一.工艺流程说明.docVIP

水煤浆加压造气工艺仿真软件 操 作 手 册 北京东方仿真软件技术有限公司 2009年1月  一、背景 在今后相当长一段时期内，煤炭仍是我国最主要的一次能源。目前我国中、小型氮肥厂以煤为原料的占80%，且基本采用山西晋东南无烟块煤，长距离运输限制了发展，改变煤气化原料，利用单地煤气化，具有十分重要的意义。为此，水煤浆加压气化法，是近年来国际上新开发的最成功的煤气化方法，不仅可以使用储量丰富的烟煤，而且生产效率高，因而发展速度较快。 水煤浆加压气化法的是生产过程是将原料煤制成可以流动的水煤浆， 用泵加压后喷入气化炉内，在高温下与氧气进行气化反应，生成（H2+CO）含量大于75%的水煤气。高温煤气与熔融态煤渣，由气化炉下部排出，降温后煤气与灰渣分离，煤气经过经进一步除尘后，送到后工序。该法的优点是原料煤种适应性强，碳软化率高，能耗低，生产强度大，污染少，排渣方便。 二 生产工艺及流程 （一）水煤浆制备工艺流程 水煤浆制备的任务是为气化过程提供符合质量要求的水煤浆，工艺流程如下图1-1所示。煤料斗中的原料煤，经称量给煤机加入磨煤机中。向磨煤机中加入软水，煤在磨煤机中与水混合，被湿磨成高浓度的水煤浆。为了降低水煤浆的粘度，提高稳定性，需要加入添加剂。磨煤机制备好的水煤浆，经过滤除去大颗粒料粒，流入磨煤机出口槽，再经磨煤机出口槽泵，送到气化炉。磨煤机出口槽设有搅拌器。 1-1水煤浆制备 （二）水煤浆加压气化工艺流程 根据气化炉出口高温水煤气废热回收方式的不同，水煤浆气化的工艺流程可分为急冷式、废热锅炉式及混合式三种。急冷流程是高温水煤气与大量冷却水直接接触，水煤气被急速冷却，并除去大部分煤渣。同时水迅速蒸发进入气相，煤气中的水蒸气含量达到饱和状态。对于要求将煤气中一氧化碳全部变换为氢气的合成氨厂，适宜采用急冷流程，这样在急冷室可以得到变换过程所需的水蒸气。本软件采用急冷式冷却。 水煤浆气化急冷简略流程如下图2-1、2-2、2-3所示。浓度为65%左右的水煤浆，经过振动筛出去机械杂质，进入煤浆槽，用煤浆泵加压后送到德士古喷嘴。由空分来的高压氧气，经氧缓冲罐，通过喷嘴，对水煤浆进行雾化后进入气化炉。氧煤比是影响气化炉操作的重要因素之一，通过自动控制系统控制。气化炉是一种衬有耐火材料的压力容器，由反应室和直接连在反应室底部的急冷室组成。 水煤浆和氧气喷入反应室后，在压力为6.5MPa左右，温度为1300-1500℃的条件下，迅速完成气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主的水煤气。气化反应温度高于煤灰熔点，以便实现液态排渣。为了保护喷嘴免受高温损坏，设置有喷嘴冷却水系统，如图2-4所示。 离开反应室的高温水煤气进入急冷室，用由碳洗涤塔直接进行急速冷却，温度降到210-260℃，同时急冷水大量蒸发，水煤气被水蒸气饱和，以满足一氧化碳变换的需要。气化反应过程产生的大部分煤灰及少量未反应的碳，以灰渣的形式从生成物中除去。根据粒度大小的不同，灰渣以两种方式排出，粗渣在急冷室中沉淀，通过水封锁渣罐，定期与水一同排出。细渣以黑水的形式从急冷室中连续排出。设备带有锁渣罐循环泵的渣罐循环系统，有利于将煤渣排入锁渣罐。 离开气化炉的水煤气，依次通过文丘里洗涤器及洗涤塔，用灰处理工段送来的灰水及变换工段的工艺冷凝液进行洗涤，彻底除去煤气中的细末及未反应的碳粒。净化后的水煤气离开洗涤塔，送到一氧化碳变换工序。为了保证气化炉的安全操作，设置压力为7.6MPa的高压氮气系统。 2-1煤浆给料 2-2氧气给料 2-3气化炉造气 2-4烧嘴冷却系统 （三）灰处理工艺流程 灰处理的任务是将气化过程送来的灰渣与黑水进行分离，回收的工艺水循环使用，灰渣及细灰作为废料，送出工段。 灰处理工艺流程如下图3-1所示，从气化炉锁渣罐与水一起排除的粗渣，进入渣池。经链式输送机及皮带输送机，送入渣斗，排出厂区，渣池中分离出来的含有细灰的水，用渣池泵送到沉淀池，进一步进行分离。 由气化工段急冷室排出的含细灰的黑水，经减压阀进入高压闪蒸罐，高温液体在罐内突然降压膨胀，闪蒸出水蒸气及二氧化碳、硫化氢等气体。闪蒸气经灰水加热器降温后，水蒸气冷凝成水，在高压闪蒸分离器中分离出来，送到洗涤塔给料槽。分离出来的二氧化碳、硫化氢等气体，送到变换工段的ABC汽提塔中,如图3-2所示。 黑水经高压闪蒸后固体含量有所增高，然后送到低压灰浆闪蒸罐，进行第二级减压膨胀，闪蒸气进入洗涤塔给料槽，其中的水蒸气冷凝，不凝气体分离后排入大气。黑水被进一步浓缩后，送到真空闪蒸罐中，在负压下闪蒸出酸性气体及水蒸气,如图3-3所示。 从真空闪蒸罐底部排出的黑水，含固体量约为1%，用沉淀给料泵送到沉淀池。为了加快固体粒子在沉淀池中的重力沉降速度