【文章內容簡介】 氣離開氣化爐進入特殊設計的輻射式冷卻器，使熱煤氣的溫度降低至 700℃ ，同時使熱煤氣中的熔融態(tài)渣凝固。冷卻后的粗煤氣進入對流式冷卻器中被進一步冷卻到 480℃ 。煤氣中的顯熱在 2級冷卻器中得到回收。 排渣和黑水處理系統(tǒng) 氣化爐內的熔渣經(jīng)輻射式冷卻器后冷卻凝固成玻璃狀的渣進入充滿水的鎖斗系統(tǒng)，鎖斗上下部各有 2 級閥門控制渣進入和排出。從壓力鎖斗排出的渣落入粗渣糟中，粗渣被分離出來，進一步處理或直接銷售。細渣和水一起被抽入一個細灰沉降槽中進行重力沉降或過濾，使水和細渣分離。從洗滌 器出來含灰的水也進入沉渣槽中，使含碳的飛灰與水分離，從沉渣糟中溢流出來的水一般含非常少量的細灰，它被再循環(huán)至水洗滌器入口作為洗滌器用水，多余的水送回煤漿制備系統(tǒng)。從沉渣槽底部流出的細灰進入一個壓濾機中，將細灰制成細灰餅。 德士古氣化爐的特點 優(yōu)勢 原料適應性廣泛。各種煙煤、氣煤、肥煤都可以用來制氣，對煤的水分、灰分、可燃物含量等都沒有苛刻的要求，有利于廠家就近選煤，很大程度的節(jié)約了運輸成本，及其他基礎建設成本；采用德士古水煤漿加壓氣化制氣，煤氣成分較好，氣體有效成分高 (CO+H2 80%84%)， CO 含量可達 46%，由于是高溫氣化，氣體中含甲烷較少 (CH4的含量一般小于 %)，并且無焦油；由激冷工藝制得的合成氣，汽氣比為 ，特別適合作為生產(chǎn)合成氨或者是制甲醇的氣頭，甲醇合成氣體成分的調節(jié)是利用水煤氣廢熱鍋爐回收低壓蒸汽，通過調節(jié)蒸汽的壓力控制變換工段的水汽比， CO 變換是一部分氣體經(jīng)過變換，而另一部分氣體不經(jīng)過變換來調節(jié)氫碳比，控制方法簡便，操作容易；水煤漿進料與干粉進料比較，簡化了干粉煤給料及加壓煤倉加料的問題，具有安全并容易控制的特點，取消了氣化前的干燥，節(jié)約了能源；環(huán)境污染小 ，由于是在密閉容器內發(fā)生的反應，氣化爐本身無有害氣體放空，排渣無污染，污水少，易處理，并且廢渣可綜合利用；氣化壓力范圍大， 工業(yè)化裝置皆有，尤其 、 裝置較為普遍，由于氣化壓力高，可節(jié)省合成氣壓縮功；德士古氣化爐結構簡單，單爐生產(chǎn)能力高；碳轉化率高；技術成熟運行可靠，國產(chǎn)化率高。 [7] 弊端 受氣化爐耐火磚操作條件和使用壽命的限制，氣化溫度不宜過高，一般氣化操作溫度不高于 1400℃；氣化爐內砌耐火磚沖刷侵蝕嚴重，更換耐火磚費用大，增加了生產(chǎn)運行成本；燒嘴使用 周期短，一般情況下每 2 個月檢查更換 1 次，若由于操作不當，燒嘴頭則更容易燒損。停爐更換燒嘴對生產(chǎn)連續(xù)運行或高負荷運行有影響，一般需要有備用爐，增加了建設的初期投資。變換爐的操作，合成甲醇的原料氣是 CO，德士古水煤氣中 CO 的體積分數(shù)為 45%左右，因此需要經(jīng)過部分變換，確保 CO 質量分數(shù)保持在 18%24%之間，甲醇合成氫碳比控制中變換爐操作意義重大，目前，調節(jié)變換爐入口處溫度、控制進入變換爐汽氣比是變換爐操作的主要方式；甲醇合成結蠟，在生產(chǎn)實踐中，甲醇生產(chǎn)線的水冷器結蠟現(xiàn)象較為明顯，使用首爐甲醇合成催化劑時，水冷 器結蠟次數(shù)共有 5 次之多，最初常出現(xiàn)精餾進料泵堵蠟現(xiàn)象，通過對合成塔入口處溫度的調節(jié)可以緩解進料泵堵蠟現(xiàn)象；在生產(chǎn)線開始投入運行時，所制備的甲醇產(chǎn)品質量難以維持在穩(wěn)定狀態(tài)，有機雜質的含量經(jīng)常超出相關標準。 [8] 德士古氣化爐在中國地運行情況 序號 名稱 單臺投煤量 t/d 臺數(shù) 壓力 MPa 產(chǎn)品 1 魯南化肥 360 3 甲醇、氨 2 上海焦化 500 4 甲醇 3 陜西 750、 1024 4 甲醇、氨 4 淮南化工 500 3 4 合成氨 5 金陵大化 750 3 4 合成氨 6 南京大化 1500 2 合成氨 7 神木化工 500 3 4 甲醇 8 兗礦榆林 1500 3 甲醇 9 上海焦化二期 500 3 4 甲醇 10 惠生 500 2 11 上海焦化三期 1500 3 4 甲醇 12 齊魯 500 3 4 13 神木化工二期 1500 2 4 甲醇 14 新奧 1500 3 氣化爐 氣化爐是圓柱形加壓容器，內襯耐火材料．由上部燃燒室和下部激冷室組成，中 間有激冷環(huán)，連著下降管，具體結構見左下圖。上部的燃燒室內襯 4 層耐火材料：第一層為高溫層 (向火面 )，主要成份為 Cr2O3，主要是抗煤融渣的侵蝕，其次是抗高溫、高壓氣流和氣流夾帶的未氧化的煤粒及煤融渣的沖刷；第二層為保護層，主要材料是 A12O3，有部分 Cr2O3，主要作用是為絕熱創(chuàng)造條件，同時也充當安全襯里的作用，即在高溫層整體厚度減薄時，確保裝置在短期內繼續(xù)運行；第三層亦為保護層， A12O3含量很高．主要作用是提供絕熱，以保證殼體溫度在設計范圍內；第四層為可壓縮層，采用陶瓷氈，當產(chǎn)生熱膨脹時，防止因殼體不均勻 而使得保溫層與殼體之間產(chǎn)生的壓力不均勻。氣化爐激冷室主要由激冷環(huán)、下降管和上升管組成。激冷水經(jīng)過激冷環(huán)分配室的小孔噴射進入激冷室，沿下降管內表面流下，與煤氣并流接觸，完成降溫、增濕、除灰等作用。 燒嘴 德士古氣化工藝中使用的燒嘴有預熱燒嘴和工藝燒嘴 2 種。氣化爐養(yǎng)護及氣化爐預熱的初始階段，使用預熱燒嘴。工藝燒嘴用于煤氣化階段，水煤漿及氧化劑通過工藝燒嘴進入氣化爐反應室，發(fā)生氣化反應。德士古工藝燒嘴端部結構簡圖見右上圖。工藝燒嘴是煤氣化的關鍵設備之一，其霧化性能直接影響產(chǎn)品氣的成份和轉化率；其 壽命及運轉狀況直接影響到氣化的技術指標與經(jīng)濟效益；火焰的剛性直徑和長度不但影響氣化的技術指標與經(jīng)濟效益，同時也影響著氣化爐的壽命。因此燒嘴的設計、制造、安裝及更換都是非常重要的。 磨煤機和煤漿泵 磨煤機與煤漿泵是煤漿制備系統(tǒng)的主要設備。煤漿泵的作用是將水煤漿泵送至氣化爐，所以其運行狀況直接關系到整個裝置的運行。磨煤機又分球蘑機、棒磨機等不同的型式，是制備高濃度水煤漿的關鍵設備。 第 4 章 工藝計算 1 氣化爐工藝計算 氣體組分計算 設氣體 組分 CO， H2， CO2， CH4， H2O 的摩爾分數(shù)分別為 A kmol， B kmol，C kmol， D kmol， E kmol。 由反應體系中的硫平衡可得 H2S/COS=95/5=19，由此可得 H2S 和 COS 的摩爾數(shù)。 計算以 100kg 煤為計算基準，設氧氣消耗量為 X Nm3。 硫 的摩爾數(shù)： ns=100 %/32= 硫化氫的摩爾數(shù)： nH2S=(100 %/32) = COS 的摩爾數(shù)： nCOS=(100 %/32) = 碳守恒 進入氣化爐： 100 % 97%/12= 離開氣化爐： A+C+D+ nCOS 碳守恒： A+C+D+= 氫守恒 進入氣化爐： 100 %+100 (161%)/(61% 18) 2= 離開氣化爐： 2B+4D+2E+2 nH2S 氫守恒： 2B+4D+2E= 氧守恒 進入氣化爐： 100%/16+100/61%(161%)/18+X/98%2=+ 離開氣化爐： A+2C+E+ nCOS 氧守恒： A+2C+E=+ 水煤氣變換反應與甲烷化反應化學平衡 CO+H2O→H 2+CO2 Kp1=222[ ][ ][ ][ ]H COCO H O=BCAE?? CH4+H2O→3H 2+CO Kp2=322242[ ] [ ][ ][ ]H CO PH H O n總總=223) ??????? ?? EDCBAED AB（ 變換反應的化學平衡常數(shù)： 47+ 386 258+ 666/T5041. 3994 6ln3112731 ?? ???????PK 甲烷化反應的化學平衡常數(shù)： 382+ 576+ 694+47/T22632 .822)/ln(31227322 ? ?????natmKP 將 T1=1573K 代入 Kp1的公式中得： ???EA CB 取溫距 100K， T2=1473K 代入 Kp2公式中得： A B3/(D E) (A+B+C+D+E+X/ (198%)+ nH2S+ nCOS)=*()2 能量守恒 各組分焓值計算公式，從 25℃到 1300℃的焓值應用下面的公式計算： 2 3 40 1 2 3 4H /( K c a l /K m ol ) = a ( / ) ( / ) ( / ) ( / )a T K a T K a T K a T K? ? ? ? 其中系數(shù)列表如下： 熱焓公式系數(shù)表 組分 a0/104 a1 a2/104 a3/107 a4/1011 KJ/kmol H2 CO CO2 CH4 H2O N2 H2S COS 25℃時各氣體組分的燃燒熱值 kJ/mol CO H2 CO2 CH4 H2S COS C H2O 0 518