一第23卷第6期 洁净煤技术 Vol．23一No．6一一2017年 11月 Clean Coal Technology Nov.一 2017一 水煤浆气化黑灰水系统降硬研究 王晓雷,陈一权,仝胜录,霍卫东 (北京低碳清洁能源研究所,北京一102211) 摘一要:为了解决水煤浆气化黑灰水系统结垢二堵塞问题,对系统现状二机理进行分析,通过模拟计算二搭建小试装置进行试验研究,验证了NaOH +CO 2和Ca (OH )2+Na 2CO 3两种方案处理效果,核算药剂用量,为现场中试试验提供技术指导,寻找有效可行的改造措施三试验得出NaOH +CO 2二Ca (OH )2+Na 2CO 3两种药剂方案处理效果良好,均可将硬度降低到300mg /L 以下,均能满足灰水回用要求三NaOH +CO 2和Ca (OH )2+Na 2CO 3方案药剂费用分别为2．38二1．62元/t 三关键词:水煤浆;气化;黑灰水;降硬;中试试验 中图分类号:TQ546;X78一一一文献标志码:A一一一文章编号:1006-6772(2017)06-0113-05 Decrease of hardness of the coal water slurry gasification black ash water system WANG Xiaolei,CHEN Quan,TONG Shenglu,HUO Weidong (National Institute of Clean -and -Low -Carbon Energy ,Beijing 一102211,China ) Abstract :In order to solve the problem of scaling and clogging of coal water slurry gasification black ash water system,the present status and processing mechanism of system were analyzed,and studies were carried out by simulating and a lab -scale device experiment.The treatment effects of two schemes of NaOH +CO 2and Ca(OH)2+Na 2CO 3were verified,and the dosage of reagent was checked.The techni-cal guidance was provided for a field pilot test,and effective and feasible modification methods were found.The experimental results show that the two treatment schemes of NaOH +CO 2and Ca(OH)2+Na 2CO 3have good treatment effect.Two schemes both could reduce the hardness to less than 300mg /L.This can meet the requirements of ash water reuse.The costs of NaOH +CO 2and Ca (OH)2+Na 2CO 3schemes are 2．38and 1．62Yuan /t respectively. Key words :coal water slurry gasification;black ash water;reduce hardness;pilot test 收稿日期:2017-04-26;责任编辑:孙淑君一一DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.2017.06.021基金项目:神华科技创新资助项目(ST930014SH07) 作者简介:王晓雷(1978 ),女,内蒙古通辽人,硕士,从事节能环保技术及工业水处理研究工作三E -mail :wangxiaolei@https://www.doczj.com/doc/9e17331791.html, 引用格式:王晓雷,陈权,仝胜录,等.水煤浆气化黑灰水系统降硬研究[J].洁净煤技术,2017,23(6):113-117. WANG Xiaolei,CHEN Quan,TONG Shenglu,et al.Decrease of hardness of the coal water slurry gasification black ash water system[J].Clean Coal Technology,2017,23(6):113-117. 0一引一一言 煤炭是我国的主要能源,其产量和消费量长期占我国能源的70%左右三煤炭高效二清洁利用及转化技术对于提高我国能源利用效率二减轻能源匮乏压力二改善生态环境具有重要意义三近年来我国新型煤化工发展迅速,但项目都具有较大的耗水量和废水排放量,且大部分集中在煤炭资源丰富二水资源短缺的西部北部地区,导致这些地区生态环境恶化三处理好煤化工水资源短缺及污染排放问题是煤化工企业的重中之重三煤化工污水处理系统若要最大程 度的循环利用,处理后达标排放,取决于高效的水处理技术三煤气化技术是煤炭能源转化的基础,是煤化工最关键二最重要的工艺过程之一三其中,水煤浆加压气化工艺是美国德士古石油公司开发的,20世纪80年代投入工业化,后被GE 公司收购又称GE 水煤浆气化工艺,由于其具有技术成熟,碳转化率高,消耗低,运行稳定二可靠等优点,被广泛应用于煤化工厂,但水煤浆气化渣水处理系统普遍存在着结垢二堵塞问题[1-4]三王小玲等[1]在材质二管道设备布置方面提出优化措施,郑亚兰等[5]从煤种二部件的材料使用二工艺改进二操作管理等方面进行优化改 3 11
水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术 水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术一、概述 北京盈德清大科技有限责任公司是盈德气体集团有限公司与清华大学清华炉煤气化技术的发明人共同组建的合资公司，取得了清华大学的授权，独家经营清华炉煤气化技术，并与清华大学共同进行后续相关技术的研发和推广。 第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣—熔渣分级气化技术）大型工业装置已分别在大唐呼伦贝尔（18/30项目）、鄂尔多斯市金诚泰化工有限责任公司（一期60万吨甲醇装置）、山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行，运行至目前三套装置均运行稳定，专家鉴定认为“该技术优于国外同类技术，具有国际先进水平”。 第二代清华炉水煤浆水冷壁技术是气化炉的燃烧室采用水冷壁型，气化炉内件本身是一台膜式水冷壁，安装在整个气化炉承压外壳中。气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，达到“以渣抗渣”的效果。水冷壁清华炉煤气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。清华炉煤气化技术残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放；制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，对环境友好。第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了研发和设计意图。至2012年1月9日计划检修，创造了首次投料并安全、稳定、连续运行140天的煤化工行业奇迹。水冷壁清华炉气体成份与水煤浆耐火砖炉气体成份相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖，节约运行费用并提高单台气化炉的年运转率，为煤气化生产装置的“安稳长满优”运行创造了条件。 清华炉煤气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油、天然气替代项目。适用于合成氨、甲醇、煤制氢、煤制乙二醇、煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制芳烃、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。 清华炉煤气化技术为煤炭洁净化开发，利用丰富的“三高”煤资源走出了一条创新之路，第一代清华炉已有山西丰喜、山西焦化、内蒙金诚泰、大唐呼伦贝尔、惠生内蒙、江苏永鹏等多个生产厂家20余台气化炉建成运行或即将投运；第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术除山西丰喜运行外，已与石家庄盈鼎、潍坊盈德公司、克拉玛依盈德公司、中海石油天野化工有限公司、江苏德邦兴华化工科技有限公司、山东金诚化工科技有限公司、新疆天智辰业化工有限公司、河北正元化工集团公司、阳泉煤业（集团）有限责任公司、兴安盟乌兰泰安能源化工有限责任公司等十几家公司签约。目前，正在对在贵州水城矿业集团鑫晟煤化工有限公司和黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河分公司的水煤浆耐火砖炉进行水冷壁技术改造。这将为水煤浆水冷壁清华炉技术的推广、应用提供了更加广阔的发展前景。二、技术特点
GE水煤浆气化闪蒸系统运行维护 摘要：主要叙述了GE水煤浆气化装置黑水闪蒸系统在日常运行过程中物料的液位、压力、温度以及加药等操作对闪蒸系统稳定运行的几点看法。 关键词：气化炉；闪蒸；黑水 陕西长青能源化工有限公司60万吨/年甲醇项目其闪蒸系统，由高、低压闪 蒸和两级真空闪蒸组成，主要是将气化炉和洗涤塔排放的黑水进行浓缩，降低温度，回收热量和水份并将酸性气体完全解吸。而浓缩后的黑水进入沉降系统中分离，较干净的灰水溢流到灰水槽中重新返回系统利用，降低系统的水消耗。而高 浓度的黑水送往细渣过滤装置，压滤后产生的滤饼外送运走，滤液送入制浆系统 利用，处理能力360 m3/h。本文主要从操作维护方面对闪蒸系统稳定运行谈几点 看法。 1 .闪蒸系统操作压力要稳定 高压闪蒸、低压闪蒸及两级真空闪蒸系统的压力稳定直接影响到整个闪蒸系 统的稳定。高闪的压力决定低闪的负荷。而低压闪蒸压力如果高，闪真气温度就 会升高，直接导致灰水除氧器温度超温、超压，使高压灰水泵气蚀，造成水循环 波动，还会是除氧器补水困难。真空闪蒸的压力变化会是出真闪黑水的温度发生 变化。出真空闪蒸罐黑水温度过高，使絮凝剂失效或者活性降低，不利于黑水中 固体颗粒的沉降，造成沉降效果差，从而使灰水中悬浮物增加，使水系统在循环 时夹带大量的灰颗粒，引起设备、管道的结垢堵塞或者磨损。 从工作原理看，闪蒸系统的操作属于蒸发单元操作，在闪蒸过程中存在着汽 液两相平衡的问题。要尽可能多地蒸发出饱和水蒸汽和降低温度，就要尽快地把 闪蒸出来的水蒸汽移走，降低闪蒸罐液面上的气相压力，促进蒸发操作的进行。 具体可以从几个方面着手：（1）保证进闪蒸系统黑水量的稳定。（2）保证 换热器的冷凝效果及冷凝液排放管线的畅通。（3）保证闪蒸气换热器后面的压 力稳定，使闪蒸分离器的液位及时排出。（4）及时消除系统漏点，特别在减压 阀阀后的冲击堵板上再增加一层防冲击堵板，增加抗磨性，防止在系统运行时磨穿。（5）对闪蒸气换热器定期清理。（6）维持闪蒸系统的压力在规定的范围内，禁止系统超压。 2 .闪蒸罐的液位要稳定 气化炉和洗涤塔的黑水进入闪蒸罐以后，黑水被闪蒸罐黑水入口挡板折流后 下落，在下落过程中，黑水由于压力突然降低，黑水的温度远远高于操作压力下 的饱和蒸汽压的温度，黑水处于剧烈的沸腾状态，黑水中的水蒸汽迅速地蒸发出来。 如果闪蒸罐的液位过高，罐内液面上的分离空间就要减少，黑水下落的时间 就会缩短，由于分离空间的减少，会影响黑水中水蒸汽的蒸发，不利于闪蒸的操作。另一方面如果闪蒸罐的液位过高，闪蒸汽夹带的黑水量会增加，在闪蒸汽进 入换热器时，黑水会以液膜的形式覆盖在换热器管束的表面，由于液膜的传热阻 力很大，对换热器的换热效果影响较大，对闪蒸操作也十分不利。 3.气化炉操作温度要稳定 气化炉操作温度高，其所排黑水的细灰含量会大幅增加，温度升高，使闪真 系统的处理负荷和热负荷增高，最终导致整个气化系统水循环的热负荷提高，闪
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
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
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
水煤浆气化系统的优化研究 发表时间：2020-01-13T16:51:59.237Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：刘胜 [导读] 摘要：本文选择了某煤化工厂中的煤气化装置，在该装置中安装了1开1备两个气化炉，灰水系统共用。 神华新疆化工有限公司新疆乌鲁木齐 831400 摘要：本文选择了某煤化工厂中的煤气化装置，在该装置中安装了1开1备两个气化炉，灰水系统共用。同时，对煤气化装置例如水煤浆供料系统、高压燃煤泵以及洗涤塔系统进行优化，能够节省了约275万元。通常，氧气进料系统多用使用304升不锈钢，节省了约100万美元的投资。不难看出，通过水煤浆气化系统的优化，实现能源效率提高。 关键词：水煤；气化系统；优化研究 湿流床气化是一种通过喷嘴和气溶胶将煤或石油等固体碳氢化合物与气溶胶混合在一起，通过喷嘴和气溶胶以很快的速度间固体材料变为气体，实现雾化处理。在反应过程中，水煤浆和氧气被置入气化炉内，煤浆被迅速加热，其内部存在的水分被蒸发，碳残留物被气化。碳含量的提高可提高气化生产效率，减少设施的能源消耗，降低混合生产成本，从而充分满足水煤浆气化的需要，积极优化水煤浆气化系统，最终实现能源效率提高。 1.水煤浆 水煤浆是一种基于固态煤的基础上形成的一种液体燃料，以其效率高、流动性强、易于处理和储存的特点成为了许多燃料的首选。同时，水煤浆能够取代石油和天然气等燃料，直接在工厂中投入使用。此外，水煤浆在锅炉和工业窑中大量使用，研究表明，2吨的煤可以替代1吨燃料。 我国目前制备的水煤浆按制备水煤浆原料的性质约分为6种，如表1，水煤浆的主要技术指标如下：浓度，65%~70%；粘度，1000±200cP；磨煤最大颗粒粒径小于0.3mm，平均粒度，38～45μm；硫分< 0.5 %；灰分< 9.0 %；挥发分，28.02 %～34.53 %；发热量，18.84～19.26MJ/kg。 表1 水煤浆品质特性 2.水煤浆气化工艺流程 水煤浆气化工艺主要由三个工艺单元组成，即原材料研磨系统、气化和排渣处理系统以及合成气体净化系统和灰水处理系统[1]。 选取煤的过程中，需要在储没系统中进行选择。通常来讲，一选取对小于10mm的碎煤。在选煤结束后，需要对嫌弃的碎煤经过计量之后进入与一定数量的水混合的磨煤研磨机形成水煤浆。水煤浆颗粒均匀分布，约62%的水煤浆被泵入气化装置。此外，若想提高水煤浆的稳定性以及性能，需要在水煤浆气化过程中加入添加剂。 来自水煤浆制备单元浓度为～62%的浆液，通过煤浆的振动对大颗粒进行过滤处理。颗粒碳通过煤净化槽处理，将合格的磨煤贮库输送至燃煤泵和气化炉的燃烧口中。在外界的高压氧下，水煤浆被完全输送气化炉反应室。 在大约1350℃的气化压力下，煤浆和工艺氧的部分氧化作用产生了一种主要由CO与H2组成的粗合气体。该气体的成本主要由煤、氧、水蒸汽、二氧化碳和氢组成，其反应过程十分复杂，整个过程均在火焰中进行。粗合气体与液态炉渣一起进入高压冷藏室，利用约240℃的水将粗合气体冻结，液体炉渣被凝固并从气体中分离出来，然后通过炉渣排出系统将残渣与气体分离。此外，反应堆的大部分灰烬和少量未反应的碳从合成气中洗涤进入灰水中除去。炉渣的排放速率取决于颗粒的大小，粗渣在激冷室中沉积，通过炉渣罐系统与水一起定期沉淀在炉渣池中，由捞渣机捞出，装车外送，含细渣的水送入灰水处理。 3.水煤浆气化系统的优化 由于需要定期更换气化炉的炉灶。在灰水处理系统中，还需要设置其他气化炉，它们共用一个灰水处理系统。氧气从两个方向进入气溶胶喷射装置的区域。氧气管道分为两股，一股为环氧、另一股为中心氧。氧气管道材料通常为Inconel材料，费用昂贵。煤浆从煤浆槽出来后，通过2台高压煤浆泵送入不同的气化炉。通过在技术设计过程中优化了水煤浆的气化系统，以提高企业的利润。 2.1添加操作的优化 水煤浆添加剂的主要功能是将煤灰散布到水中，形成流动、均匀和稳定的浆体。当添加剂的含量太低时，添加剂的成分在碳颗粒的表面上不能适当发挥作用，因此很难很好地扩散和稳定。当添加剂的含量太高时，添加剂会在碳颗粒的表面饱和，添加剂的分子开始向水煤浆流动，大大降低了屏障的稳定性，对水煤浆的气化产生了负面影响。为保证煤浆的稳定性，通过成浆性测试确定成浆浓度所需的最佳添加剂添加率，可以为生产现场制备浓度高、流动性好、稳定性高的气化用水煤浆提供技术依据[2]。
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