【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下進(jìn)行,產(chǎn)品氣中不含有焦油、酚等大分子烴類(lèi),廢水中主要是含氰化合物,遠(yuǎn)比其他方法生產(chǎn)的廢水易于處理。同時(shí)氣化系統(tǒng)的水在內(nèi)部循環(huán)使用,外排量很少。并且可以將難于處理的工業(yè)廢水(如含酚廢水)用于水煤漿的配制,大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染。氣化排出的廢渣可用于建筑材料(如水泥熟料)的生產(chǎn)。（7）控制系統(tǒng)先進(jìn)、可靠德士古水煤漿氣化工藝采用了先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng),自動(dòng)化程度高。為了使裝置運(yùn)行安全可靠,系統(tǒng)中設(shè)置了復(fù)雜的安全聯(lián)鎖。（8）一次性投資較小 由于德士古煤氣化工藝專(zhuān)利權(quán)屬于德士古公司所有,并且重要的設(shè)備、閥門(mén)、儀表需從國(guó)外引進(jìn),專(zhuān)利費(fèi)比較高。目前該裝置的國(guó)產(chǎn)化程度比較高，裝置建設(shè)投資數(shù)額不大。殼牌 (Shell)干煤粉氣化工藝是殼牌 (Shell)公司開(kāi)發(fā)的煤粉氣化工藝，具有鮮明的技術(shù)特色，是當(dāng)前先進(jìn)的第二代煤氣化工藝。早在1972年就開(kāi)始基礎(chǔ)研究，1978年德國(guó)漢堡殼牌150 t/d投煤量中試裝置運(yùn)行幾年并取得豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1987年在美國(guó)休斯頓建設(shè)了一套投煤量250 t/d的示范裝置，在此示范裝置中殼牌公司使用了十幾種煤，包括煙煤、無(wú)煙煤、褐煤、石油焦等，其運(yùn)行表明，該示范裝置能適應(yīng)上述所有煤種并累計(jì)運(yùn)行了15000小時(shí)。在取得大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，于1993年在荷蘭建成日處理煤量為2000噸的單系列大型氣化裝置，1994年首次將生產(chǎn)的煤氣用于發(fā)電，并且使用了多種世界各地煤種，取得了豐富的數(shù)據(jù)。該煤氣化裝置用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電經(jīng)過(guò)3年示范運(yùn)行，已于1998年1月正式交付用戶(hù)使用，氣化裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)95％，其負(fù)荷可在40－100％之間調(diào)整，生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)表明已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。殼牌粉煤氣化工藝具有如下特點(diǎn)：A 采用干煤粉作氣化原料，煤粉用惰性氣輸送，操作十分安全。對(duì)煤種的適應(yīng)性比較廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可使用；對(duì)煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)范圍比其它氣化工藝更寬，即使是高灰分、高水分、高硫的煤種也能使用。 B 氣化溫度高，一般在1400－1600 ℃，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，合成氣質(zhì)量好。煤氣中甲烷含量極少，不含重?zé)N組分，CO+H2 含量可達(dá)到含量可90%。由于氣體中有效組分含量高，煤氣總量有所減少，因而氣化消耗煤量也可降低。 C 氧耗低。采用干煤粉進(jìn)料與水煤漿進(jìn)料氣化法相比不需在爐內(nèi)蒸發(fā)水分，氧氣用量因而可減少15－25%，從而降低了生產(chǎn)成本。配套空分裝置規(guī)模相對(duì)縮小，投資也可相應(yīng)降低。D 氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無(wú)耐火磚襯里。水冷壁設(shè)計(jì)壽命按25年考慮。正常使用維護(hù)量很小，運(yùn)行周期長(zhǎng)，也無(wú)需設(shè)置備用爐。商業(yè)化運(yùn)行單臺(tái)爐日處理煤量已達(dá)2000噸，目前，正在設(shè)計(jì)更大規(guī)模的裝置。 E 每臺(tái)氣化爐設(shè)有4－6個(gè)燒嘴，故對(duì)生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)比Texaco單個(gè)燒嘴更為靈活，范圍也更寬。Shell燒嘴保證壽命為8000小時(shí)，已超過(guò)連續(xù)16000小時(shí)運(yùn)行。燒嘴的使用壽命長(zhǎng)，也是氣化裝置能長(zhǎng)期運(yùn)行的一個(gè)重要保證。 F 熱效率高。Shell煤氣化的冷煤氣效率達(dá)到78－83%，其余－15%副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，總的原料煤的熱效率達(dá)98%，處于很高水平。 G 對(duì)環(huán)境影響小。氣化過(guò)程無(wú)廢氣排放。系統(tǒng)排出的融渣和飛灰含碳低，可作為水泥等建筑材料，堆放時(shí)也無(wú)污染物滲出。氣化污水不含焦油、 酚等，容易處理，需要時(shí)可作到零排放。 熔融床氣化爐是一種氣液固三相反應(yīng)的氣化爐，燃料和氣化劑并流進(jìn)入爐內(nèi)，煤在熔融的渣，金屬與鹽浴中直接接觸氣化劑而氣化，生成的煤氣由爐頂?shù)莱觯以鼊t以液態(tài)和熔融物一起溢流出氣化床。 爐內(nèi)溫度很高，燃料一進(jìn)入床內(nèi)便迅速被加熱氣化，因而沒(méi)有焦油類(lèi)物質(zhì)生成。熔融床不同于移動(dòng)床，沸騰床和氣流床，對(duì)煤的粒度沒(méi)有過(guò)分的要求，大部分熔融床氣化爐適應(yīng)磨得很粗的煤，也包括煤粉。熔融床也可以適應(yīng)強(qiáng)粘結(jié)性煤，高灰煤和高硫煤。熔融床的缺點(diǎn)是熱損失大，熔融物對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，高溫熔鐵鹽對(duì)爐體造成嚴(yán)重腐蝕。（1）原料選擇加壓氣化所應(yīng)的煤種有無(wú)煙煤、煙煤、褐煤等。煤的活性高，能在較低的溫度下操作，降低氧耗，并能提高氣化強(qiáng)度和煤氣質(zhì)量，因此煤的活性越高越好，加壓氣化也可以采用弱黏結(jié)性煤種，爐內(nèi)需設(shè)攪拌破黏裝置，依靠漿葉的轉(zhuǎn)動(dòng)，將結(jié)塊打碎。（2）生產(chǎn)過(guò)程控制氣化爐的生產(chǎn)能力高，以水分含量為20%25%的褐煤為原料，氣化爐的氣化強(qiáng)度在2500kg/( ) 左右，比一般的常壓氣化強(qiáng)度高46倍，所產(chǎn)煤氣的壓力高，可以縮小設(shè)備和管道尺寸。（3）氣化產(chǎn)物 壓力高的煤氣易于凈化處理，副產(chǎn)品的回收率高，通過(guò)改變氣化壓力和氣化劑的汽氧比等條件，以及對(duì)煤凈化處理后，幾乎可以制的各種比例（H2/CO）的化工合成原料氣。（4）煤氣輸送 可以降低動(dòng)力消耗，便于遠(yuǎn)距離輸送。Texaco水煤漿氣化技術(shù)、Shell煤氣化技術(shù)、熔融床氣化工藝、魯奇加壓氣化爐成分及工藝比較分別見(jiàn)下表：表11 四種煤氣工藝水煤氣的成分含量成分德士古Shell熔融床魯奇加壓H238COCO2CH4H2S+COSN29073Ar表12 四種煤氣化工藝比較項(xiàng)目德士古Shell熔融床魯奇加壓灰熔點(diǎn)/oC小于1300小于1450大于140016001700水分/％小于8小于8（褐煤）小于2（煙煤）小于20小于154灰分/％小于13小于13灰分無(wú)限制小于40操作壓力/MPa操作溫度/ oC1350140014001700110013009001000排灰方式液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)碳的轉(zhuǎn)化率/％9899大于98988895原料準(zhǔn)備復(fù)雜，費(fèi)用高復(fù)雜，費(fèi)用高簡(jiǎn)單，費(fèi)用低簡(jiǎn)單，費(fèi)用低煤氣水處理較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單量大，復(fù)雜量大，復(fù)雜 以上比較可以看出，Shell工藝在運(yùn)行周期、單爐產(chǎn)能、變負(fù)荷能力、碳的轉(zhuǎn)化率和有效氣(CO+H2)含量等方面優(yōu)勢(shì)明顯，而且在環(huán)保和資源綜合利用方面也具有優(yōu)勢(shì)，有較好的技術(shù)發(fā)展前景，但該技術(shù)設(shè)備投資較大。中國(guó)石化集團(tuán)公司和殼牌公司合作，已投資136億美元在岳陽(yáng)洞庭化肥廠建設(shè)日耗煤2 000 t的煤氣化廠，以煤代油生產(chǎn)合成氨300 kt/a。目前還有多家采用Shell粉煤氣化工藝造氣用于生產(chǎn)合成氨的裝置正在建設(shè)中。 魯奇加壓氣化工藝在國(guó)內(nèi)合成氨生產(chǎn)中已有多套工業(yè)化裝置，技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，國(guó)產(chǎn)化率高。但Lurgi煤氣化工藝明顯存在許多缺陷，導(dǎo)致合成工藝流程復(fù)雜，廢水處理困難，環(huán)境污染嚴(yán)重。 Texaco工藝在我國(guó)已有近10 年的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。水煤漿是一種由水、煤、添加劑混合制備而成的新型煤基流體環(huán)保燃料，流動(dòng)性好、儲(chǔ)存穩(wěn)定、運(yùn)輸方便，既保留了煤的燃燒特性，又具備了類(lèi)似重油的液態(tài)燃燒特點(diǎn)，燃燒效率高，污染物排放低，2 t水煤漿可以替代1 t燃油。［8］相比之下，Texaco工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且水冷激流程特別適合與合成氨、甲醇生產(chǎn)工藝相匹配。若將我國(guó)每年燒掉的30000 kt重油全改為水煤漿，其意義將是深遠(yuǎn)的。有關(guān)資料表明，2004年中國(guó)石油進(jìn)口達(dá)1億t。因此，Texaco水煤漿氣化技術(shù)是目前合成氨、甲醇生產(chǎn)廠家的優(yōu)選工藝，將成為緩解我國(guó)石油供需矛盾和減少常規(guī)污染的主要途徑。 煤漿制備及輸送工段來(lái)自原料貯運(yùn)系統(tǒng)的粒度為10mm以下的碎煤，連續(xù)送入煤倉(cāng)V1101，在煤倉(cāng)中儲(chǔ)存可供4小時(shí)的用量。煤倉(cāng)中的煤經(jīng)煤稱(chēng)量給料機(jī)W1101計(jì)量后送入磨煤機(jī)M1101。磨煤機(jī)M1101中還加入添加劑，以穩(wěn)定煤漿，降低煤漿粘度。從界區(qū)外運(yùn)來(lái)的添加劑（主要是造紙廢液，含木質(zhì)素磺酸鈉）由軟管注入到添加劑地下槽V1207，再由添加劑地下槽泵P1202送到添加劑槽V1202中儲(chǔ)存，添加劑槽V1202底部設(shè)有蒸汽盤(pán)管。添加劑槽中的添加劑經(jīng)添加劑給料泵P1203計(jì)量后送入磨煤機(jī)M1101。制漿用水為渣水處理工序的冷凝液和濾液。來(lái)自渣水處理工段濾液受槽V1416的濾液經(jīng)濾液泵P1409由調(diào)節(jié)閥FV1101進(jìn)行流量調(diào)節(jié)后送入磨煤機(jī)M1101。氣化爐未開(kāi)車(chē)時(shí)，磨煤機(jī)M1101的工藝水由新鮮水補(bǔ)充。煤﹑添加劑﹑工藝水按比例在磨煤機(jī)M1101中濕磨至所要求的粒度分布﹑濃度約為58～62％(WT)的水煤漿后從磨煤機(jī)M1101出口溢出，溢流出的煤漿經(jīng)滾筒篩S1101濾去3mm以上的大顆粒，煤漿依靠重力自流至磨煤機(jī)出料槽V1102，由磨煤機(jī)出料槽泵P1101送至煤漿槽V1201儲(chǔ)存，再由煤漿給料泵P1201送往氣化工序。為防止煤漿在儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生沉淀，在磨煤機(jī)出料槽V110煤漿槽V1201頂部分別安裝有攪拌器X1101﹑X1201進(jìn)行攪拌。同時(shí)，在開(kāi)﹑停車(chē)時(shí)為防止煤漿管線堵塞，還設(shè)置了沖洗水系統(tǒng)：來(lái)自管網(wǎng)的新鮮水送到?jīng)_洗水槽V1103后由沖洗水泵P1102分配到磨煤機(jī)區(qū)域﹑煤漿槽區(qū)域﹑氣化框架﹑渣水處理等四個(gè)區(qū)域，沖洗時(shí)用軟管連接。磨煤?jiǎn)卧呐欧农p沖洗﹑泄漏等廢水都匯集到磨煤排放池V1203中，由磨煤排放池泵P1204送到濾液受槽V1416中，以供循環(huán)利用。工藝流程中還考慮了用于降低煤灰熔點(diǎn)的石灰石工藝流程。用以改善熔渣性能的石灰石由槽車(chē)運(yùn)至界區(qū)，并用氣力輸送至石灰儲(chǔ)倉(cāng)V1104，在石灰儲(chǔ)倉(cāng)V1104頂部設(shè)有除塵系統(tǒng)以防止粉塵污染，石灰石經(jīng)石灰稱(chēng)量給料機(jī)W1102稱(chēng)量后送至磨煤機(jī)M1101。 多噴嘴對(duì)置式氣化及煤氣初步凈化工序由磨煤機(jī)出口槽泵來(lái)的煤漿送入煤漿槽V1201。煤漿槽有一定的標(biāo)高，提供煤漿給料泵所需的入口壓頭。來(lái)自煤漿槽的煤漿，由兩臺(tái)煤漿給料泵P1201A、P1201B加壓后，分別經(jīng)煤漿切斷閥進(jìn)入工藝燒嘴X1301。投料前，煤漿經(jīng)煤漿循環(huán)閥循環(huán)回煤漿槽V1201?？辗盅b置來(lái)的純氧，分別經(jīng)氧氣流量調(diào)節(jié)閥、氧氣切斷閥后，進(jìn)入工藝燒嘴X1301的中心通道和外通道。根據(jù)安全系統(tǒng)要求，投料前用氧氣放空方式建立氧氣流量。水煤漿和氧氣通過(guò)四個(gè)對(duì)稱(chēng)布置在同一水平面的工藝燒嘴同軸射流進(jìn)入氣化爐內(nèi)，氣化反應(yīng)的條件為～、～1350℃。生成的粗合成氣為HCO、CO2及水蒸汽等的混合物。煤中的未轉(zhuǎn)化組分與煤灰形成灰渣。粗合成氣與灰渣一起向下，穿過(guò)洗滌冷卻水分布環(huán)，沿洗滌冷卻管進(jìn)入洗滌冷卻室的水浴中。大部分的灰渣冷卻后，落入洗滌冷卻室底部。粗合成氣經(jīng)分布器后由多層橫向分隔器破泡洗滌，出洗滌冷卻室，去煤氣初步凈化工序。洗滌水經(jīng)黑水過(guò)濾器V1309濾去可能堵塞洗滌水分布環(huán)的大顆粒，送入位于洗滌冷卻管上部的洗滌水分布環(huán)。洗滌冷卻室底部含渣水中含固量～1%，通過(guò)液位調(diào)節(jié)連續(xù)排出洗滌冷卻室，送入含渣水處理工序。在氣化爐烘爐期間，洗滌冷卻室底部水經(jīng)過(guò)水封槽V1305溢流排入澄清槽V1411，在開(kāi)車(chē)期間，含渣水經(jīng)過(guò)開(kāi)工管線去真空閃蒸。洗滌冷卻室底部的粗渣經(jīng)破渣機(jī)X1304破渣后排入鎖斗V1307，然后定時(shí)排放。在氣化爐預(yù)熱期間，利用頂置的預(yù)熱燒嘴進(jìn)行升溫，直到氣化爐內(nèi)溫度達(dá)到要求的溫度。預(yù)熱燒嘴有其單獨(dú)的燃料供給和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。洗滌冷卻室出口氣體經(jīng)開(kāi)工抽引器X1303排入大氣。通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)熱燒嘴風(fēng)門(mén)和抽引蒸汽量控制氣化爐的真空度在100～800mmH2O。氣化爐燃燒室裝有若干直接測(cè)量反應(yīng)溫度的熱電偶。工藝燒嘴在高溫下工作，為了保護(hù)燒嘴，在端部有冷卻盤(pán)管和水夾套，通入的冷卻水連續(xù)循環(huán)流動(dòng)以冷卻燒嘴，防止高溫?fù)p壞。脫鹽水首先送入燒嘴冷卻水槽V1301，由燒嘴冷卻水泵P1301加壓后送入燒嘴冷卻水換熱器E1301，然后分多路分別進(jìn)入對(duì)應(yīng)的工藝燒嘴的冷卻盤(pán)管。出燒嘴冷卻盤(pán)管的水分別進(jìn)入對(duì)應(yīng)的燒嘴冷卻水回水分離罐V1306。燒嘴冷卻水回水分離罐V1306通入低壓氮?dú)?，作為CO分析的載氣。V1306的氣相經(jīng)放空管排入大氣。在四個(gè)放空管上分別安裝CO監(jiān)測(cè)器，通過(guò)監(jiān)測(cè)CO含量來(lái)判斷燒嘴是否被燒穿，正常CO含量為0ppm。分離器的冷卻水依靠重力合流返回?zé)炖鋮s水槽。燒嘴冷卻水系統(tǒng)設(shè)置了一套單獨(dú)的聯(lián)鎖系統(tǒng)，在判斷燒嘴端部冷卻盤(pán)管和水夾套泄漏的情況下，將引起燒嘴冷卻水系統(tǒng)四選二聯(lián)鎖造成氣化爐聯(lián)鎖停車(chē)，以保護(hù)工藝燒嘴（X1301A～F）不受損壞。燒嘴冷卻水泵（P1301A/B）設(shè)置了自啟動(dòng)功能，當(dāng)出口壓力低（PSL1310）則備用泵自啟動(dòng)。如果備用泵啟動(dòng)后仍不能滿足要求，出口壓力低低（PSLL1310），則事故冷卻水槽（V1302）的事故閥（KV1309）打開(kāi)短時(shí)間向燒嘴提供燒嘴冷卻水。沉積在氣化爐洗滌冷卻室底部的粗渣及其他固體顆粒，通過(guò)循環(huán)水流的循環(huán)作用，經(jīng)鎖斗安全閥、鎖斗進(jìn)口閥進(jìn)入鎖斗V1307。鎖斗安全閥處于常開(kāi)狀態(tài)，僅當(dāng)洗滌冷卻室液位低低引起的氣化爐停車(chē)，安全閥才關(guān)閉。鎖斗循環(huán)泵P1302從鎖斗頂部抽取相對(duì)潔凈的水送回洗滌冷卻室底部水浴，建立的循環(huán)水流攜帶渣進(jìn)入鎖斗。鎖斗循環(huán)分為收渣、泄壓、清洗、排渣和充壓五個(gè)階段，一個(gè)循環(huán)的時(shí)間大約為 30 分鐘。鎖斗程序啟動(dòng)后，當(dāng)排渣時(shí)間到時(shí)，循環(huán)閥打開(kāi)，鎖斗循環(huán)泵入口關(guān)閉，鎖斗進(jìn)口閥關(guān)閉，鎖斗泵自身循環(huán)。鎖斗泄壓閥打開(kāi)，渣池溢流閥關(guān)閉，鎖斗開(kāi)始減壓，鎖斗內(nèi)壓力泄至渣池 V1303。減壓后，清洗閥打開(kāi)，清洗泄壓管線，設(shè)定時(shí)間到后關(guān)閉清洗閥，關(guān)閉鎖斗泄壓閥，打開(kāi)自鎖斗沖洗水罐V1308至鎖斗的鎖斗沖洗閥及自鎖斗至渣池的鎖斗出口閥，鎖斗開(kāi)始排渣。排渣計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，到達(dá)預(yù)定時(shí)間后，鎖斗出口閥、鎖斗沖洗閥關(guān)閉。鎖斗充壓閥打開(kāi)，用來(lái)自含渣水處理工序高溫?zé)崴?P1402 的高壓灰水對(duì)鎖斗進(jìn)行充壓。當(dāng)鎖斗與氣化爐之間的壓差小于設(shè)定值時(shí)，充壓閥關(guān)閉，鎖斗進(jìn)口閥重新打開(kāi)。與此同時(shí)，鎖斗循環(huán)泵入口閥打開(kāi)，循環(huán)閥關(guān)閉，鎖斗開(kāi)始收渣，渣池溢流閥在鎖斗出口閥關(guān)閉5min打開(kāi)。全部排渣循環(huán)(泄壓、清洗、排渣、充壓)時(shí)間大約 2 分鐘。鎖斗循環(huán)重新開(kāi)始?；宜傻蛪夯宜肞1406經(jīng)灰水冷卻器E1302冷卻后，通過(guò)鎖斗沖洗水罐加水閥，送入鎖斗沖洗水罐。沖洗水罐設(shè)置有至渣池的溢流管線。鎖斗排放出