煤化工工藝(主編陳啟文-化工版)煤炭氣化10

1、二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化3. 工藝流程 水煤漿加壓氣化的工藝流程按熱回收方式不同，可分為急冷流程和廢熱鍋爐流程，目前國(guó)內(nèi)以急冷流程為主，水煤漿加壓急冷流程分為水煤漿制備、水煤漿氣化和灰處理三部分。（1）水煤漿制備工藝流程 水煤漿制備的任務(wù)是為氣化過(guò)程提供符合質(zhì)量要求的水煤漿，工藝流程如圖7-16所示。 圖7-16 水煤漿制備工藝流程1-煤料斗；2-稱量給料器；3-氫氧化鈉貯槽；4-氫氧化鈉泵；5-石灰貯斗；6-石灰給料輸送機(jī)；7-添加劑槽；8-添加劑泵；9-磨煤機(jī)；10-磨煤機(jī)出口槽；11-米磨煤機(jī)出口槽泵 二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 煤料斗1中的原料煤，經(jīng)稱量給料器2加

2、入磨煤機(jī)中。同時(shí)按比例向磨煤機(jī)中加入一定量的軟水，用添加劑泵8將一定量的添加劑也加到磨煤機(jī)內(nèi)，煤在磨煤機(jī)內(nèi)與水、添加劑混合，被濕磨成高濃度的水煤漿。加入添加劑目的是降低水煤漿的粘度，提高水煤漿穩(wěn)定性。來(lái)自氫氧化鈉槽3中的氫氧化鈉溶液，用泵加到磨煤機(jī)，將水煤漿的pH值調(diào)節(jié)到78。石灰由貯斗5經(jīng)給料輸送機(jī)6，送入磨煤機(jī)。加入助熔劑石灰目的是降低煤的灰熔點(diǎn)。磨煤機(jī)制備好的水煤漿，經(jīng)過(guò)濾除去大顆粒料粒，流入磨煤機(jī)出口槽10，再經(jīng)磨煤機(jī)出口槽泵11，送到氣化爐。磨煤機(jī)出口槽設(shè)有攪拌器。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 采用水煤漿加壓氣化的大型氨廠，磨煤機(jī)多數(shù)采用棒磨機(jī)，它具有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的臥式外筒，內(nèi)

3、裝有許多小短棒。當(dāng)外簡(jiǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原料煤等物料，在小棒的沖擊和相互摩擦作用下，磨成水煤漿。磨煤機(jī)也可采用球磨機(jī)。 二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化（2）水煤漿氣化工藝流程 水煤漿氣化爐又兩種形式，即直接激冷式的氣化爐和裝有煤氣冷卻器的氣化爐，在這兩個(gè)方案中氣化爐結(jié)構(gòu)則是完全相同的。 激冷式氣化爐與裝有煤氣冷卻器的氣化爐的主要差別在于：對(duì)高溫粗煤氣所含的顯熱的回收利用這一點(diǎn)上。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 在激冷式氣化爐中，溫度高達(dá)1370的粗煤氣在激冷室中用水噴淋，激冷到200260，進(jìn)而去除灰和脫硫。顯然，在激冷過(guò)程中會(huì)使粗煤氣損失掉一部分物理顯熱，它大約等于低位發(fā)熱量的10%。二、

4、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 裝有煤氣冷卻器的氣化爐又稱為全熱能回收式氣化爐，它通過(guò)輻射冷卻器和對(duì)流冷卻器，可以把粗煤氣的溫度從1370降到400左右；借以加熱鍋爐的給水，使之產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣，供蒸汽輪機(jī)使用。這樣，就能提高熱煤氣的效率。從能量有效利用的觀點(diǎn)來(lái)看，這種方案是合理的，但是由于輻射冷卻器和對(duì)流冷卻器的尺寸很龐大，價(jià)格又昂貴會(huì)增加投資費(fèi)用。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 對(duì)于煤價(jià)較低的地區(qū)來(lái)說(shuō)，可以考慮選用激冷式氣化爐，以便利用初投資費(fèi)低的優(yōu)點(diǎn)來(lái)降低IGCC的發(fā)電成本。對(duì)于煤價(jià)較高的地區(qū)，則宜選用裝有煤氣冷卻器的氣化爐。目前國(guó)內(nèi)多采用激冷式氣化爐。 與氣化爐形式相對(duì)應(yīng)，

5、水煤漿氣化工藝流程也有兩種形式，即激冷式工藝流程和煤氣冷卻器式工藝流程。本節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)激冷式工藝流程。水煤漿氣化急冷流程如圖7-17所示。圖7-17 水煤漿氣化急冷工藝流程1-煤漿振動(dòng)篩；2-煤漿槽；3-煤漿泵；4-氧氣緩沖罐；5-噴嘴；6-氣化爐；7-文丘里洗滌器；8-洗滌塔；9-激冷水泵；10-鎖渣閥；11-鎖渣罐二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 濃度為65左右的水煤漿，經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩1除去機(jī)械雜質(zhì)，進(jìn)入煤漿槽2，用煤漿泵3加壓后送到德士古噴嘴5。由空分來(lái)的高壓氧氣，經(jīng)氧緩沖罐4，通過(guò)噴嘴5，對(duì)水煤漿進(jìn)行霧化后進(jìn)入氣化爐6。氧煤比，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制。 水煤漿和氧氣噴入反應(yīng)室后，在較高壓力

6、下（根據(jù)生產(chǎn)的需要在39MPa范圍內(nèi)選擇）、溫度為13001500的條件下，迅速完成氣化反應(yīng)，生成以氫和一氧化碳為主的水煤氣。氣化反應(yīng)溫度高于煤灰熔點(diǎn)，以便實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣。為了保護(hù)噴嘴免受高溫?fù)p壞，設(shè)置有噴嘴冷卻水系統(tǒng)。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 離開(kāi)反應(yīng)室的高溫水煤氣進(jìn)入急冷室，用由洗滌塔8來(lái)的水直接進(jìn)行急速冷卻，溫度降到210260，同時(shí)急冷水大量蒸發(fā)，水煤氣被水蒸氣所飽和。氣化反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的大部分煤灰及少量未反應(yīng)的碳，以灰渣的形式從生成氣中除去。根據(jù)粒度大小不同，灰渣以兩種方式排出，粗渣在急冷室中沉積，通過(guò)水封鎖渣罐11，定期與水渣一同排出。細(xì)渣以黑水的形式從急冷室連續(xù)排出。排渣

7、系統(tǒng)設(shè)置帶有鎖渣罐循環(huán)泵的渣罐循環(huán)系統(tǒng)，有利于將煤渣排入鎖渣罐。 二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 離開(kāi)氣化爐急冷室的水煤氣，依次通過(guò)文丘里洗滌器7及洗滌塔8，用灰處理工段送來(lái)的灰水及變換工段的工藝?yán)淠哼M(jìn)行洗滌，徹底除去煤氣中的細(xì)灰及未反應(yīng)的碳粒。凈化后的水煤氣，離開(kāi)洗滌塔，送到一氧化碳變換工序。 （3）灰處理工藝流程 灰處理的任務(wù)是將氣化過(guò)程送來(lái)的灰渣和黑水進(jìn)行分離，回收的工藝水循環(huán)使用，灰渣及細(xì)灰做為廢料，送出工段?；姨幚砉に嚵鞒倘鐖D7-18所示。 圖7-18 灰處理工藝流程1-渣池；2-輸送機(jī)；3-渣斗；4-渣池泵；5-高壓閃蒸罐；6-灰水加熱器；7-分離器；8-低壓閃蒸罐；9-真

8、空閃蒸罐；10-沉淀給料泵；11-洗滌塔給料槽；12-洗滌塔給料泵； 圖7-18 灰處理工藝流程15-灰水泵；16-沉淀池底泵；17-過(guò)濾給料槽； 18-過(guò)濾給料泵；19-壓濾機(jī)二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 從氣化爐鎖渣罐與水一起排出的粗渣，進(jìn)入渣池1，經(jīng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)及皮帶輸送機(jī)2，送入渣斗3，排出廠區(qū)，渣池中分離出來(lái)的含有細(xì)灰的水，用渣池泵4輸送到沉淀池，進(jìn)一步進(jìn)行分離。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 由氣化工段急冷室排出的含細(xì)灰的黑水，經(jīng)減壓閥進(jìn)入高壓閃蒸罐5，高溫液體在罐內(nèi)突然降壓膨脹，閃蒸出水蒸氣及二氧化碳、硫化氫等氣體。閃蒸氣經(jīng)灰水加熱器6降溫后，水蒸氣冷凝成水，在高壓閃

9、蒸氣分離器7中分離出來(lái)，送到洗滌塔給料槽11。分離出來(lái)的二氧化碳、硫化氫等氣體，送到變換工段的汽提塔中。 黑水經(jīng)高壓閃蒸后固體含量有所增高，然后送到低壓灰漿閃蒸罐8，進(jìn)行第二級(jí)減壓膨脹，閃蒸氣進(jìn)入洗滌塔給料槽11，其中的水蒸氣冷凝，不凝氣體分離后排入大氣。黑水被進(jìn)一步濃縮后，送到真空閃蒸罐9中，在負(fù)壓下閃蒸出酸性氣體及水蒸氣。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 從真空閃蒸罐9底部排出的黑水，含固體量約1，用沉淀給料泵10送到沉淀池13。為了加快固體粒子在沉淀池中的重力沉降速度，從絮凝劑管式混合器前，加入陰、陽(yáng)離子絮凝劑。黑水中的固體物質(zhì)幾乎全部沉降在沉淀池底部，沉降物含固體量2030，用沉淀

10、池底部泵16送到過(guò)濾給料槽17，再用過(guò)濾給粒泵18送到壓濾機(jī)19，濾渣做為廢料排出廠區(qū)，濾液又返回沉淀池。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 在沉淀池內(nèi)澄清后的灰水，溢流進(jìn)入立式灰水槽14，大部分用灰水泵15送到洗滌塔給料槽11。在去洗滌塔給料槽的灰水管線上，加入適量的分散劑，避免灰水在下游管線及換熱器中，沉積出固體。從洗滌塔給料槽11出來(lái)的灰水，用洗滌塔給料泵12輸送到灰水加熱器，加熱后作為洗滌用水，送入碳洗滌塔。一部分灰分循環(huán)進(jìn)入渣池。另一部分灰水作為廢水，送到廢水處理工段，防止有害物質(zhì)在系統(tǒng)中積累。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化（4）水煤漿氣化工藝的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾方面。 煤漿制

11、備技術(shù) 在水煤漿中加入添加劑以降低煤漿的黏度，使其易于輸送和使煤漿中水在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不析出。根據(jù)煤種類別，確定水煤漿的各種粒度分布比例來(lái)提高煤漿的含固量，達(dá)到不易析水又能輸送的最佳含固量值。一般情況，在同等條件下的褐煤、煙煤、貧煤、無(wú)煙煤制漿濃度依次增大。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 煤漿輸送技術(shù) 由于煤漿黏度大(10003000mPas)且含有大量固體顆粒，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備部件磨損很快，因此煤漿的輸送多選用隔膜柱塞泵。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 燒嘴技術(shù) Texaco公司多年研究開(kāi)發(fā)了三流道結(jié)構(gòu)的燒嘴，開(kāi)發(fā)了耐溫、耐磨的制造燒嘴材料。 耐火磚技術(shù) 水煤漿氣化爐內(nèi)襯耐火磚，不但需耐高溫而且要求能抵抗煤灰熔渣(SiO2、A12O3、CaO、MgO等)的侵蝕。目前水煤漿氣化爐、火面耐火磚，采用以氧化鉻為主添加少量氧化鎂或氧化鋯的耐火材料。耐火磚的砌筑設(shè)計(jì)，既要保證高溫氣體不能串到爐壁引起氣化爐壁超溫，又要便于局部更換。二、水煤漿加壓氣化二、水煤漿加壓氣化 激冷室降溫除塵技術(shù) 由于氣化爐是在較高壓力下操作，為使高溫的合成氣迅速