【文章內(nèi)容簡介】 1100℃以下，然后在上部對流段冷到低于 300℃，廢熱鍋爐產(chǎn) 10MPa 高壓蒸氣。 德士古氣化爐是一種以水煤漿進料的加壓氣流床氣化裝置，該爐有兩種不同的爐型，根據(jù)粗煤氣采用的冷卻方式不同，可分 為激冷型和廢熱鍋爐性。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 13 頁 兩種爐型下部合成氣的冷卻方式不同，但爐子上部氣化段的氣化工藝是相同的。德士古加壓水煤漿氣化過程是并流反應(yīng)過程。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進入。煤漿由噴嘴導(dǎo)入，在高速氧氣的作用下霧化。氧氣和霧化后的水煤漿在爐內(nèi)受到高溫襯里的輻射作用，迅速進行著一系列的物理、化學(xué)變化：預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等。氣化后的煤氣主要是一氧化碳、氫氣、二氧化碳和水蒸氣。氣體夾帶灰分并流而下，粗合成氣在冷卻后，從爐子的底部排出。 原煤經(jīng)粉碎干燥至含 水低于 2％，粒度 90％通過 90μ m（ 170 目）篩孔。煤由常壓煤倉進加壓煤倉，粉煤用氮氣濃相輸送（ 400kg/m3）入氣化爐。氣化溫度超過 1370℃。熔化煤灰沿爐壁流入水浴固化，通過鎖斗而排出。粗煤氣用循環(huán)冷煤氣激冷到 900～1100℃，以避免粘性灰渣進入廢熱鍋爐，煤氣通過廢熱鍋爐被冷到 300℃，然后進入除塵和水洗系統(tǒng)。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 14 頁 (GSP)氣化技術(shù) 西門子 (GSP)氣化技術(shù)是采用干粉進料、純氧氣化、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程的氣流床氣化技術(shù)。該流程包括干粉煤的加壓計量輸送系統(tǒng) (即輸煤統(tǒng) )、氣化與激 冷、氣體除塵冷卻 (即氣體凈化系統(tǒng) )、黑水處理等單元。圖 2 西門子 (GSP)氣化工藝流程。通過此工藝，可以把價格低廉、直接燃燒污染較大的煤、石油焦、垃圾等原料轉(zhuǎn)化為清潔的、高附加值的合成氣，即一氧化碳與氫氣，這是生產(chǎn)化工產(chǎn)品基本原料，可以用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品如甲醇、合成氨，合成油，還可以用于發(fā)電或直接用于城市煤氣，合成天然氣使用。表 1 西門子 (GSP)氣化燃料分析表，表 2 西門子 (GSP)氣化合成氣組成 (干基 )。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 15 頁 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 16 頁 干煤粉的加壓計量輸送系統(tǒng) 經(jīng)研磨的干燥煤粉由低壓氮氣送到煤的加壓和投料系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括儲倉、鎖斗和密相流化床加料斗。依據(jù)下游產(chǎn)品的不同，系統(tǒng)用的加壓氣與載氣可以選用氮氣或二氧 化碳。粉煤流量通過入爐煤粉管線上的流量計測量。圖 3 干煤粉的加壓計量輸送系統(tǒng)示意圖。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 17 頁 氣化與激冷系統(tǒng) 載氣輸送過來的加壓干煤粉，氧氣及少量蒸汽（對不同的煤種有不同的要求）通過組合噴嘴進入到氣化爐中。氣化爐包括耐熱低合金鋼制成的水冷壁的氣化室和激冷室。圖 4 氣化與激冷系統(tǒng)。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 18 頁 西門子 (GSP)氣化爐的操作壓力為 ～ (g)。根據(jù)煤粉的灰熔特性，氣化操作溫度控制在 1350℃～ 1750℃之間。高溫氣體與液態(tài)渣一起離開氣化室向下流動直接進入激冷室，被噴射的高壓激冷水冷卻，液態(tài)渣在激冷室底部水浴中成為顆粒狀，定期的從排渣鎖斗中排入渣池，并通過撈渣機裝車運出。 從激冷室出來的達 到飽和的粗合成氣輸送到下游的合成氣凈化單元。 氣體除塵冷卻系統(tǒng) 氣體除塵冷卻系統(tǒng)包括兩級文丘里洗滌器、一級部分冷凝器和洗滌塔。凈化后的合成氣含塵量設(shè)計值小于 1mg/Nm3，輸送到下游 黑水處理系統(tǒng) 系統(tǒng)產(chǎn)生的黑水經(jīng)減壓后送入兩級閃蒸罐去除黑水中的氣體成分，閃蒸罐內(nèi)的黑水則送入沉降槽，加入少量絮凝劑以加速灰水中細渣的絮凝沉降。沉降槽下部沉降物經(jīng)壓濾機濾出并壓制成渣餅裝車外送。沉降槽上部的灰水與濾液一起送回激冷室作激冷水使用，為控制水中總鹽的含量，需將少量污水送界區(qū)外的全廠污水處理系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中補充新鮮的軟化 水。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 19 頁 本設(shè)計工藝流程 煙煤 ↓ 灰熔聚硫化床粉煤氣化制粗原料氣工藝 設(shè)備： ICC 灰熔聚硫化床粉煤氣化爐 ↓ 原料氣栲膠法脫硫工藝 ↓ CoMo 全低溫變換工藝 ↓ 變換氣栲膠法脫硫工藝 ↓ 碳酸丙烯酯法脫除二氧化碳工藝 ↓ 變換氣體壓縮 ↓ 魯奇（ Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝 設(shè)備：魯奇（ Lurgi）管殼型甲醇合成反應(yīng)器 ↓ 雙效三塔粗甲醇精餾工藝 ↓ 甲醇產(chǎn)品 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 20 頁 2 煤制甲醇生產(chǎn)工藝流程 煤氣化制粗原料氣 煤氣化基本原理 煤在氣化爐中受熱分解，先 生成低分子量的碳氫化合物，燃料本身逐漸焦化，此時可將其視為碳，碳與氣化劑發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，生成氣體產(chǎn)物。 以富氧（體積分數(shù)為 %）為氣化劑，碳與氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、CO、 CO O2四種主要物質(zhì)， C、 O 兩種元素，故系統(tǒng)獨立反應(yīng)個數(shù)為 2，一般取以下兩式為獨立反應(yīng)： C + O2 CO2 C + CO2 2CO 以水蒸汽為氣化劑，碳與水蒸汽之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、 H2O、 CO、 CO HCH4六種組分， C、 O、 H 三種元素，故系統(tǒng)中獨立反應(yīng)數(shù)為 3，一般取以下三式為獨立 反應(yīng)： C + H2O CO + H2 CO + H2O CO2 + H2 C + 2H2 CH4 灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)概述 一般流化床煤氣化爐要保持床層爐料高的碳灰比，而且使碳灰混合均勻以維持穩(wěn)定的不結(jié)渣操作。因此爐底排出的灰渣組成與爐內(nèi)混合物料組成基本相同，故排出的灰渣的含碳量就比較高（ 15%～ 20%）。針對上述問題提出了灰熔聚（或稱灰團聚、灰黏聚）的排灰方式。做法是在流化床層形成局部高溫區(qū)，使煤灰在軟的（ ST）而未熔融（ FT）的狀態(tài)下，相互碰撞黏結(jié)成含碳量較低的灰球，結(jié)球長大到 一定程度時靠其重量與煤粒分離下落到爐底灰渣斗中排出爐外，降低了灰渣的含碳量（ 5%～ 10%），與液態(tài)排渣爐相比減少了灰渣帶出的熱損失，提高氣化過程的碳利用率，這是煤氣化爐排渣技術(shù)的重大發(fā)展。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 21 頁 ICC 灰熔聚流化床煤氣化工藝 ⑴ ICC 氣化爐 ICC 灰熔聚流化床粉煤氣化爐以空氣或氧氣和水蒸汽為氣化劑，在適當(dāng)?shù)拿毫６群蜌馑傧?，使床層中粉煤沸騰，氣固兩相充分混合接觸，在部分燃燒產(chǎn)生的高溫下進行煤的氣化。 ⑵ ICC 煤氣化工藝流程 ① 備煤系統(tǒng) 粒徑為 0～ 30mm 的原料煤（焦），經(jīng)過皮帶輸送機、除鐵器，進入破碎機，破碎到 0～ 8mm，而后由輸送機送入回轉(zhuǎn)式烘干機，烘干所需的熱源由室式加熱爐演導(dǎo)氣供給，被烘干的原料，其含水量控制在 5%以下，由斗提機送入煤倉儲存待用。 ② 進料系統(tǒng) 儲存在煤倉的原料煤經(jīng)電磁振動給料器、斗式提升機依次進入進煤系統(tǒng)，由螺旋給料器控制，氣力輸送原料煤進入氣化爐下部。 ③ 供氣系統(tǒng) 氣化劑（空氣 /蒸汽或氧氣 /蒸汽）分三路經(jīng)計量后由分布板、環(huán)形射流管、中心射流管進入氣化爐。 1— 氣化爐； 2— 螺旋給料機； 3— 一級旋風(fēng)分離器； 4— 二級旋風(fēng)分離器； 5— 料閥 圖 ICC灰熔聚流化床煤氣爐 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 22 頁 ④ 氣化系統(tǒng) 干碎煤在氣化爐中與氣化劑氧氣 蒸汽進行反應(yīng)，生成 CO、 H CHCO H2S 等氣體。氣化爐為一不等徑的反應(yīng)器，下部為反應(yīng)區(qū)，上部為分離區(qū)。在反應(yīng)區(qū)中，由分布板進入蒸汽和氧氣，使煤粒流化。另一部分氧氣和蒸汽經(jīng)計量后從環(huán)形射流管、中心射流管進入氣化爐，在氣化爐中心形成局部高溫區(qū)使灰團聚形成團粒。生成的灰渣經(jīng)過環(huán)形射流管、上、下灰斗定時排出系統(tǒng)，由機動車運往渣場。 ⑤ 除塵系統(tǒng) 從氣化爐上部導(dǎo)出的高溫煤氣進入兩級旋風(fēng)分離器。從第一級分離器分離出的熱飛灰，由料閥控制，經(jīng)料腿用水蒸氣吹入氣化爐下部進一步燃燒、氣化、以提高碳轉(zhuǎn)化率。從第二級分離器分出的少量飛灰排出氣化系統(tǒng)，這部分細灰含碳量較高（ 60%～ 70%），可作為鍋爐燃料在利用。 ⑥ 廢熱回收系統(tǒng)及煤氣凈化系統(tǒng) 通過旋風(fēng)除塵的熱煤氣依次進入廢熱鍋爐、蒸汽過熱器和脫氧水預(yù)熱器，最后進入洗滌冷卻系統(tǒng)，所得煤氣送至下一工段。 ⑦ 操作控 制系統(tǒng) 氣化系統(tǒng)設(shè)有流量、壓力和溫度檢測及調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，由小型集散系統(tǒng)集中到控制室進行操作。 1— 皮帶輸送機； 2— 破碎機； 3— 刮板輸送機； 4— 篩分機； 5— 烘干機； 6— 刮板輸送機； 7— 煤倉； 8— 焦倉 ； 9— 振動給料機； 10— 提升機； 11— 配料系統(tǒng)； 12— 螺旋給料機； 13— 氣化爐； 14— 排灰系統(tǒng)； 15— 一級旋風(fēng)分離器； 16— 二級旋風(fēng)分離器； 17— 廢熱鍋爐； 18— 空氣預(yù)熱器； 19— 粗煤氣洗氣塔； 20— 蒸汽分離器； 21— 供氧系統(tǒng) ICC灰熔聚流化床煤氣化工藝流程圖 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步