阀，氧气阀门，水煤浆切断阀，黑水/灰水阀，气化炉烧嘴冷却水切断阀，锁渣阀和冲洗水阀，气化炉高压氧气管线切断阀，合成气切断阀等，下面对这些阀门逐一进行说明。
3.1 气化炉锁渣阀和冲水阀
气化炉锁渣阀和冲水阀布置如图3所示。
图3 锁渣阀和冲水阀布置
3.1.1 阀门概况
锁渣阀和冲水阀是气化装置最重要的阀门。每台气化炉有3台锁渣阀：气化炉下部渣口与锁渣罐相连的管道上有2台（上面1台常开，以备下面的锁渣阀故障时使用）；锁渣罐排放口1台。每台气化炉侧面各有1台冲水阀。
锁渣阀和冲水阀参与排渣程序控制，须经受高温、高压和灰渣的直接磨蚀，开关次数频繁，要求在高压差情况下，双向严密密封，对阀门结构和材质要求很高。为节省能量，还设置黑水循环系统，其工艺条件和锁渣阀基本类似。但是由于开关次数少和差压变化小，在硬化处理上的要求不如锁渣阀严格。
3.1.2 工艺介质条件
煤气化后排放煤渣时，阀门所通过流体内含有一定渣量的热水，固体含量大约为20%。渣水混合物中渣的粒度和分布：粒度3～5cm的渣体占渣水体积的1%，粒度1～2cm的渣体占渣水体积的5%。粒度1cm的渣体占渣水体积的10%，粒度0.5～0.9cm的渣体占渣水体积的20%，粒度小于0.5cm的渣体占渣水体积的64%，最大极限粒度50mm。
3.1.3 锁渣阀和冲水阀技术要求
锁渣阀和冲水阀为双向旋转全截面开关球阀，轴球一体，球芯与球杆一体化结构。
气化炉渣收集在充水的锁渣罐中，通过顺序控制定期隔离和排空，控制阀按一定的频率全开和全关，过程具有化学，机械等强腐蚀和磨蚀。
锁渣罐入口阀常开，出口阀和冲洗水入口阀常闭，锁渣罐入口和出口阀的取向是垂直方向，冲水阀为水平取向。
阀门应提供能顺利排渣的设计，最小105次循环操作。阀门要求正向和反向双向密封，在下游压力为大气压下的最大差压。在排渣程序中，上锁渣阀应能耐受阀后压力变化的冲击。
阀门为高温锁渣阀结构，阀体和内件体的金属和保护涂层应考虑在冲击、腐蚀和磨蚀下有最好的可用性。对铸造、锻造和加工的阀体，在操作状态下，碳钢阀体和阀盖的整个金属层留有一定的腐蚀裕度。
锁渣阀球体为耐高温和热冲击设计，高压球基采用不锈钢316L。球体表面堆焊NICKELBORON（>1mm），或高温等离子喷涂硬化处理，表面处理层应附着牢固，使用过程中不能脱落。球体通道亦为高温锁渣结构，阀体流道堆焊不锈钢层。阀球唇口处必须堆焊硬质合金。阀门内部流路设计要适合于磨蚀状态。
阀座为抗固体颗粒设计，阀座基材采用316L。表面处理层应附着牢固，不能脱落，具有防渣堵塞弹簧结构，不宜采用多圈弹簧的结构形式。密封弹簧不易被灰渣堵塞，并易于清洗，而且密封弹簧和阀门转轴/轴承区里应避免有颗粒物堵塞，需要考虑波纹管密封甚至更好的密封方法，不接受使用冲水结构。
球阀必须有阀腔自动卸压功能，当阀门关闭后，阀腔内压力高于关闭压力时，能自动卸压至压力低的一侧。要求考虑阀杆设计强度：当球体被某种原因卡死时，气源压力升至0.7MPa（G），阀杆不会被扭断或变形。阀门填料应为适合于规定的最大压力和温度，填料盒应有一个外部可调装置，以便在运行期间可以调整。阀铸件必须经过固溶及消除应力的处理，螺栓、螺母必须是锻件，材料
不低于316L材质。
3.2 氧气调节阀和切断阀
3.2.1 氧气阀门的分布
煤气化装置氧气管线阀门包括氧气总管流量调节阀，至每台气化炉氧气支管流量调节阀、支管氧气联锁双重切断阀、支管氧气放空阀和氧气放空管线调节阀，这些阀门直接安装在氧气管线上。另外，高压氮气吹扫阀、高压氮气缓冲阀、中心管道氮吹阀和氧气管道相连。还有水煤浆管道和氧气管道上的氮气吹扫阀。
氧气切断阀及相关高压氮切断阀受气化炉安全联锁系统的控制，在开车时，通过开车程序打开或关闭相关切断阀。停车或故障时，自动切断进气化炉氧气管线，并放空，然后用高压氮气吹扫和保护氧气管线。氧气管线阀门布置如图4所示。
图4 氧气管线阀门布置
3.2.2 氧气管线调节阀和切断阀技术要求
软密封氧气阀门要符合防火标准API 2607最新版本的要求；氧气阀门要求采用整体法兰，所有阀门具RJ密封面法兰；运输和安装时阀门作禁油处理，并在阀门明显处用蓝色标记标明：禁油；所有的球阀必须是全通径、双向金属密封，为了减少安全隐患，氧气流速控制在较低的值，而且流向不能经常急速变化。氧气流速限制应参照压缩气体协会手册（CGA）G24.4（最新版），GEMS 211D6和IGC Doc13/02/E氧气管道系统的规定；所有与氧气接触的部件包括氧气阀门阀体至少采用316L材质，阀杆、阀芯及阀座材质应为INCONELL。具体规定不应低于工艺包要求；所有阀门必须满足TA2LUFT的外泄漏标准。
3.3 合成气出口切断阀和调节阀
采用三偏心金属密封调节蝶阀控制洗涤塔去变换单元的合成气流量，这些阀门关系到气化装置工艺气正常输送以及变换单元的正常生产；气化装置洗涤塔顶部合成气去火炬系统，采用三偏心金属密封切断蝶阀，这些阀门关系到气化装置开停车以及装置正常运行时系统压力的稳定。具体布置如图5所示。
图5 水洗塔关键阀门示意
水洗塔出口合成气有2个分支，一个分支是在开停车时，合成气放空到火炬，以及系统正常运行时，保证压力稳定，在此分支设计1台三偏心切断蝶阀；另一个分支是开车后将合成气送到下游的变换装置，在此分支中，设计1台三偏心调节阀（带切断功能），以调节合成气压力，并根据需要切断下游系统。它是手动阀，但受联锁系统控制，作隔离切断用。
合成气中含有分散的固体颗粒。阀门内件应按照固体颗粒小于6mm设计并选择，内件上的孔最小为6mm，以防止分散的固体颗粒堵塞阀门入口通道。另外，合成气中含有湿的H2S，阀门、内件和所有与物料接触的部分应遵照NACEMR0175选用。
阀门型式为三偏心高压金属密封蝶阀，阀体材料316L；阀门采用整体法兰，以方便拆除和维修；阀门泄漏量级别相应于美国ANSI B16.104的Class Ⅴ级，不能低于Ⅳ级，仅在正向满足密封要求；阀门阀芯阀座材质应为316SS喷涂足够厚度的镀层（斯泰来，Ni2Bo等），并保证镀层不会脱落；阀门所有流道包括阀门唇口应做喷涂硬化处理，并保证镀层不会脱落；阀门设计的超压范围大于其最大工作压力的150%；调节阀的可调比一般不小于50∶1。
3.4 合成气压力调节阀技术规格
在开车和停车（故障紧急停车或计划停车）时，气化炉压力由调节阀自动调节，调节阀位于水洗塔顶合成气出口去放空火炬的管线上。图5中，水洗塔关键阀门的操作压力和温度高，排放气体中含有较多炭或灰渣颗粒，开车时通过它调节气化炉压力，在达到全负荷时通过调节阀的气体流速很高，高速气流的气蚀和灰渣颗粒的磨蚀很厉害，操作正常后向变换工段送气时，阀门由几乎全开到慢慢关
闭，两端压差逐渐加大，全关时达到最高压差，即洗涤塔操作压力，此时要求不能泄漏，所以阀门有较严格的技术要求。
压力调节阀的技术要求如下：洗涤塔压力调节是根据设计条件中规定的流速决定流通能力的。一般来说，要求的最大流通能力应该能够满足排放整个装置所产合成气量的50%。关于阀门的最小流通能力，是根据工艺包中规定的正常操作/设计条件的50%，作为合成气阀门开启的最小流量。启动后，整个系统的压力立即升高，是因为合成气在通过95%～100%全开的阀时，遇到了阻碍。此压力是稳定洗涤塔压力，通常是0.7～1.4MPa。
当气化炉停车时，无论是自动还是手动，压力阀门应该通过压力调节器关闭。然后操作者会缓慢对气化炉降压，因此要求压力阀再打开，以平衡不同的差压。
当下游装置准备接收合成气时，压力调节阀应该克服差压，缓慢关闭。洗涤塔压力切断阀也同时关闭。
该阀门要求具有减噪的阀芯。开孔不应小于6mm，以避免在阀刚刚开启时，造成堵塞。阀门应具有一体的法兰，便于移动和维修。
管道的敷设和阀门的安装，应该考虑到防止洗涤塔合成气的蒸汽冷凝。如果出现冷凝现象会使控制阀被灰粉堵塞。该阀选用硬密封凸轮挠曲阀，或抗冲刷的单座套筒低噪音阀，气化炉压力调节阀阀芯阀座材质应为硬化处理不锈钢，阀门泄漏量级别不低于相应于美国ANSI B16.104的Class Ⅳ级。调节阀执行机构按照工艺包计算，应采用气缸活塞式执行机构。
该阀虽然属于调节阀，在后续开车阶段，由开到关，稳定后，基本上处于全关状态。用一般调节阀的正常和最大开度概念，无法选择。于是，在和管道保持一致口径的基础上，选择了最大开度CV值的调节阀门。
3.5 黑水调节阀
气化装置中，气化炉底到气化高温热水器设置1台黑水液位调节阀，洗涤塔底部到高温热水器设置2台黑水调节阀，黑水调节阀门布置如图6所示。
这些调节阀工作温度较高，压降大，灰渣含量也最高，应能够耐受通过阀门压力降引起的高流速，还要耐受闪蒸溶解气的气蚀、水的汽化和煤灰颗粒引起的腐蚀及磨蚀。尤其是在第一级闪蒸，黑水从高压经过闪蒸阀直接降到中低压，由于闪蒸出大量工艺蒸汽，物料流过闪蒸阀节流元件的速度非常高，导致磨损会比较严重。过去的做法是将第一级闪蒸阀分解为两个串连的减压调节阀，这样把每一台阀的前后压差降低50%，经过每台阀闪蒸出来的工艺蒸汽量相应减小，闪蒸阀磨损的情况得到较大改观。黑水调节阀推荐为角阀，阀芯阀座材质要求用硬质合金（WC）堆焊或更好的金属硬化工艺，为防止闪蒸对阀门造成的破坏，出口配套锥形管。
图6 黑水调节阀布置
气化装置阀门选择是石油化工装置安全生产、降低恶性事故的保障，是一个热门研究课题。通常在装置中，设计的阀门应该满足工艺过程的操作需求，这是控制方案得以成立的必须条件。
4 结束语
要实现水煤浆气化生产装置过程自动化，在设计过程中，不仅要考虑合理的控制方案，也要选择正确的执行方法。根据工况条件及工艺数据，正确地选择现场仪表，要做到这一点，不仅要遵循各种标准、规范等指导性文件，还要参考类似装置中的选型状况，项目具体的经济运行状况，以往装置中的使用经验。作为控制系统，现场仪表是不可分割的一部分。经过实践证明，这些阀门能够满足极高的循环频率、次数，符合严格的金属密封等级要求，能够克服大量颗粒介质造成极度磨损，而且还能克服高压差，严重冲刷，防止排渣过程温差变化大阀门抱死。为气化装置的安、稳、长、满、优操作提供了保障。
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两种水煤浆加压气化炉设备特点比较 作者/来源：周夏，王吉顺(山东华鲁恒升化工股份有限公司，德州253024) 日期：2009-1-16 在新型煤气化技术中，水煤浆气流床加压气化由于其具有单炉产气能力大、气化炉结构简单、合成气质量好、煤种适应性较广等技术优势，在国内外得到了广泛应用。在水煤浆气流床加压气化技术方面，我国经过技术引进和10多年的消化吸收、技术改造、技术创新，形成了西北化工研究院开发的多元料浆单烧嘴气化专有技术和水煤浆气化及煤化工国家工程中心、华东理工大学等单位开发的四烧嘴对置式水煤浆气化专利技术。 在山东华鲁恒升化工股份有限公司国产化的1000 t／d合成氨大氮肥项目水煤浆气化装置中，由中国华陆工程公司对多元料浆单烧嘴气化专有技术和多烧嘴对置式水煤浆气化专利技术进行了揉合，以煤为原料进行多元料浆（以下简称煤浆）气化，其中建设的气化炉A为四烧嘴侧面对置式气化炉（以下简称气化炉A），气化炉B／C为单烧嘴顶置式气化炉（以下简称气化炉B ／C）。两种气化炉的理论操作压力均为6.5 MPa，日处理煤能力均为750 t。自2004年10月建成投料试车以来，两种气化炉显现出了不同的技术特点。 1 工艺流程与基本结构 两种气化炉共用煤浆制备和灰水处理设备，其局部工艺流程分别见图1及图2。
1.1 气化炉A 水煤浆经两台隔膜泵加压，通过4个对称布置在气化炉中上部同一水平面上的预膜式工艺烧嘴，与O2一起对喷进入气化炉，每台隔膜泵分别为轴线上相对的两个烧嘴供料。气化炉燃烧室内的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区所组成。气化炉激冷室内只有下降管，没有上升管和折流裙板；下降管下端有4个切向排气口；下降管与激冷室内壁之间有4层锯齿形破泡分隔板。工艺气出气化炉后，经文丘里洗涤器、分离器和水洗塔后送变换工段。分离器内有破泡板和导气管；水洗塔工艺气进口无导气管和升气管，上部有固阀塔盘和旋流塔盘。气化炉激冷室下部液、固相出口未设置破渣机。 1.2 气化炉B／C
水煤浆气化及变换操作知识问答 1 煤气化的基本概念是什么？ 答：煤的气化是使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，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、供给热量，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）反应物料在炉内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。 国内技术: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西安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 试简要叙述煤气化技术发展的趋势。 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发展的同时，气化炉能力也向大型化发展，反应温度也向高的温度（1500～~1600℃）发展，固态排渣向液态排渣发展，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，降低生产成本，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部分组成? 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/细渣的处理等四部分组成。 8 煤的工业利用价值通过哪些项目来判断?其各自包含哪些内容? 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。 工业分析的内容包括水分Mt(内水M in 、外水M f ）、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以及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+H 2 ) (4)比氧耗每生产1000Nm3有效气消耗的氧气量，Nm3O 2/kNm3(CO+H 2 ) (5)氧耗单位重量的煤气化所需要消耗的氧量，Nm3O 2 /Tcoal (6)有效气产生率单位体积的煤气中有效气CO+H 2 所含的比例，% (7)气化强度单位容积的反应器在单位时间生产的干煤气量，Nm3/m3·h
614操作规程 一、岗位任务： 本岗位对气化炉排出的黑水进行闪蒸，回收灰水和热量。 二、管辖范围： 工段的管辖范围是，V1401—V1408、E1401—E1404、P1411E、P1401、P1402、P1406、P1411、P1412、Q1401、渣池及上述设备相关的管道、阀门、调节阀仪表、电动机和其它各种设备所属附件。 三、开车： 大检修后开车： 系统机电仪安装检修完毕，吹扫或清洗干净，气密实验、单体试车及全部仪表调试合格后准备开车。 1．启动真空闪蒸系统： 在气化炉投料前，启动真空闪蒸系统： a．向E1402、E1403、E1404和P1411E供CW；打开换热器CW进出口阀、排气后关闭排气阀； b．打开DW到V1406的截止阀，向V1406供脱盐水； c．当V 1406液位达到50%时，按泵运行规程启动P1412，LICA1408稳定后投自动； d．打开P1411密封水阀、FI14102前阀、打开LV1409前后截止阀，LICA1409投自动，当液位稳定后，停DW； e．由P1401-3/4向V1404送水；打开P1401出口到V1404截止阀，关闭到S1401的截止阀，建立V1404的上塔液位； f．打开LV1404，当上塔液位达到50%时，打开LV1406； g．V1404下塔液位达到50%时，按运行规程启动P1402，打开LV1407前后阀，关闭导淋阀，打开P1402到S1401的截止阀，手动打开LV1407； f．当V1404上塔液位达到50%且上、下塔液位均稳定后，LICA1406、LICA1407投自动； h．按运行规程启动P1411； i．投用PIC1404/PIC1406，打开PV1404前后截止阀，关闭旁路阀，打开PV1406截止阀，逐渐降PICA1406、PICA1404的设定值，直到 PICA1404 -64，24KPa PICA1406 -91，50KPa 如果PICA1404压力不正常，通过N3管线上的放空阀吸入空气；或检查LV1405阀位。V1405液位达到50%时，打开LV1411前后截止阀，LI1411投自动； 当V1404上塔压力稳定后，停止吸入空气，关闭第二道给气阀后，关闭排气阀； 打开LV1408前后截止阀，关闭旁路阀，LICA1408投自动设定50%； j．确认P1402泵送水S1401后，启动P1409加絮凝剂（开车前溶好物料）； k．确认P1406向气化炉供水后，启动P1410给P1406入口管线加分散剂； l．打开P1502给V1408供水截止阀（两道阀，第一道位于P1502出口，第二道位于614框架E1401东北侧）； 2．接通黑回管线
水煤浆气化工艺对原料煤的要求 水煤浆气化炉工艺原则上在高于灰熔点5O～100~C以上的温度下操作，以便于顺利排渣，根据德士古水煤浆气化厂的生产经验，水煤浆加压气化用煤选择原则应以煤的“气化性能及稳定运行性能”为主。 2．1煤的灰分含量 灰分是煤中的无用形式成分，为使其能顺利地以液态形式排出水煤浆气化炉，必须将温度升至其灰熔点以上，无谓的增加了氧气消耗有资料表明，在同样的气化反应条件下，灰分每增加l％，氧耗增加0．7％～0．8％，煤耗增大1．3％一1．5％；其次灰分增加，使烧嘴和耐火砖的磨损加剧，寿命大大缩短，同时灰、黑水中的固含量升高，系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧，设备故障率提高。灰分含量高对成浆性能也有一定的影响，除使煤浆的有效成分降低之外，还使煤质的均匀性变差，消弱了煤浆分散剂的分散性能，在相同的情况下，对提高煤浆浓度不利。建议所选煤样的灰渣干基含量不高于l3％。 2．2煤的最高内水含量 煤的内水含量对气化过程的主要影响表现在对成浆性能的影响，一般认为煤的内水含量越高，煤中的O／C越高，含氧官能团和亲水官能团越多，空隙率越发达，煤的制浆难度越大。煤质对成浆性能的影响是多方面的，各影响因素之问密切相关。煤的内在水含量越高时所制得的煤浆浓度越低，而且使添加剂的消耗、煤耗、氧耗均有一定的增加，综合技术与经济方面考虑，水煤浆加压气化原料用煤的最高内在水含量以小于8％为宜. 2．3煤渣的熔融特性
煤灰的熔融特性是煤的灰熔点(还原条件下)，煤的灰熔点以低于反应温度50～100~C为宜（熔融温度)。若煤的灰熔点提高，为使气化炉顺利排渣，必须将气化炉的反应温度提高至煤的灰熔点以上，温度提高使气化炉耐火砖的寿命相应缩短(气化炉的操作温度每提高100~C，耐火砖的磨蚀速率增加2倍)，氧耗、煤耗增加。为了降低操作温度必须加入助熔助，而助熔剂的加入会增加煤中惰性物质含量，使耐火砖磨蚀加剧，提高了制浆成本，固体灰渣处理量增加，灰渣水系统的结垢量上升。煤的灰熔点以低于l300℃为宜，考虑到煤的气化效率及耐火砖的使用周期等方面的因素，最好的煤种灰熔点在1250～l300℃，如果原料煤的灰熔点太低，由于生产条件下煤灰的黏度降低，也会加剧对耐火砖的侵蚀，较低灰熔点的煤种可以通过配煤来解决。 2．4灰的粘温特性 黏度是衡量流体流动性能的主要指标，要实现气化温度下灰渣以液态顺利排出气化炉，黏度应在合适的范围之内，既要保证在耐火砖表面形成有效的灰渣保护层，又要保持一定的流动性。根据国内外对液态排渣锅炉的研究指出，灰渣的黏度应在25～40Pa·S之间方可保证顺利排渣，水煤浆气化炉在操作温度下灰渣黏度控制在25～3OPa·S 为宜。影响灰渣黏度的主要因素是煤灰的组成，即灰成分。煤灰的主要矿物质成分是Al2O3、SiO2、MgO等，通过调查研究表明：A12O3是灰渣熔点升高、黏度变差的主要成分。Al2O3含量越高，煤灰的流动温度越高；A1203含量高于40％时，煤灰的流动温度大于l500℃。MgO含量一般很少，MgO又和SiO2形成低熔点的硅酸盐。起到降低灰融熔温度的作用。SiO2是煤灰成分中含量最高的组分，使煤的灰熔融特性变差，黏度升高，但它与其它的组分(CaO)可以形成低熔点的
水煤浆气化装置灰水系统除硬技术探究 摘要：近年来，随着我国经济的不断发展和社会的不断进步，各个领域都有了 一定上的技术提升。这些化肥生产的公司也在生产的装置上，以及技术上进行了 相应的改变。随着我国节能环保的不断推出，以及绿色发展的不断进行水煤浆气 化系统结垢装置方面存在的问题，严重的干扰的相关企业的正常发展。下面将结 合河南的某化肥公司进行水煤浆气化装置中灰水槽的钙含量以及硬度进行相应的 分析，同时，针对三种除应技术进行对比，分别包括电絮凝除硬技术、酸性气除 硬技术以及膜吸收除硬技术，通过对比后最终选用的处理技术为酸性气除硬技术。关键词：水煤浆；灰水系统；除硬技术 引言：用于水煤浆气化工艺可以更好地利用资源，为企业创造更多的经济效益， 因此备受关注。但是在水煤浆气化灰水系统的运行中发现，水煤浆企划装置系统 存在着严重的结垢问题。为了更好地解决存在的污垢问题，维持系统的长时间稳 定运转，提高企业的经济效益，就要对灰水系统的除硬技术进行研究，在原有的 雏鹰基础上进行相应的提升，降低水煤浆气化装置长时间的结垢难题。下面将对 水煤气化装指灰水系统除应技术进行相应的研究和分析，并提出自己的观点，以 供相关企业参考。 一、水煤浆气化灰水系统 1.1水煤浆气化灰水系统中存在的问题 由于我国能源分布存在着缺少石油天然气，但存在着丰富的煤的特点，因此，基 于我国的能源分布更好地利用煤炭资源，降低在使用过程中的污染问题，是现阶 段符合我国国情发展以及能源多元化的重要手段，利用一定的技术进行煤炭资源 的清洁利用处理，是推动我国能源更好地利用以及经济发展的重要手段。这其中 最常出现的就是水煤浆气化灰水系统的使用。但水煤浆气化灰水系统的应用过程 中还存在着大量的问题。由于在水煤浆系统运行的初期所需要的补水量非常大， 系统经过一次脱盐用的水量高达每小时125立方米，这个过程中，造成氨水的量 消耗的极大，同时，在废水排除系统外管道出现了严重的腐蚀和结垢现象。这些 问题主要表现在以下几个方面： （1）水煤浆系统的系统补水和系统的各处冲水所需要用的水量巨大。在进行拖 延补水的过程中，大量高品质的水被补入灰水系统内，造成了高品质水的浪费。（2）高压闪蒸系统在实际的运行中达不到所要求的设计参数。由于达不到实际 工作所需，因此水中的酸性物质在高压闪蒸的过程中，不能被有效地处理，因此 导致设备的运行期间都处于酸性状态，对设备造成了一定的腐蚀性。 （3）灰水系统的处理中，排水过程没有相应的设置工艺指标。在进行灰水系统 的工艺指标设计时，是根据相关设备的液体位置进行分析来调整灰水系统的高低，没有根据相应的指标进行设计，因此导致灰水系统存在着浓缩性倍数整体较低的 情况。 （4）灰水系统中所使用的水质情况不够稳定。由于回水系统中的水质不够，稳定，存在着波动较大的情况，因此导致药剂的浓度波动也偏大，不能够更好地处 理水中的钙和镁离子美的聚集情况，对后期的管道和设备出现结垢的情况创造了 一定条件。 （5）灰水系统的水资源利用率较低。在实际运行的过程中，由于系统的补水量 消耗大，因此导致对水资源的利用率较低。例如在实际应用的过程中一吨安的取 水情况约为15立方米，而排出的水则达到七立方米，因此，在系统的应用过程
毕业设计（论文） 题目德士古水煤浆气化技术概况与发展 专业 学生姓名 学号 小组成员 指导教师 完成日期 新疆石油学院 1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展
2、论文（设计）要求： 3、论文（设计）日期：任务下达日期 完成日期 4、系部负责人审核（签名）： 新疆石油学院 毕业论文（设计）成绩评定 1、论文（设计）题目：德士古水煤浆气化技术概况与发展 2、论文（设计）评阅人:姓名职称 3、论文（设计）评定意见：
成绩：5、论文（设计）评阅人（签名）： 日期：
德士古气化技术概况与发展 摘要本文简要介绍了德士古气化技术现状、原理、工艺流程，以及一些存在的问题。 煤气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO、H2的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。1984年我国建设了我国第一套Texaco水煤浆气化装置，气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备之一。目前，国内外最常用的水煤浆气化炉是德士古气化炉。Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道。介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30 m ／s)对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。 最后是对德士古气化技术的展望，还有新型煤气化技术发展前景，及发展重要意义。从我国经济发展全局出发，结合我国的能源资源结构和分布，寻求行之有效的替代石油技术，以缓解我国石油进口的压力．水煤浆代替燃油技术在国内外已经成熟，用水煤浆代替原油对我国国民经济发展具有重要的战略意义． 关键词德士古煤气化，水煤浆，气化炉，工艺烧嘴
气化问答题 1、煤的工业分析包括哪些项目？ 答：煤的工业分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳四项 2、按煤与气化剂的接触方式煤气化分为哪些？ 答：1）固定床气化；2）流化床气化；3）气流床气化；4）熔浴床气化 3、写出煤气化反应中一次反应的方程式？ C+ O2→CO2 +△H C+H2O→CO+H2 +△H C+1/2O2→CO +△H C+2H2O→CO2 +△H C+2H2→CH4+△H H2+1/2O2→H2O+△H 4、德士古水煤浆气化中，煤的气化分为哪几步？ 答：1）裂解和挥发分燃烧；2）燃烧及气化；3）气化 5、对置式四喷嘴气化炉内反应分为哪几个区？ 答：1）射流区；2）撞击区：3）撞击流股；4）回流区；5）折返流区；6）管流区 6、对气化炉烘炉时调节温度的原则是什么？ 答：升温：先加大烟气抽引量，后加燃料气 降温：先减小燃料气，在减小引气量 7、离心泵的主要信能参数有哪些？ 答：流量、扬程、转速、功率和效率、气蚀余量NPSH 8、隔膜式压缩机有什么优点？ 答：优点：压缩介质不受污染、不泄漏；压缩比大、容易实现高压9、工艺烧嘴的作用是什么？ 答：作用：借高速流动的氧气流的动能将水煤浆雾化并充分混合，在炉内形成一股有一定长度黑区的温度火焰，为气化创造条件 10、水煤浆气化工艺烧嘴的结构是怎样的？ 答：工艺烧嘴四一个三流道设备，氧气分为两路：一路为中心氧，由中心氧管喷出，水煤浆由内环歇流出，并与中心氧气在出烧嘴前已预先混合；另一路为主氧通道，在外环道流出，在烧嘴口处与煤浆和中心氧再次混合。 11、德士古推荐的煤浆管道流体速度是多少？为什么？
答：德士古推荐的煤浆流速为0.6-0.9米/秒，因为当煤浆流速低于0.6米/秒时，堵塞管道，便趋向于析出煤粒，而流速较高时，对管道的磨蚀又很严重。 12、怎样判断磨机空磨及满磨等异常情况？遇此情况应怎样处理？答：当磨机出现哗哗的声音继而出料减少，可能是空磨了。遇此情况要加大给料量并检查进料端有无堵塞等现象。 当磨机出现电流减小，声音变小，出料变大且外溢为满磨，出现此情况时应停料等待。 13、煤浆循环阀XV－1301驱动信号来自何处？ 答：XV－1301驱动器开启信号来自控制室操作盘按钮，关闭信号来自安全逻辑系统。 14、XV-1302的主要作用是什么？ 答：XV-1302是高压煤浆输送管线的紧急切断阀。他的主要作用是投料前控制煤浆进入气化炉。 15、入磨机一次水调节阀是什么作用形式？ 答：入磨机一次水调节阀是反作用阀，即有气源时关，没有压缩空气时开，属于气关型阀门。 16、解释煤灰熔点Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3的概念，七五煤的Ｔ1～T3在还原气氛中各是多少？ 答：Ｔ1为初始点，表示煤灰份初始变形的临界温度；Ｔ2为软化点，表示煤灰份开式软化变形的临界温度；Ｔ3表示煤灰份开始熔融流动的温度点。 17、为什么添加剂给料泵Ｐ1202Ａ和碱液给料泵Ｐ1204Ａ出口都设有安全阀？ 答：因为添加剂给料泵Ｐ1202Ａ和碱液给料泵Ｐ1204Ａ都是柱塞泵，属于容积类泵，容积类液体输送设备不允许憋压，所以在出口口管线间配置了安全阀。 18、棒磨机的钢棒为什么会断？ 答：钢棒选材不对，韧性不够； 磨机长时间断煤空负荷运行； 磨机内有断棒，不能及时分检。
GE水煤浆气化操作规程 编写：陈广庆冯长志赵旭清 审核：李美喜仇庆壮 审定：董忠明 批准：石集中 新能能源公司气化车间 二○○八年十二月 目录 第一章：工艺说明 4 一、岗位任务 4 二、岗位管辖范围 4 三、工艺原理7 四、工艺流程8 五、联锁说明15 第二章：工艺参数34 一、重要设计数据34 二、正常操作数据38 三、仪表报警值及联锁值38 第三章：操作规程39 一、开车39 1原始开车（第一套气化系统开车）39 2正常开车（第二套气化系统开车）64 3倒气化炉系统65 4短期停车后开车65 5长期停车后开车65 二、正常操作65 1正常维护操作65 2加减负荷操作66 三、停车67 1 正常停车（第一套气化系统停车）67 2 正常停车（第二套气化系统停车）74 3长期停车（大修停车）76
4紧急停车76 四、事故处理78 第四章：安全与环保91 一、人身安全91 二、设备安全92 三、环保92 附录：92 表1.设备一览表92 表2.安全阀一览表92 表3.工艺参数控制报警连锁一览表92 图1.GE水煤浆气化工艺流程图 129 第一章工艺说明 一、岗位任务 气化岗位是把煤浆制备工序生产的合格水煤浆与空分装置生产的氧气（纯度＞99.6%）在一定的工艺条件下进入气化炉内进行部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2为主要成份的合成气，经增湿、降温、除尘后送入下游变换工序；同时，将系统中产生的黑水送入闪蒸、沉降系统处理，以达到回收热量及灰水再生、循环使用的目的，产生的粗渣及细渣送出界区外。二、岗位管辖范围 岗位的管辖设备： 序号设备名称设备位号数量（台）备注 1 气化炉R1201A/B/C 3 2 洗涤塔T1201A/B/C 3 3 研磨水槽V1105 1 4 烧嘴冷却水槽V1201 1 5 烧嘴冷却回水分离罐V1202A/B/C 3 6 事故烧嘴冷却水罐V1203 1 7 激冷水过滤器V1204A～F 6 8 气化炉密封水罐V1205A/B/C 3 9 消音器水封罐V1206A/B/C 3 10 锁斗冲洗水罐V1207A/B/C 3 11 锁斗V1208A/B/C 3 12 渣池V1209A/B/C 3 13 高压氮气贮罐V1210A/B 2 14 集渣池V1211 1 15 高压闪蒸罐V1301A/B/C 3 16 高压闪蒸分离器V1302A/B/C 3 序号设备名称设备位号数量（台）备注 17 低压闪蒸罐V1303A/B/C 3 18 真空闪蒸罐V1304A/B/C 3 19 第一真空闪蒸分离器V1305A/B/C 3 20 第二真空闪蒸分离器V1307A/B/C 3 21 除氧器V1309 1 22 沉降槽V1310 1
干粉气化和水煤浆气化综合成本的对比 目前成熟的高压粉煤气化技术从进料方式上可以分为干法（干粉进料）和湿法（水煤浆进料）。干法气化目前在国内应用较多的主要有Shell 、GSP 和航天炉；湿法气化目前在国内应用较多的主要有GE 、四喷嘴和清华炉。这些气化技术各有优缺点，就气化炉本身而言也有很多科研单位和应用单位对其优缺点、性能、使用情况进行了介绍和对比。由于甲醇工程是技术集成度很高的综合工程，涉及多个单元，尤其气化方式的不同会影响到原料制备、合成气净化、合成气变换等单元，因此仅仅从气化炉本身进行对比不尽全面，不尽合理。本文从甲醇整个流程上选取航天炉作为干粉气化的代表，选取清华炉作为湿法气化的代表，从全流程的消耗进行比较，以便从整个流程上对两种气化方法有更全面的认识，以便于气化技术的选择。 为便于比较，选用国内目前较成熟的工艺路线进行比较，航天炉流程为：4.0MPa 气化，两段耐硫变换，低温甲醇洗，合成气压缩，甲醇合成。清华炉流程为：6.5MPa 气化，一段耐硫变换，低温甲醇洗，合成气压缩，甲醇合成。其中两种气化技术的甲醇合成装置均相同，故不作比较，仅对前面工序进行对比。 对于空分工段，不是本文比较的重点，仅对氧耗进行比较。一般4.0MPa 气化，配套氧气压力为5.1MPa ；6.5MPa 气化，配套氧气压力为8.1MPa 。如均采用内压缩流程，5.1MPa 和8.1MPa 相比，1Nm 3氧气的能耗相差约0.02KW ，在国内实际的运行案例中，两者的实际差别几乎没有，例如，神华宁煤采用 4.0MPa 气化，神华包头采用 6.5MPa 气化，但是宁煤空分单位氧气的能耗却比包头的还要高。 1. 气化反应 不论是干法气化还是湿法气化，其气化原理是相同的，目前在国内应用的高压气流床气化均是采用纯氧气化，主要的反应式为： m n 222n n C H ()+(m+)O =mCO +H O 42 挥发分 2C+O 2=2CO 22C+O =CO
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计介绍 0 前言 进入新的世纪以来，世界能源状况对我们国家的建设产生了重大影响，国家的能源安全、经济的快速发展、我国资源的基本构成等因素，使煤炭的综合利用以及煤化工事业受到了广泛的关注，同时也促成了空前规模的煤化工建设热潮，来自方方面面的投资正使煤化工以前所未有的速度发展。该领域的装置规模、技术水平都有了整体的提升，新技术开发、装备制造能力以及生产管理水平也取得了可喜的进步。随着一批大型煤化工装置陆续投产，人们在探询各种技术路线优劣时也能够更客观冷静，在总结和比选各种技术的特点时，也增加了几分把握。如果说这些投产的装置在当初建设时还算大型的话，现在看来这只是进入更大规模装置建设的起点，也是国有大型煤炭、电力和石化企业进入煤化工领域的试水之举。特别是“十一五”期间，国家对能源的消耗和废弃物的减排提出了明确的定量要求，由于煤气化对此举足轻重的影响而必将更加引人注目。可以肯定地说，煤制油、煤制烯烃必将催生更大规模的煤化工装置。煤气化技术作为煤化工装置的龙头自始至终是人们探索和争论的焦点，选择何种煤气化技术也是投资者在决策时最需要慎重考虑和把握的，实践也证明选择是否适合自己的煤气化技术对煤化工项目是至关重要的。现以多年来参与水煤浆气化工程设计的经历，就多喷嘴对置式水煤浆气化装置工程设计谈一点体会。 1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺特点 目前己投入生产运行大型煤气化装置，采用水煤浆气化的装置普遍有较高的运转率，水煤浆气化的可靠性已无可争议，以GE(德士古)水煤浆气化技术为代表的单喷嘴水煤浆气化得到了广泛地认同，近年来研发成功的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，也成功实现了在大型装置上的工业化运行。“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点课题《新型(多喷嘴对置)水煤浆气化技术开发》，进行了中间试验研究，有关部门组织了鉴定和验收。“十五”期间进行了工业性示范装置的建设，由中国天辰化学工程公司负责进行多喷嘴对置式水煤浆气化装置和配套工程的设计，在兖矿国泰化工有限公司进行工程建设，工程列入“十五”期间的国家“863”计划。气化装置设置2台日处理1150t煤、气化压力4.0MPa，以日处理20t煤的中间试验装置为基础进行工程放大。该装置于2005年7月21日一次投料成功，于12月11日至19日进行了现场考核，其生产负荷和技术指标均达到了预定的设讨寸旨标，各项技术经济指标优于国外同类技术，说明工业化放大设计是成功的。我国已拥有自主知识产权的先进煤气化技术，标志着我国现代煤化工技术完全依赖国外技术的时代已经结束。 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的化学反应原理与单喷嘴水煤浆气化技术相同，但其过程机理与受限射流反应器的单喷嘴水煤浆气化炉又有很大的不同，多喷嘴对置式水煤浆气化炉采用撞击流技术来强化和促进混合、传质、传热。位于气化炉直筒段上部的4个工艺喷嘴在同一水平面上，相互垂直布置，通过4 股射流的撞击可以使反应更充分并显著提高碳转化率。从考核和生产企业总结的数据来看，碳转化率均可提高约1％～2％，有效气成分可提高约2％，相应的比氧耗降低约7.9％，比煤耗降低约2.2％。多喷嘴对置式水煤浆气化技术粗煤气初步净化和渣水处理的配置，较好地解决了粗煤气带灰和设备管道结垢堵塞问题。采用复合床洗涤冷却技术液位平稳，减弱了粗煤气的带水带灰现象，通过在
GE水煤浆气化技术工艺烧嘴的探讨 为了在开车投料期间更好更迅速的工艺烧嘴，保证气化的投料成功以及平稳运行。文章对工艺烧嘴的管口方位的设置以及与工艺烧嘴所连接管道的设计中需要注意的地方做出了探讨和阐述。 标签：气化；工艺烧嘴；工艺 1 前言 我国是一个“富煤、贫油、少气”的国家，这样的能源特点决定了我国需要充分利用煤炭资源优势，大力发展现在煤化工。而煤气化装置是整个煤化工企业的一个核心装置。目前我国已投产和在建的气化炉多达近200台，而其中主要使用的德士古水煤浆加压气化技术。 水煤浆加压气化装置长周期安全运行对企业有着重要的意义，但是由于工艺烧嘴的使用寿命多在100天作用，最好的运行周期也仅仅只有140天。因此在生产过程中不可避免的要频繁更换烧嘴，因此烧嘴的更换速度特别对于企业的长周期平稳运行有重要的意义。 本文以某采用GE水煤浆加压气化技术的60万吨/年甲醇项目的为例，说明如何设置烧嘴管口方位以及周围管道布置以满足快速更换烧嘴的需要。 2 工艺烧嘴更换原理 在气化炉开车投料之前，需要用预热烧嘴替换工艺烧嘴对气化炉进行升温。当气化炉内温度达到1000～1200℃后，需要对气化炉烧嘴进行更换，首先将预热烧嘴卸下用其中设备吊出气化炉顶部，其次用起重设备将工艺烧嘴吊装入气化炉顶部后与气化炉顶部法兰安装，然后待工艺烧嘴安装完毕后开始连接相应的氧气、煤浆和烧嘴冷却水管道。在更换烧嘴的过程中，由于气化炉炉温温降非常快，因此更换烧嘴时间的必须尽量的短，如果气化炉炉温将至1000℃以下，则需要重新用预热烧嘴对气化炉经行升温。 3 工艺烧嘴管口方位的设置 工艺烧嘴共有5个管口，从上到下依次为中心氧气进口、水煤浆进口、外环氧进口、烧嘴冷却水进口和烧嘴冷却水出口。在更换烧嘴的时候，气化炉燃烧室的温度约为1000～1200℃，为了保护工艺烧嘴，在工艺烧嘴吊装、安装过程中需要用金属软管连接烧嘴冷却水系统，如图1。而工艺烧嘴本身只有1000kg，而所连接金属软管的重量相对与烧嘴本身，重量约为烧嘴的50%。而在吊装烧嘴为必须保证烧嘴左右平衡，因此必须将烧嘴冷却水进出口成180°对称布置。另外由于烧嘴冷却水盘管有一段是深入气化炉内（如图2）因此烧嘴的必须竖直向上抬起一段高度后才能左右移动，而烧嘴冷却水进口管口均连接有阀门，因此烧嘴
德士古水煤浆加压气化属于先进的第二代煤气化技术。炉型主要分为激冷型和废热锅炉型，国内引进的鲁南、渭河、上海焦化、淮南等几套德士古煤气化装置均采用激冷型气化炉。从厂家运行的实际情况来看，都存在着合成气偏流问题，现就此作简明介绍，仅供有关技术人员和操作人员参考。 1 工艺过程简述 德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是用高压煤浆泵将煤浆送入烧嘴，同时将来自空分的高压氧也送入烧嘴，氧走烧嘴的外环隙和中心管，煤浆走内环隙，二者一起由烧嘴喷入气化炉中，充分混合雾化，在1350～1400 ℃温度下进行气化反应，生成的高温合成气和熔融渣一起流经渣口，激冷环、下降管，进入激冷室的激冷水中。高温合成气和熔融渣与激冷水直接接触激冷，激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度，将熔融渣冷却后沉积，实现气渣分离。分离出的渣经破渣机，通过锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。激冷水是由激冷水泵从洗涤塔抽出，送入激冷环，并沿下降管内壁旋转均匀分布下流。激冷水在下降管内壁形成的水膜，不仅避免高温气流及熔渣与下降管内壁直接接触而保护下降管，同时也逐渐降低气体温度。在激冷水中激冷后的合成气沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升，出激冷室后，经文丘里洗涤器和洗涤 摘要：结合渭化德士古气化装置运行实际情况，从加强原料煤质量管理，选择适当的操作温度和抓好备炉工作等3方面论述了德士古气化炉稳定运行的要点。 关键词：德士古煤气化炉稳定运行要点 我厂德士古水煤浆气化装置是目前国内运行中压力等级最高的一套装置，它的长周期稳定运行，不仅可以使我集团公司的生产水平再上新台阶，同时也为我国的煤化工发展提供有益借鉴。结合我公司实际运行情况及本人多年操作经验，仅就德士古气化炉稳定运行的要点浅谈一下笔者的看法。 1. 加强原料煤的质量管理，提高煤浆浓度 为了进一步提高气化炉的生产能力，实现气化炉长周期，安全稳定运行，并达到高产、优质、低耗之目的。首先要加强煤的质量管理，固定碳、化学活性、机械强度、热稳定性、灰熔点等指标入厂前要严格把关，力求提高；尽量降低硫份、灰分等杂质的含量。把灰分的含量作为重点来抓，灰分应尽可能的低。同时做好煤浆的制备工作，稳定煤浆浓度，并尽可能的提高煤浆浓度。 1.1加强煤的质量管理 之所以将灰分作为重点，主要从以下几方面考虑：首先，灰分直接影响煤中的有效成分，进而影响煤气化的效率。实践证明，灰分增高1%，在入炉煤浆量同样情况下，生产能力下降约1.8%，这样将严重制约我装置的高负荷运行。 其次，灰分中以SiO2为主，依据我们厂多年的原料煤分析情况，灰分高时，煤中煤矸石就多，SiO2就高，这样导致煤灰中CaO+Fe2O3+MgO/SiO2+AL2O3比值降低，而该酸碱比直接与灰的粘度和灰熔点有关，每当灰分升高时，我们炉温被迫
水煤浆气化生产甲醇配套变换工艺与布置探讨 摘要近年来随着我国经济社会的发展，我国资源结构不平衡的状况越来越严重。再加上国际原油价格变化异常，对我国的能源安全造成一定的威胁。经过多年的研究实践，我国掌握了比较成熟的煤化工技术，能够将丰富煤炭资源进行煤化学加工处理来利用，其中应用比较广泛分就是利用水煤浆气化生产甲醇技术。在煤制甲醇的工艺中最重要的工序就是配套变换，通过配套变换能够优化煤气中氢气和一氧化碳的比例。这里对煤制甲醇的配套变换工艺以及相关设备的布置方案进行探讨。 关键词水煤浆气化；变换装置；工艺；设备布置 1 工艺流程概述及分析[1] 1.1 主工艺流程概述 变换工艺采用了部分耐硫变换流程：来自煤气化的粗煤气一部分经废热锅炉降温、分离冷凝液后进入变换炉参与变换反应，而另一部分粗煤气作为调节气，直接经过废热锅炉降温、分离冷凝液后与变换气混合，通过控制进变换炉和旁路的流量分配来满足甲醇合成对氢碳比的要求。分离出冷凝液的变换气经洗涤水洗掉变换气中的氨后送至低温甲醇洗工序。 1.2 工艺流程分析 一氧化碳变换反应为放热反应，反应热量大，为最大限度地回收热量和减小循环水的消耗、减少能耗，需根据系统余热来副产不同等级蒸汽以及预热锅炉给水、脱盐水等。变换单元采用一段绝热变换即可满足甲醇合成氢碳比的要求，变换核心反应设备并不复杂，但配套余热回收的各类换热器、废热锅炉则比较复杂，其设备数量占变换单元总设备数量的60%以上。这是水煤浆气化工艺生产甲醇配套变换单元的显著特点。 2 工艺设备布置特点 2.1 传统布置方案 针对本项目工藝流程特点，设备布置采用双系列对称布置，辅助公用工程采用单套共用。以单系列为例，简述传统变换布置方案。见图1。 单系列占地面积为60m×40m，北侧为钢结构框架区，包含管廊区和钢结构平台。管廊区为三层，宽10m，作为变换单元与外部的联系通道。钢结构平台层高为EL5.5m，宽9m，布置了部分换热器。也作为变换炉、洗氨塔的操作平台。南侧为地面区，布置有废热锅炉、水分离器。由地面生根的钢结构框架支撑消音器和放空筒。
煤气化(培训教材) 1 什么是煤气化？ 煤气化是指煤和焦碳等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应转化成气体产物和少量残渣的过程，气化剂可以是空气、富氧空气、水蒸汽、氧气或它们的混合气等物质。 2煤气化的种类有哪些？ 固定床流化床气流床 间歇制气连续制气 固态排渣液态排渣 3 什么是煤的灰熔点，T1,T2,T3各指什么？ 生产中测定燃料灰熔点时多将灰渣作为角锥状置于还原性气氛中加热可观测到与灰熔点有关的三个温度 变形温度T1----- 此时角锥尖峰变圆 软化温度T2-----角锥上部变形进而倒在试台上 熔融温度T3----- 灰渣成熔融状可沿试台流动 4 什么是高位发热量? 高位发热量是指1KG煤完全燃烧放出的全部热量 5 什么是低位发热量? 低位发热量是指高位发热量扣除燃烧过程中氢燃烧生成的水和燃料带的水分汽化的吸热量 6 煤中的水分可分为哪几类？ 煤中的水分按存在状态可以分为三类，（1）：表面水分，即煤表面的水分，在其周围有一蒸汽压力，约等于水的平衡蒸汽压力。（2）吸收水分，指存在于煤的微孔和缝隙中的水。（3）化合水分，指煤中某些矿物成分化学结构中的一部分水，这种水只能在高于煤的分解温度才能完全脱除。水分以符合M表示。 7什么是煤中的灰分？ 煤的灰分不是煤的一种固有性质，灰分指煤在规定条件下完全燃烧后的固体残留物。灰分以符合A表示。 8什么是煤中的挥发分？ 煤样在规定条件下隔绝空气加热一定时间，逸出的挥发物减去水分后得到的测量值，实际上是煤中的有机质受热分解析出的一部分气态和蒸汽产物，称之为挥发分。以符合V表示。 9 什么是煤中固定碳？ 煤中固定碳是从煤中除去水分，灰分和挥发分后的残留物。 10 什么是煤质分析中的基准与符号？ 在煤质分析中得到的煤质指标，根据不同需要可采用不同的基准来表示。“基”表示化
水煤浆加压气化装置的技术改进 郑宝祥程光旭国蓉(西安交通大学环境与化工学院，陕西西安,710049) 2005-01-16 水煤浆加压气化工艺是美国德士古公司在重油气化工艺的基础上开发的具有代表性的第2代气化技术。因其煤种适应性广，生产连续性强，热量回收合理，可以高压运行，单炉生产能力大，压缩功耗及能耗低，环境污染少等优点倍受世界各富煤国的青睐。 本文主要总结渭河煤化工集团有限责任公司水煤浆加压气化装置的运行状况及技术改进措施，研究和分析影响装置稳定运行的主要因素，对拟建、在建装置在工艺选择、工程设计、项目建设和操作运行都会有较好的借鉴作用。 1装置流程介绍 1.1 流程介绍 原煤经煤称重给料器送入磨煤机。助溶剂通过石灰石给料机、石灰石螺旋输送机送入磨机中，以改善煤浆中灰渣的流动性。添加剂经计量泵送入磨机，以改善煤浆的流动性。水经计量送入磨机中。这些物料在磨机中通过磨棒的研磨，再通过滚筒筛滤去大颗粒后，煤浆进入磨机出口槽，最后合格煤浆经磨机出口槽泵送入大煤浆槽。 煤浆槽中的煤浆经高压煤浆给料泵送入气化炉顶部的德士古烧嘴，空分工段来的高压氧经缓冲后进入烧嘴的中心管和外环隙。在炉膛的高温条件下，煤浆与氧气在气化炉燃烧室内发生部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2、H2O(汽)为主要成分的粗合成气。该合成气经激冷室冷却洗涤后，再经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，经碳洗塔下部(侵入式)、上部(冲击式塔盘)洗涤后，干净的工艺气送入变换工号。激冷室的粗渣经破渣机破碎后送入锁渣罐，锁渣罐卸压排出的渣经捞渣机送至汽车，拉出厂外，碳洗塔及激冷室排放的黑水送入灰水处理工号。 从气化炉和碳洗塔来的黑水进入高压闪蒸罐，高压闪蒸罐顶部气体送灰水加热器冷凝，底部分离出的固体和液体送入低压闪蒸罐。低压闪蒸罐顶部闪蒸气送往碳洗塔给料槽，底部排出的固体和液体送进真空闪蒸上塔。真空闪蒸上塔顶部闪蒸气去高位真空冷凝器，上塔底部的液体和夹带的固体进入下塔。真空闪蒸下塔顶部闪蒸气去低温真空冷凝器，底部的固体和液体经泵加压与絮凝剂混合后进入沉淀池。沉淀池顶部的清水循环使用，底部的灰浆送入框板式压滤机。 1.2 流程特点 1)选用棒磨机 在煤浆制备中，磨煤机分为球磨机和棒磨机两种。国内主要采用球磨机，但球磨机功率大，操作难，要经常加钢球。选用棒磨机，体积小，能耗低，处理量大，磨制的煤浆中超尺寸粒子较少，粒度分布合理，且操作方便。 2)四级闪蒸的灰水处理系统 四级闪蒸较两极闪蒸多了两级真空闪蒸，真空应达－51.7kPa。灰水中溶解气在此压力下基本上可以全部闪蒸出，降低了循环使用的灰水对管道及设备造成腐蚀的危险，而在其他的两级和三级正压闪蒸塔中，由于经闪蒸后的灰水温度高，所以循环回锁斗的灰水必须用换热器冷却降温，增加了换热器被堵而造成的维修工作。 3)采用框板式压滤机 在水煤浆加压气化工艺中，灰浆过滤采用两种类型的过滤机，一种是框板式压滤机，一种是转筒式压滤机。转筒式压滤机体积庞大而过滤面积小，且过滤程度不够充分，即滤饼湿含量高。框板式压滤机则构造简单，过滤面积大占地省，且过滤充分，滤饼湿含量较低。 4)6.5MPa气化 采用6.5MPa与低压(2.6，4.0MPa)比较，操作能力大幅增加。一台6.5MPa的气化炉产气量相当于4.0MPa的1.8倍。因此，在同样产气量下，它占地少，所用的系列少，备件少，操作维护工作量减少，操作人员减少。另外，整个系统设备体积减少，设备投资基本相当。
4.设备一览表 4.1静设备一览表 序号设备位号设备规格 1 气化炉 R1201 设计压力：7.15MPa 操作压力：6.5MPa 工作温度：气化室 1350℃激冷室252℃ 设计温度：气化室 1450℃激冷室260℃ 燃烧室：Φ3400×8815 激冷室：Φ3400×8405 总高：21548 mm燃烧室V=45.5 m3 筒体壁厚：102 mm 封头壁厚：60 mm 下椎体：110 mm 2 煤浆槽 V1106 外形尺寸：Φ8200×10000（T-T） 设计温度：100℃操作温度：50-80℃ 设计压力：满液操作压力：常压 总体高度：15120mm 容积：568 m3 介质：水煤浆内壁涂环氧煤沥青漆 外形尺寸：Φ3000×4500（T-T） 3 烧嘴冷却水槽 V1201 设计温度：80℃；操作温度：49℃设计压力：满液，操作压力：常压总体高度：5600mm，容积：33m3 介质：烧嘴冷却水（除盐水） 4 黑水过滤器 V1204 外形尺寸：Φ733×1775（T-T） 设计温度：280℃；操作温度：250℃ 设计压力：9.0MPa(G)，操作压力：7.2-8.1MPa(G) 总体高度：3147mm，容积：0.91m3，介质：激冷水（灰水 5 锁斗 V1206 外形尺寸：Φ2190×4900（T-T） 设计温度：290℃；操作温度：48-150℃ 设计压力：7.4MPa(G)，操作压力：6.68MPa(G) 总体高度：8180mm，容积：23.5m3；介质：渣水
6 混合器 X1303 外形尺寸：Φ360×3961（T-T） 设计温度：285℃操作温度：250℃ 设计压力：7.2MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 介质:黑水、水煤气 7 酸性气体分离 器 V1302 外形尺寸：Φ1600×3200（T-T） 设计温度：190℃操作温度：94℃ 设计压力：1.2MPa(G) 操作压力：0.78MPa(G) 总体高度：5345mm 容积：7.6 m3 介质:酸性气与冷凝液 8 低压闪蒸罐 V1303 外形尺寸：Φ2000×7000（T-T） 设计温度：162℃操作温度：139℃ 设计压力：0.5MPa(G) 操作压力：0.25MPa(G) 总体高度：10027mm 容积：25.1 m3 介质:黑水、闪蒸气 9 真空闪蒸罐 V1304 外形尺寸：Φ3400×8500（T-T） 设计温度：151℃；操作温度：79℃ 设计压力：0.4/-0.1MPa(G)，操作压力：-0.056MPa(G) 总体高度：12765mm，容积：93m3；介质：黑水、水蒸气 10 真空闪蒸分离 器 V1305 外形尺寸：Φ1800×2500（T-T） 设计温度：151℃操作温度：75℃ 设计压力：0.4/-0.1MPa(G) 操作压力：-0.056MPa(G) 总体高度：4689mm 容积：8m3 介质:冷凝液、闪蒸气 11 旋风分离器 V1315 外形尺寸：Φ2000×9600（T-T） 设计温度：280℃操作温度：250℃ 设计压力：7.2MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 总体高度：14735mm 容积：33.1m3 介质:冷凝液、水蒸气 12 洗涤塔 T1301 外形尺寸：Φ3400×21800（T-T） 设计温度：280℃操作温度：250℃ 设计压力：7.15MPa(G) 操作压力：6.4MPa(G) 总体高度：24050mm 容积：141m3 塔板数：5层泡罩