【正文】 V 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 概述 項(xiàng)目概述 第 一 部 分 基 礎(chǔ) 信 息 第一部分 基礎(chǔ)信息 大 唐 呼 倫 貝 爾 1830 化 肥 項(xiàng) 目 大唐呼倫貝爾化肥有限公司由中國(guó)大唐集團(tuán)公司于 2020 年在呼倫貝 爾市投資成立，公司以呼倫貝爾市富集的煤炭資源為基礎(chǔ)，是圍繞煤炭開(kāi) 發(fā) 項(xiàng) 目 的 企 業(yè) 。根據(jù)本工藝包提供的信息，有資質(zhì)的設(shè)計(jì)公司能夠完成項(xiàng)目的詳 細(xì)工程設(shè)計(jì)。 來(lái)自研磨水槽的水通過(guò)研磨水泵送到磨煤機(jī)。 在磨煤機(jī)中，煤、水和各種添加劑一同磨制成濃度大約為 60%的水煤 漿，通過(guò)磨煤機(jī)出口的滾筒篩，濾去較大顆粒后，進(jìn)入磨煤機(jī)出料槽，由 磨機(jī)出料槽泵送進(jìn)煤漿槽中。 氣 化 爐 分 上 下 兩 部 分 ， 上 部 為 非 熔 渣 熔 渣 燃 燒 氣 化 室 ， 下 部 為 激 冷 室。根據(jù)灰渣粒 度大小以兩種形式排出：粗渣從鎖斗排放，細(xì)渣則隨著黑水一起送到閃蒸 系統(tǒng)。 粗渣排入渣池的第一室，開(kāi)始隔離兩室的溢流閥保持關(guān)閉，固體灰渣 第 2 頁(yè) 本 工 藝 包 屬 清 華 大 學(xué) ， 未 經(jīng) 授 權(quán) 和 許 可 ， 不 得 復(fù) 制 、 公 開(kāi) 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 第 一 部 分 基 礎(chǔ) 信 息 大 唐 呼 倫 貝 爾 1830 化 肥 項(xiàng) 目 沉降到刮板輸送機(jī)上，通過(guò)刮板輸送機(jī)把固體運(yùn)出渣池，約 5 分鐘后，溢 流閥打開(kāi)，較澄清的上部黑水送入渣池第二室，用渣池泵送至真空閃蒸罐。在冷卻器中冷卻后 送入燒嘴冷卻水系統(tǒng)。 FJ 氣化工藝技術(shù)許可包括 ：（ I）原料制備；（ II）氧氣分 級(jí)氣化；（ III ）合成氣洗滌；（ IV）固體處理；（ V）灰 /黑水處理；（ VI） 副產(chǎn)品的處理和回收。 大唐呼倫貝爾項(xiàng)目的氣化工藝是以純氧和水煤漿為原料，在氣流床氣 化爐中煤和氧氣進(jìn)行部分氧化還原反應(yīng)，生成以一氧化碳和氫氣為主的合 成氣。這些煤樣是在清華大學(xué)的氣化研究設(shè)備上進(jìn)行測(cè)試的。與氣化爐相對(duì)應(yīng)，每套排渣系統(tǒng)和每條合成氣 洗滌生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)容量占工廠總?cè)萘康? 80%。 生產(chǎn)能力： CO+H2≥55000Nm3/h 產(chǎn)品質(zhì)量： 組分 CO+H2 含量（干基） 74% 第 4 頁(yè) 本 工 藝 包 屬 清 華 大 學(xué) ， 未 經(jīng) 授 權(quán) 和 許 可 ， 不 得 復(fù) 制 、 公 開(kāi) 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 可用率及可靠性 第 一 部 分 基 礎(chǔ) 信 息 大 唐 呼 倫 貝 爾 1830 化 肥 項(xiàng) 目 FJ 氣化工藝裝置的設(shè)計(jì)，可以使工廠達(dá)到合成氣供應(yīng)量需求的目標(biāo)， 年操作時(shí)間 7200 小時(shí)。 表 11 入爐煤分析 分析項(xiàng)目 全水分 % 水分 % 灰份 % 揮發(fā)份 % 焦渣特性 CRC 全硫 % 硫鐵礦硫 % 硫酸鹽硫 % 有機(jī)硫 % 高位發(fā)熱量 MJ/kg 高位發(fā)熱量 cal/kg 低位發(fā)熱量 MJ/kg 低位發(fā)熱量 cal/kg 元素分析 碳 % 氫 % 氮 % 氧 % 砷 氯 % 灰熔融性 ℃ 變形溫度 軟化溫度 半球溫度 流動(dòng)溫度 空氣干燥基 5649 0 1160 ℃ 1180 ℃ 1190 ℃ 1200 ℃ 干基 6172 2 干燥無(wú)灰基 收到基 4553 本 工 藝 包 屬 清 華 大 學(xué) ， 未 經(jīng) 授 權(quán) 和 許 可 ， 不 得 復(fù) 制 、 公 開(kāi) 第 5 頁(yè) 大 唐 呼 倫 貝 爾 1830 化 肥 項(xiàng) 目 哈氏可磨指數(shù) 54 第 一 部 分 基 礎(chǔ) 信 息 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 煤種類 助熔劑 褐煤 如果替換煤種的灰熔點(diǎn)過(guò)高，在使用這樣的煤種時(shí)需要加入助熔劑以 降低煤的灰熔點(diǎn)從而保證氣化爐能夠順利排渣。在 FJ 工藝中二氧化碳可用于調(diào)節(jié)工藝燒嘴中 氧氣和水煤漿的預(yù)混程度，從而調(diào)節(jié)氣化爐內(nèi)噴嘴附近的溫度，工藝噴嘴 中心管道的氣體選擇由用戶根據(jù)需要確定，在大唐呼倫貝爾項(xiàng)目中采用氧 氣。 本 項(xiàng) 目 的 儀 表 和 工 藝 控 制 原 則 是 基 于 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) (Distributed Control System， DCS)。氣化裝置所排放的廢氣主要是開(kāi)停車時(shí)的放 空氣體、烘爐時(shí)的抽引氣體、管道或設(shè)備安全閥啟跳時(shí)排放的氣體、各容 器的高點(diǎn)放空以及裝置富余的副產(chǎn)蒸汽等。 液體排放 按照設(shè)計(jì)， FJ 氣化工藝裝置會(huì)產(chǎn)生工藝水排污，如灰水、排污、沖洗、 溢流、雨水等廢水。 需 設(shè) 污 水 處 理 系 統(tǒng) ， 使 排 放 廢 水 標(biāo) 準(zhǔn) 不 低 于 《 污 水 綜 合 排 放 標(biāo) 準(zhǔn) 》 GB89781996 所定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 細(xì)渣含有未完全反應(yīng)的碳、不可燃的灰分和助熔添加劑等。粉塵的處理說(shuō)明不在本 PDP 的范圍內(nèi)。 噪音 按照設(shè)計(jì)， FJ 氣化工藝裝置在正常運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 的噪音限制。 表 12 公用工程及界區(qū)條件 序 號(hào) 1 冷卻水 公 用 工 程 單 位 數(shù) 值 界區(qū)處壓力 (供 ) 界區(qū)處壓力 (回 ) MPaG MPaG 第 8 頁(yè) 本 工 藝 包 屬 清 華 大 學(xué) ， 未 經(jīng) 授 權(quán) 和 許 可 ， 不 得 復(fù) 制 、 公 開(kāi) 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 第 一 部 分 基 礎(chǔ) 信 息 大 唐 呼 倫 貝 爾 1830 化 肥 項(xiàng) 目 序號(hào) 溫度 (供 ) 溫度 (回 ) 污垢系數(shù) 公 用 工 程 單 位 ℃ ℃ m2℃ /W 數(shù) 值 30 40 104m2K/W 2 脫鹽水 界區(qū)處壓力 (供 ) MPaG 溫度 pH 電導(dǎo)率 (25℃ ) SiO2 3 新鮮水 (過(guò)濾水 ) ℃ μs/cm μg/L 20 6~7 20 界區(qū)處壓力 (供 ) MPaG 溫度 pH ℃ 環(huán)境溫度 ~ 濁度 溶解 固形物 NTU 100~120 mg/L 總硬度 堿度 氯離子 4 高壓消防水 mg/L mg/L mg/L 36~38 8~9 界區(qū)處壓力 (供 ) MPaG 溫度 5 低壓消防水 ℃ 環(huán)境溫度 界區(qū)處壓力 (供 ) MPaG 溫度 6 高壓蒸汽 壓力 溫度 7 低壓蒸汽 ℃ MPaG ℃ 環(huán)境溫度 440 壓力 MPaG 溫度 8 回收蒸汽冷凝液 ℃ 該壓力下飽和蒸汽溫度 本 工 藝 包 屬 清 華 大 學(xué) ， 未 經(jīng) 授 權(quán) 和 許 可 ， 不 得 復(fù) 制 、 公 開(kāi) 第 9 頁(yè) 大 唐 呼 倫 貝 爾 1830 化 肥 項(xiàng) 目 第 一 部 分 基 礎(chǔ) 信 息 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 序號(hào) 公 用 工 程 單 位 數(shù) 值 壓力 MPaG 溫度 9 儀表空氣 ℃ 98 壓力 MPaG 溫度 油和灰塵含量 露點(diǎn) (操作壓力下 ) 10 氮?dú)? 壓力 溫度 氮體積分?jǐn)?shù) 氧體積分?jǐn)?shù) 11 電力 中壓供電 電壓 型式 頻率 回路 低壓供電 電壓 型式 頻率 供電系統(tǒng)的短路容量（裝 置電源側(cè)） 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下 ℃ ℃ ℃ %(V)min ppm(V)max MVA MVA 環(huán)境溫度 45℃ () 環(huán)境溫度 10 10kV177。確定管理狀態(tài)和當(dāng)?shù)匾?guī)范標(biāo)準(zhǔn)的責(zé)任不包括在本 PDP 的范圍內(nèi)。 氧氣分級(jí)氣化爐 請(qǐng)參閱 PID 圖 DT183020010 DT183020010 DT183020010 DT183020010 DT1830200105。 來(lái)自煤漿槽的煤漿依靠重力自 流到高壓煤漿泵（ P0201）的入口，煤 漿由煤漿泵加壓后，經(jīng)煤漿切斷閥進(jìn)入工藝燒嘴（ Z0201）。一部 分氧氣通過(guò)工藝燒嘴的外環(huán)通道進(jìn)入氣化爐，另外一部分通過(guò)氣化爐側(cè)壁 上的二次氧氣噴嘴（ Z0201A、 B） 進(jìn)入氣化爐。根據(jù)安全系 統(tǒng)要求，在啟動(dòng)階段氧氣通過(guò)氧氣放空消音器（ N0204）排放到大氣中并 建立氧氣流量。 氣化爐燃燒室內(nèi)的反應(yīng)條件大約在 1200℃ 和 ，在這個(gè)溫度和 壓力條件下，煤中的碳和氧氣、水及 CO2 等發(fā)生復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，并 有一系列的副反應(yīng)發(fā)生，生成以 CO 和 H2 為主的粗合成氣。 第 二 部 分 工 藝 流 程 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 離 開(kāi) 氣 化 爐 燃 燒 室 的 粗 合 成 氣 與 灰 渣 一 起 向 下 流 過(guò) 激 冷 環(huán) 和 激 冷 室 。因此氣化爐燃燒 室出口粗合成氣的主要成分包括 CO、 H CO CH H2S 以及水蒸汽等。氣化爐燃燒室內(nèi) 發(fā) 生 的 水 煤 漿 氣 化 過(guò) 程 是 一 個(gè) 非 常 復(fù) 雜 的 耦 合 了 一 系 列 物 理 和 化 學(xué) 變 化 第 14 頁(yè) 本 工 藝 包 屬 清 華 大 學(xué) ， 未 經(jīng) 授 權(quán) 和 許 可 ， 不 得 復(fù) 制 、 公 開(kāi) 清 華 大 學(xué) 煤 氣 化 工 藝 包 第 二 部 分 工 藝 流 程 大 唐 呼 倫 貝 爾 1830 化 肥 項(xiàng) 目 的過(guò)程，包括水煤漿的霧化、受熱和水分蒸發(fā)、脫揮發(fā)份、燃燒和氣化四 個(gè)階段