煤浆气化工艺14-9-22

1煤浆气化工艺目录一、工艺流程简介...............................................11.1工艺原理.............................................11.2装置流程说明.........................................2二、设备列表...................................................5三、主要设备工艺参数及联锁报警.................................83.1主要设备工艺参数.....................................83.2气化炉联锁与报警....................................12六、主要操作画面..............................................166.1DCS画面.............................................166.2现场画面............................................196.3其他画面............................................231一、工艺流程简介1.1工艺原理1.1.1制浆原理煤制备高浓度水煤浆工艺是针对原料煤的磨矿特性和水煤浆产品质量要求，采用“分级研磨”的方法，能够使煤浆获得较宽的粒度分布，从而明显改善煤浆中煤颗粒的堆积效率，进而提高煤浆的重量浓度。从界区外的煤预处理工段来的碎煤加入料斗中，煤斗中的煤经过煤称重给料机送入粗磨煤机。来自废浆槽的水通过磨机给水泵和细磨机给水泵送入到粗磨机和细磨机前稀释搅拌桶。所用冲洗水直接来自生产水总管，本工艺包不考虑其储存或输送。添加剂从添加剂槽中通过添加剂泵送到粗磨煤机中。在磨煤机上装有控制水煤浆PH值和调节水煤浆粘度的添加剂管线。经过细浆制备系统后的细浆通过泵计量输送至粗磨煤机。破碎后的煤、细浆、添加剂与水一同按照设定的量加入到粗磨机入口中，经过粗磨机磨矿制备后的为水煤浆产品，然后进入设在磨机出口的滚筒筛，滤去较大的颗粒，筛下的水煤浆进入磨煤机出料槽，由搅拌槽自流入高剪切处理桶，经过剪切处理后的煤浆质量得到较大改善。高剪切后的大部分煤浆泵送煤浆储存槽，以便后续气化用；少部分煤浆泵送至细磨机粗浆槽，并加入一定比例的水进行稀释搅拌，配置成浓度约为40％的煤浆，然后由泵送至细磨机进行磨矿，细磨机磨制后的煤浆自流入旋振筛，除去大颗粒后的细浆用泵送入粗磨机。制浆单元的水煤浆制备工艺是以褐煤为原料，采用分级研磨方法通过粗、细磨机上制备出气化水煤浆。1.1.2气化工艺原理为53.4%的水煤浆与空分来的5.5MPa、纯度为99.6%纯氧经喷嘴充分混合后进行部分氧化反应。气化炉内的气化过程包括：干燥（水煤浆中的水气化）、热解以及由热解生成的碳与气化剂反应三个阶段。主要是碳与气化剂O2之间的反应。1）裂解区和挥发分燃烧区：当煤粒喷入炉内高温区域将被迅速加热，并释放出挥发物，挥发产物数量与煤粒大小，升温速度有关，裂解产生的挥发物迅速与氧气发生反应，因为这一区域的氧浓度高，所以挥发物的燃烧是完全的，同时产生大量的热量。2）燃烧—气化区：在这一区域内，脱去挥发物的煤焦，一方面与残余的氧反应(产物是CO和CO2的混合物)，另一方面煤焦与H2O(g)和CO2反应生成CO和H2，产物CO和H2又可在气相中与残余的氧反应，产生更多的热量。3）气化区：燃烧物进入气化区后，发生下列反应：煤焦和CO2反应，煤焦和H2O(g)的反应，甲烷转化反应和水煤浆转化反应，简单的综合反应如下：2CnHm+n/2O2→nCO+m/2H2CnHm+nH2O→nCO+(n+m/2)H2CH4→C+2H2CnHm+(n+m/4)O2→nCO2+m/2H2OC+CO2→2COCH4+H2O→CO+3H2CO+H2O→CO2+H2上述反应产物主要为CO+H2(一般在74％以上)和少量的H2O(g)及CO2、H2S等。以上反应因煤浆浓度不同气体成份也不相同，在相同的反应条件下煤浆浓度越高，一氧化碳加氢的浓度越高。其主要原因是因为水煤浆中的水在气化反应过程要消耗大量的热，这部分热量要靠煤完全燃烧来维持，所以二氧化碳浓度相对要高。一般CO+CO2=66%。1.2装置流程说明1.2.1制浆系统由煤贮运系统来的小于6mm的碎煤进入煤仓（V101）后，经带式称重给料器（W101A）称量送入磨煤机（M101)。粉末状的添加剂由人工送至添加剂地下池(V103)中溶解成一定浓度的水溶液，由添加剂地下池储料泵(P103)送至添加剂槽(V102)中贮存，并由添加剂给料泵(P102A)送至磨煤机(M101)中。添加剂槽(V102)可以贮存若干天的添加剂供使用。在添加剂槽(V102)底部设有蒸汽盘管,在冬季维持添加剂温度在20--30℃，以防止冻结。废水、冷凝液、和灰水送入磨机集水槽(V104)，正常用灰水来控制研磨水槽液位，用灰水不能维持磨机集水槽(V104)液位时，才用新鲜水来补充。工艺水由磨煤机给水泵(P104A)3加压经磨机给水阀FV1004来控制送至磨煤机(M101)。煤、工艺水和添加剂一同送入磨煤机（M101）中研磨成一定粒度分布的浓度约为53.4%的合格水煤浆。水煤浆经滚筒筛（S102A）滤去3mm以上的大颗粒后溢流至磨煤机出料槽(V101)中，由磨煤机出料槽泵（P101）送至煤浆槽（V201）。磨煤机出料槽(V101)和煤浆槽（V201）均设有搅拌器(M102A、M201A)，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。1.2.2气化炉系统来自煤浆槽（V201）浓度为53.4%的水煤浆，由高压煤浆泵（P201）加压，投料前经煤浆循环阀(XXV2001A)循环至煤浆槽（V201）。投料后经煤浆切断阀(XXV2002A、2003A)送至主烧嘴的环隙。空分装置送来的纯度为99.6%的氧气，由FV2007A控制氧气压力为5.5～5.8MPa，在准备投料前打开氧气手动阀，由氧气调节阀(FV2007A)控制氧气流量（FIA2007A），经氧气放空阀(XXV2007A)送至氧气消音器(N201A)放空。投料后由氧气调节阀(FV2007A)控制氧气流量经氧气上、下游切断阀(XXV2005A、XXV2006A)分别送入主烧嘴的中心管、外环隙。水煤浆和氧气在工艺烧嘴(Z201A)中充分混合雾化后进入气化炉（R201）的燃烧室中，在约4.0MPa、1200℃条件下进行气化反应。生成以CO和H2为有效成份的粗煤气。粗煤气和熔融态灰渣一起向下，经过均匀分布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷室的水浴中。大部分的熔渣经冷却固化后，落入激冷室底部。粗煤气从下降管和导气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔(T201)。在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲洗，以防止灰渣在出口管累积堵塞。由冷凝液冲洗水调节阀（FV2022A）控制冲洗水量为23m3/h。激冷水经激冷水过滤器(S201A、B)滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。激冷室底部黑水，经黑水排放阀（FV2014A）送入黑水处理系统，激冷室液位控制在60--65%。在开车期间，黑水经黑水开工排放阀（LV2001A）排向沉降槽V309。在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器(J201A)排入大气。开工抽引器底部通入低压蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，气化炉配备了预热烧嘴(Z201A)。1.2.3粗煤气洗涤系统从激冷室出来的粗煤气与激冷水泵(P203A、B)送出的激冷水充分混合，使粗煤气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔(T201)内能快速除去。水蒸汽和粗煤气的混合物进入洗涤塔(T201)，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与粗煤气分离。上升的粗煤气沿下降管和导气管的环隙向上穿过四块冲击式塔板，与冷凝液循环泵(P401A)送来的冷凝液逆向接触，洗涤掉剩余的固体颗粒。粗煤气在洗涤塔顶部经过丝网除沫器，除去夹带气体中的雾沫，然后离开洗涤塔(T201)进入变换工序。粗煤气水气比控制在1.4～1.6之间，含尘量小于1mg/Nm3。在洗涤塔（T201）出口管线上设有在线分析仪，分析合成气中CH4、O2、CO、CO2、H2等含量。在开车期间，粗煤气经背压前阀（HV2002A）和背压阀（PV2013A）排放至开工火炬来控制系统压力（PIRCA2013A）在3.74MPa。火炬管线连续通入LN使火炬管线保持微正压。4当洗涤塔（T201）出口粗煤气压力温度正常后，经压力平衡阀（即HV2004A的旁路阀）使气化工序和变换工序压力平衡，缓慢打开粗煤气手动控制阀（HV2004A）向变换工序送粗煤气。洗涤塔（T201）底部黑水经黑水排放阀（FV2011A）排入高压闪蒸罐（D301）处理。除氧器（D305）的灰水由高压灰水泵（P304A）加压后进入洗涤塔（T201），由洗涤塔的液位控制阀（LV2008A）控制洗涤塔的液位（LICA2008A）在60%。工艺冷凝液缓冲罐（D406）的冷凝液由工艺冷凝液循环泵（P401A）加压后经洗涤塔补水控制阀（FV2017A）控制塔板上补水流量，另外当工艺冷凝液缓冲罐液位（LICA4017）高时，由洗涤塔塔板下补水阀（FV2016A）来降低工艺冷凝液缓冲罐液位（LICA4017）。当除氧器的液位（LIC3008）低时，由除氧器的补水阀（LV3008）来补充工业水（PW2），用除氧器压力调节阀（PV3005）控制低压蒸汽量从而控制除氧器的压力（PIC3005）。从洗涤塔（T201）中下部抽取的灰水，由激冷水泵（P203A、B）加压作为激冷水和进入洗涤塔（T201）的洗涤水。1.2.4烧嘴冷却水系统气化炉烧嘴（Z201A）在1200℃的高温下工作，为了保护烧嘴，在烧嘴上设置了冷却水盘管和头部水夹套，防止高温损坏烧嘴。脱盐水（DNW）经烧嘴冷却水槽（V202）的液位调节阀（LV2012）控制烧嘴冷却水槽的液位（LICA2012）为80%，烧嘴冷却水槽的水经烧嘴冷却水泵（P202A）加压后，送至烧嘴冷却水冷却器（E201）用循环水冷却后，去烧嘴。烧嘴经烧嘴冷却水进口切断阀（XXV2018A）送入烧嘴冷却水盘管，出烧嘴冷却水盘管的冷却水经出口切断阀（XXV02019A）进入烧嘴冷却水分离罐（V203）。分离掉气体后的冷却水靠重力流入烧嘴冷却水槽（V202）。烧嘴冷却水分离罐（V203）通入低压氮气（LPN），作为CO分析的载气，由放空管排入大气。在放空管上安装CO监测器（AIRA2012A），通过监测CO含量来判断烧嘴是否被烧穿，正常CO含量为0ppm。烧嘴冷却水系统设置了一套单独的联锁系统，在判断烧嘴头部水夹套和冷却水盘管泄漏的情况下，气化炉应立即停车，以保护烧嘴不受损坏。烧嘴冷却水泵（P202A）设置了自启动功能，当出口压力低（PIA2030）则备用泵自启动。如果备用泵启动后仍不能满足要求，事故冷却水槽（D203）的事故阀（XV2017）打开向烧嘴提供烧嘴冷却水。1.2.5锁斗系统激冷室底部的渣和水，在收渣阶段经锁斗收渣阀（XXV2008A）、锁斗安全阀（XXV2009A）进入锁斗（D201）。锁斗安全阀（XXV2009A）处于常开状态，仅当由激冷室液位低低（LI2002/03/04A）引起的气化炉停车，锁斗安全阀（XXV2009A）才关闭。锁斗循环泵（P204A、B）从锁斗顶部抽取相对洁净的水送回激冷室底部，帮助将渣冲入锁斗。锁斗循环分为泄压、清洗、排渣、充压、收渣五个阶段，由锁斗程序自动控制。循环时间一般为30分钟（是否应该此时间），可以根据具体情况设定。锁斗程序启动后，锁斗泄压阀（XV2015A）打开，开始泄压，锁斗内压力泄至渣池（V310）。泄压后，泄压管线清洗阀（XV2016A