【文章內容簡介】 氣化裝置、甲醇裝置生產污水；其二為裝置地面沖洗水、洗罐水、生活污水、初期雨水的生產生活污水重力流地下管網；其三是利用雨水潔凈廢水系統(tǒng)收集事故污水入全廠事故水池。三個管網的生產生活污水均需進入 3 萬噸污水處理廠進行生化處理，達到國家綜合排放一級標準。（2）雨水潔凈廢水系統(tǒng)潔凈廢水系統(tǒng)收集鍋爐設備的冷卻排水，以及冷卻塔排水、公用工程反洗排水和雨水；除鹽水站的有壓濃鹽水用管架輸送入水池，以便被潔凈廢水均勻稀釋。廠區(qū)內清凈雨水經管道收集入二期雨水池,由雨水泵排放至廠區(qū)附近的大青溝。潔凈廢水入排水池，由排水泵排放。清凈廢水雨水排放量預計 14000 m3/h，二期項目排水水量為 1653 m3/h，合計 15653 m3/h。（3）回用水系統(tǒng)凈水站的過濾反洗排水部分回用于固體儲運設施沖洗和熱電站沖灰給水。（4）污水處理廠和排水泵房污水由 3 萬噸污水處理廠處理后水經排水泵收集加壓后排至廠外東南方向 7 km 處的汪樓溝，最終匯入沱河。二期項目在一期的基礎上設置事故池，一期、二期事故池總容積合計8000 m3，其中二期事故池容積 4000 m3。 供配電設計本設計包括按一期規(guī)模除 C02壓縮機不上、氣輪發(fā)電機不上，全廠循環(huán)水減少四臺循環(huán)水泵,廠前區(qū)不再上外,其它如甲醇裝置、煤氣化裝置、凈水站、除鹽水站、煤貯運、熱電站均需新建，設計總需要負荷約為中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 第 12 頁28000kW。根據《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB5005295 的要求，本工程用電負荷大部分為二類負荷，消防泵、氣化系統(tǒng)內部分設備約 100KW 為一類負荷，少部分為三類負荷。 采暖與通風設計1．采暖設計說明本設計遵循《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GBJ1987） 》 （2022 年版），根據當?shù)氐臍庀髼l件、工藝等專業(yè)要求，確定合理的技術方案。該地區(qū)屬采暖區(qū)，廠房及生產輔助間均設采暖。廠房內采暖設計溫度遵照工藝等專業(yè)所提要求進行采暖設計。對生產輔助間，如值班室、操作室等室內設計溫度為 18℃，對無人值班但有防凍要求的生產廠房，設 5℃的值班采暖。生產廠房及輔助設施采用熱水采暖，散熱器采用高頻焊繞制翅片散熱器；較遠的輸煤棧橋采用蒸汽采暖，散熱器采用光管散熱器，凝結水考慮回收。2．通風設計說明（1）對自然通風不能滿足生產工藝要求的考慮機械通風，對事故時會產生大量的煙霧及氣味的廠房考慮事故排風。（2）對放散熱量比較大的廠房，設軸流通風機以排除室內余熱。（3）對有有害氣體產生的操作崗位（通風柜、排風罩等） ，設防腐離心通風機將有害氣體排至高空稀釋排放。3．空調設計說明（1）各分析室夏天設空調, 冬季設采暖。（2）對室內有溫濕度精度要求的控制室，設恒溫恒濕空調系統(tǒng)，以滿足設計要求。 控制系統(tǒng)設計本設計遵循“技術先進、經濟合理、運行可靠、操作方便”的原則，根據工藝裝置的生產規(guī)模、流程特點、產品質量、工藝操作要求，并參考本工程一期裝置自動化水平，對二期裝置生產裝置實施集中監(jiān)視、控制和管理，對輔助裝置實施崗位集中監(jiān)控。 本 設 計 提 供 的 儀 表 和 控 制 系 統(tǒng) 將 保證 生 產 裝 置 的 正 常 、 穩(wěn) 定 、 安 全 、 可 靠 運 行 以 及 在 異 常 情 況 下 的 安 全 保 護 。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 第 13 頁 （1）DCS 系統(tǒng)本項目采用的 DCS 是一個功能完善的系統(tǒng)，具有過程控制（連續(xù)控制和離散控制） 、操作、顯示記錄、報警、制表打印、信息管理、可與上位機或其它計算機（ESD、PLC 等）通訊、系統(tǒng)組態(tài)以及自診斷等基本功能。同時，DCS 也是一套開放的系統(tǒng)，其通訊層次結構符合 OSI 參考模型，符合 TCP/IP 協(xié)議和 IEEE802 協(xié)議族的有關協(xié)議，并采用 Windows NT 操作系統(tǒng)，具有良好的人機界面，良好的控制和檢測性能等，并提供豐富的多用途的實時數(shù)據庫和歷史數(shù)據庫，硬件配置應易于升級和擴展。 （2）ESD 系統(tǒng)所采用的 ESD 是一個基于微處理器技術的，具有高度安全性和可靠性，獨立于 DCS 之外的安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有實現(xiàn)裝置緊急停車和安全聯(lián)鎖所必需的基本功能，如邏輯運算、事件序列（SOE） 、信息管理、可與上位機和 DCS 通訊、系統(tǒng)組態(tài)以及自診斷等，并獲得 TUV 或相當級別認證機構的安全認證。 （3）現(xiàn)場儀表 A．溫度儀表 就地溫度指示儀表選用防護抽芯式雙金屬溫度計，表盤直徑 100 mm。集中檢測和控制用測溫元件，溫度較高時采用熱電偶，分度號為 K；溫度較低時采用熱電阻，分度號為 Pt100。除非工藝介質有特殊要求，一般采用304 不銹鋼的保護管。 B．壓力儀表就地壓力指示儀表根據不同工況選用彈簧管壓力表、膜盒壓力表或差壓表；對于易發(fā)生堵塞及強腐蝕性場合，選用隔膜壓力表，隔膜材料根據工藝介質情況選用；泵出口就地壓力測量盡可能選用耐震壓力表。壓力表刻度盤直徑一般為150 mm。C．流量儀表流量測量一般選用標準法蘭取壓同心銳孔板配差壓變送器，孔板材質一般為不銹鋼，特殊要求時根據介質確定。電磁流量計用于強腐蝕性或含有固體顆粒的導電介質的流量測量。旋渦流量計用于蒸汽、氣體和液體寬量程且管道振動不足以影響儀表正常使用的場合的流量測量。管道內徑小于50 mm的流量測量，一般采用金屬轉子流量計。進煤燒咀的煤流量測量采用特殊煤流量測量儀表。根據不同的工況，也可采用其它類型儀表熱質量流量計和靶式流量計中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 第 14 頁等進行流量測量。D．物位儀表集中液位測量一般選用差壓式變送器，對于腐蝕性、易結晶的介質采用隔膜密封型液位變送器。對固體料位的測量采用γ射線料位計和電容式料位計。根據不同的工況，也可采用其它類型儀表進行液位測量，如外浮筒液位計等E．稱重儀表對給煤倉、灰倉靜設備中物料的測量采用稱重傳器測量其重量；皮帶輸送機的固體流量測量采用電子皮帶秤或核皮帶秤。F．控制閥調節(jié)閥的選用根據工況，分別選用單座閥、蝶閥、旋塞閥或套筒調節(jié)閥。工藝過程發(fā)生故障時需要閥緊急打開或關閉的場合，選用配有防爆電磁閥的快速切斷閥。調節(jié)閥閥體材質與管道材質相符或更高，閥內件材質根據介質情況確定。執(zhí)行機構一般采用氣動執(zhí)行機構。若工藝要求氣源故障時，調節(jié)閥還應正常工作，其執(zhí)行機構采用電動執(zhí)行機構，并采用雙回路供電系統(tǒng)。開關閥的結構型式為球閥。對一般性介質閥座為軟閥座，含固體介質或高溫介質采用金屬閥座。閥體材質與管道材質相符或更高。對用于重要場合的開關閥（如煤鎖斗閥、渣鎖斗閥、灰鎖斗閥及煤粉三通閥等）采用特殊閥。G．氣體檢測儀表在裝置區(qū)、壓縮機區(qū)等易發(fā)生可燃氣泄漏的場所，設置可燃氣體，易發(fā)生有 CO、H 2S 氣體泄漏的場所設置 CO、H 2S 檢測器，檢測變送器的防護等級不低于 IP65，采用隔爆型，防爆等級不低于 dIICT4。可燃、有毒氣體報警部分設置專用的二次儀表（擬采用十六通道帶通訊和報警輸出的檢測報警控制器） ，二次儀表安裝在裝置控制室，從二次儀表送信號到 DCS進行報警、記錄，并按區(qū)或單元送綜合報警接點信號去中央控制室進行硬燈屏報警。監(jiān)控要求不頻繁的非關鍵過程變量，采用就地顯示和控制；要求在開車過程中監(jiān)視或僅需現(xiàn)場觀察的過程變量，采用就地顯示。必須現(xiàn)場操作的設備，采用就近安裝的儀表盤或控制箱對其進行監(jiān)控。設置必要的能源消耗、原料、中間產品和最終產品的計量儀表，其精度符合本行業(yè)有關規(guī)定的要求。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 第 15 頁本設計提供的儀表和控制系統(tǒng)將保證生產裝置的正常、穩(wěn)定、安全、可靠運行以及在異常情況下的安全保護，滿足各生產裝置對儀表和控制系統(tǒng)的要求。全廠的自動化水平達到國內同類型裝置的先進水平。 建筑設計1．建、構筑物的布置（1）建、構筑物的平面和空間布置，除應滿足工藝生產、工人操作、維修、安全等要求外，尚應綜合地結合化工生產的特點，如防火、防爆、防腐蝕、防噪聲、防毒等因素合理布置。（2）廠房布置應盡可能一體化，生產裝置盡可能露天或敞開與半敞開布置。2．建筑物層高（1）單層廠房檐口高度、吊車軌頂標高的確定，除了工藝生產裝置平面布局和空間組合的要求、生產操作條件、檢修設備需要外，應遵守規(guī)范《廠房建筑模數(shù)協(xié)調標準》 （GBJ686）有關規(guī)定。（2）控制室室內凈高一般大于等于 米，配電室層高不宜低于 米。3．墻體（1） 框架結構的填充墻宜采用輕質砌塊，如蒸壓加氣混凝土砌塊。（2） 墻體的門窗等洞口大于等于 600 的選用鋼筋混凝土過梁，小于600 的采用鋼筋磚過梁。4．屋面（1）檐高大于或等于 7 米者應做有組織排水；相鄰屋面高差大于 3 米者，高處屋面應做有組織排水。（2）積灰（塵）較多的屋面宜做無組織排水。（3） 屋面防水材料可采用高聚物改性瀝青卷材防水，屋面保溫層采用1：8 現(xiàn)澆水泥珍珠巖。5．樓梯一般生產廠房及輔助建筑主要樓梯坡度不應大于 45176。，疏散用室外鋼梯、上操作平臺鋼梯（直爬梯除外）坡度不應大于 59176。6．樓地面（1） 生產及輔助用房底層室內外地坪高差為 300，有特殊要求者按實際要求設計。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁（2） 一般生產廠房則采用水泥砂漿樓地面。辦公和衛(wèi)生用房可用水磨石、防滑地磚樓地面?？刂剖也捎每轨o電活動地板。（3）室外露天設備操作區(qū)，應設現(xiàn)澆混凝土地坪，厚度不應小于 150。7．防火防爆（1）有火災爆炸危險性的生產廠房，應按《建筑設計防火規(guī)范》 （2022版） GBJ1687 的有關條文執(zhí)行。（2）甲、乙類生產廠房應按規(guī)定設置泄壓面積，優(yōu)先采用輕質墻體輕質屋蓋泄壓，作為瀉壓面積的輕質屋蓋和輕質墻體自重不宜超過120kg/m2。其次，采用門、窗泄壓。（3）甲、乙類生產廠房鋼結構承重部分（梁、柱）均按規(guī)范條文要求除銹后刷防火涂料。 管道敷設原則及敷設方式1．架空敷設方式本設計外管敷設盡量架空敷設，管道敷設的凈空高度一般為 3～4 米，管道在跨越主干道敷設的凈空高度為 5 米。管架一般采用鋼混樑式結構，跨越道路采用桁架結構。2．輻射原則（1）垂直面排列熱介質的管道在上，冷介質的管道在下；無腐蝕性介質的管道在上，有腐蝕性介質的管道在下 ；氣體管道在上，液體管道在下；保溫管道在上，不保溫管道在下；金屬管道在上，非金屬管道在下。（2）水平排列大管道靠墻，小管道在外；常溫管道靠墻，熱管在外；支管少的靠墻，支管多的在外。3．管道材料本項目管道材料設計主要是以碳鋼管材為主，其中有少量用于高、低溫管道管材，還有用于耐磨管道管材。 人員組織中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁本項目生產裝置為連續(xù)操作，年運行時間為 333 天。根據國務院規(guī)定，每周實行 40 小時工作制，因此生產車間按三班制操作運行按四班配備人員即四班三輪制。由于生產裝置采用的工藝技術為世界先進水平，同時采用了先進的總線控制技術，裝置自動化程度高，運行穩(wěn)定可靠，完全可以按國外生產操作水平，考慮一、二裝置進行統(tǒng)一管理設置崗位。 工藝選擇與介紹 煤氣化基本原理煤氣化，從狹義來說，即在煤氣發(fā)生爐中，煤料在高溫條件下，與氣化劑（空氣、氧氣、水蒸汽、二氧化碳或是它們的混合物）作用產生煤氣的過程。從廣義上來說，即煤由固態(tài)轉化為氣態(tài)的過程，也就是從煤轉變成煤氣的過程。1．煤氣化本質 煤氣化過程的實現(xiàn)，必須有氣化爐，氣化原料和氣化劑。氣化爐是進行煤炭氣化作業(yè)的設備；氣化原料包括各種煤或焦炭；氣化劑為氧氣或其他含氧物質（空氣、水蒸汽。二氧化碳等） 。氣化過程煤質分子的變化簡要表述如下：(1) 煤質大分子周圍的官能團,以揮發(fā)份的形式脫去,某些交聯(lián)鍵斷裂,氫化芳烴裂解并揮發(fā)析出,或轉化成附加的芳香部分,芳香部分轉化成小的碳微晶,碳微晶聚集形成煤焦。(2) 在脫揮發(fā)份過程中，生成活性的、不穩(wěn)定的碳，他們可以與周圍的氣體直接氣化，也可以失活而形成煤焦。(3) 析出的揮發(fā)份很活潑，可與氣相的氧氣、蒸汽、氫氣等作用生成一氧化碳、氫氣和甲烷。(4) 由碳微晶形成的煤焦，可以氣化成煤氣，也可以進一步縮聚形成焦炭。煤焦的氣化活性主要取決于原始煤料和反應條件，如加熱速度、最高溫的、煤灰的催化性質等。變化簡圖如下：中國礦業(yè)大學 2022 屆本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 焦炭 焦化 (1) 煤質大分子 活性不穩(wěn)定的碳 煤焦 氣化劑 (4) 氣化劑 (3)氣化劑 (2) 揮發(fā)分 氣態(tài)產物（CO、H CH 4） 圖 1：煤氣化本質聯(lián)系2．煤炭氣化的主要反應（1）碳的氧化反應： C+O2=CO2 + MJ/kmol（2）碳的部分氧化反應： 2C+O2=2CO + MJ/kmol（3）二氧化碳的還原反應： C+CO2=2CO