【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 料漿氣化系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)多元料漿氣化爐。本說(shuō)明僅針對(duì)一套氣化系列的情形加以說(shuō)明。 多元料漿氣化系統(tǒng)見 PID 圖。 多元料漿供料及氣化爐系列 來(lái)自多元料漿制備系統(tǒng)的料漿，經(jīng)料漿篩 分器 （ L0102）過(guò)篩除去 的大顆粒后，合格的多元料漿靠重力流入料漿貯槽（ F0104）。本設(shè)計(jì)兩個(gè)氣化 爐 共用一個(gè)多元料漿貯槽 。 多元料漿經(jīng)高壓料漿泵（ J0104） 送入工藝燒 嘴。多元料漿和氧氣經(jīng)工藝燒嘴噴入氣化爐（ B0101）內(nèi)，在部分氧化條件下進(jìn)行氣化反應(yīng)。生成的粗煤氣為主要含氫、一氧化碳、二氧化碳及水蒸氣等的混合物。氣化原料中的未轉(zhuǎn)化組份和由部分灰形成的液態(tài)熔渣與生成的粗煤氣一起并流向下進(jìn)入氣化爐下部的激冷室。 進(jìn)入氣化爐激冷室的激冷水來(lái)自于洗滌塔（ E0101）下部的灰水循環(huán)泵（ P0106A/B），激冷水進(jìn)入位于激冷室下降管頂端的激冷環(huán)，并沿下降管內(nèi)壁向下流入激冷室。激冷水與出氣化爐渣口的高溫氣流接觸，部分激冷水汽化對(duì)粗煤氣和夾帶的固體及熔渣進(jìn)行淬冷、降溫。激冷水沿下降管內(nèi) 壁向下流還可對(duì)激冷室下降管起保內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 護(hù)作用。激冷水中任何可能堵塞激冷環(huán)的較大固體顆粒經(jīng)黑水過(guò)濾器（ L0105）除去。 氣化爐激冷室中的黑水通過(guò)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)連續(xù)排出，并送往多元料漿氣化灰水系統(tǒng)。 回收的灰水返回氣化系統(tǒng)使用。 開車期間，在多元料漿投料前，通過(guò)一套自動(dòng)閥門控制系統(tǒng)先建立料漿循環(huán)和料漿流量，料漿返回料漿貯槽。氣化爐投料后，建立的料漿流量應(yīng)全部入爐，要絕對(duì)避免料漿再有返回。 入氣化爐的氧氣來(lái)自空分裝置。 多元料漿氣化反應(yīng)在氣化爐燃燒室中進(jìn)行，氣化溫度大約為 1350～ 1400℃ ，氣化壓力約 ，燃燒室 內(nèi)襯耐火磚和隔熱磚，可保持氣化爐外部爐壁溫度大約為285～ 315℃ 。 氣化反應(yīng)生成的粗煤氣及少量的其它物質(zhì)（包括氯化物、硫化物、氮?dú)?、氬氣及甲烷等）、液態(tài)熔渣及細(xì)灰顆粒。這些物質(zhì)出氣化爐燃燒室，沿下降管進(jìn)入激冷室水浴。熔渣在水中淬冷固化，并沉入氣化爐底部渣浴。粗煤氣與水直接接觸進(jìn)行冷卻，大部分細(xì)灰留在水中。粗煤氣沿下降管與導(dǎo)氣管之間的環(huán)隙上升，經(jīng)激冷室上部折流板折流分離出部分粗煤氣中夾帶的水份，從氣化爐旁側(cè)的出氣口引出，送往文丘里管（ L0104）和洗滌塔（ E0101）。 在氣化爐燃燒室裝有四個(gè)直接測(cè)量反應(yīng)溫 度的熱電偶。由于熔渣沉積，氣化爐內(nèi)溫度又非常高，這些熱電偶要經(jīng)常更換。隨著操作經(jīng)驗(yàn)的積累，在直接測(cè)溫?zé)犭娕际д娴那闆r下，可以通過(guò)位于洗滌塔下游粗煤氣管線上的連續(xù)分析儀測(cè)量出粗煤氣中甲烷含量和粗煤氣組成，并借助于甲烷 ——溫度曲線和物料熱量平衡，確認(rèn)熱電偶讀數(shù)或氣化反應(yīng)溫度。 氣化爐爐底聚集的粗渣，經(jīng)破渣機(jī)（ L0103）破碎，用水帶入鎖斗系統(tǒng)，由鎖渣系統(tǒng)定期自動(dòng)排放。 氣化爐燒嘴冷卻系統(tǒng) 燒嘴冷卻水通過(guò)工藝燒嘴端部的水夾套及冷卻盤管連續(xù)循環(huán)流動(dòng)，以保護(hù)處于氣化爐燃燒室高溫環(huán)境中的工藝燒嘴。燒嘴冷 卻水系統(tǒng)包括一套供兩臺(tái)氣化爐共用的燒嘴冷卻水槽、燒嘴冷卻水泵（ J0102）及燒嘴冷卻水換熱器（ C0101）。備用泵在燒嘴內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 冷卻水壓力低的情況下可自動(dòng)啟動(dòng)，并與事故電源相接。燒嘴冷卻水回水進(jìn)入每個(gè)氣化爐系列分別設(shè)置的燒嘴冷卻水氣體分離器。分離器通氣口上設(shè)置的一氧化碳分析儀可對(duì)燒嘴冷卻水系統(tǒng)中漏入的煤氣進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)并發(fā)出預(yù)警。燒嘴冷卻水泵從正常供電向事故供電切換的時(shí)候，燒嘴冷卻水由事故燒嘴冷卻水槽供給。 在開車投料前烘爐期間，用預(yù)熱燒嘴臨時(shí)替換工藝燒嘴進(jìn)行升溫，直到氣化爐內(nèi)溫度達(dá)到要求的點(diǎn)火溫度。預(yù)熱燒嘴有其單獨(dú) 的燃料供給及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。燃燒需要的空氣通過(guò)開工抽引器引入氣化爐，開工抽引器使用蒸汽將氣化爐內(nèi)抽負(fù)壓。蒸汽及燃燒后的煙氣經(jīng)抽引器消音器排入大氣。 氣化爐渣處理系統(tǒng) 沉積在氣化爐激冷室底部的粗渣及其它固體顆粒，通過(guò)循環(huán)水流的循環(huán)作用帶入鎖斗 （ F0105） 。大的渣塊經(jīng)破渣機(jī)進(jìn)行破碎。從氣化爐排出的大部分灰渣沉降在鎖斗底部。從鎖斗頂部抽出較清的水，經(jīng)鎖斗循環(huán)泵循環(huán)進(jìn)入氣化爐激冷室水浴。 氣化爐聯(lián)鎖排渣系統(tǒng)的排渣循環(huán)時(shí)間預(yù)先設(shè)定，排渣周期一般大約為 30 分鐘，渣池中設(shè)置撈渣機(jī)的部分與渣池另一部分通過(guò)關(guān)閉隔 板閥暫時(shí)隔開，以便渣沉降到撈渣機(jī)上，由撈渣機(jī)送出渣池。 粗煤氣洗滌系統(tǒng) 出氣化爐（ B0101）的粗煤氣進(jìn)入文丘里管（ L0104），粗煤氣與來(lái)自灰水循環(huán)泵（ J0106）的水經(jīng)文丘里管混合。細(xì)灰在此被水完全浸濕，在洗滌塔（ E0101）中從粗煤氣中除去。濕粗煤氣進(jìn)入洗滌塔（ E0101）沿下降管進(jìn)入洗滌塔底部水浴，粗煤氣中夾帶的大部分細(xì)灰在此從粗煤氣中除去。粗煤氣經(jīng)下降管和導(dǎo)氣管間的環(huán)隙上升，進(jìn)入洗滌塔頂部的塔板，來(lái)自本設(shè)計(jì)界區(qū)外的一股潔凈變換工藝熱冷凝液在此將粗煤氣中殘留的細(xì)灰洗滌下來(lái)。粗煤氣夾帶 的水滴在塔板上方的除沫器中分離下來(lái)?；旧喜缓?xì)灰的粗煤氣出洗滌塔送到界區(qū)外的變換系統(tǒng)。 洗滌塔底部排出的黑水，通過(guò)流量控制經(jīng)減壓后進(jìn)入灰水系統(tǒng)。在灰水系統(tǒng)中，黑水經(jīng)閃蒸、冷凝和液固分離?；宜俳?jīng)過(guò)預(yù)熱返回到洗滌塔，以維持洗滌塔的液位。 洗滌塔底部黑水出口一部分水經(jīng)灰水循環(huán)泵向氣化爐激冷環(huán)及文丘里管供水。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 第 3 章 氣化 、變換 工藝計(jì)算 氣化過(guò)程 氣化爐 計(jì)算實(shí)例 原料煤性質(zhì) 表 21 原料煤的性質(zhì) 原料煤性質(zhì) arM adM dA dV dFC 工業(yè)分析 /% 表 22 原料煤的性質(zhì) 原料煤性質(zhì) dC dH dO dN .tdS 元素分析 /% 表 23 灰熔點(diǎn) 灰熔點(diǎn) DT ST FT /℃ 1200 1240 1260 操作條件 操作溫度： 1400℃ 操作壓力： 水煤漿的水煤比： r=30： 70 氧氣純度： % 氣化爐碳轉(zhuǎn)化率： 99% 出口粗煤氣含甲烷： % 煤 中硫 全部轉(zhuǎn)化成硫化氫，少量 COS。 （計(jì)算時(shí)取 2HS:COS=17:1） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 捕 渣率 q=60% 粗煤氣中帶出灰含量 20% 渣中含碳量： 2%10%（計(jì)算按 2%） 計(jì)算步驟 以 100kg 無(wú)水無(wú)灰基煤為基準(zhǔn)（ daf） （ 1） 將煤元素分析轉(zhuǎn)換成無(wú)水無(wú)灰基 根據(jù) dafX = 100100 dXdA??可得 表 24 元素分析 煤元素 dafC dafH dafO dafN .tdafS dafV /% 式中 dX — 某干燥基； dafX — 某 干燥 無(wú)灰基 ； V ― 揮發(fā)分； A — 煤的灰分產(chǎn)率； （ 2） 煤 的發(fā)熱量 dafQ =80 dafC +300 dafH +10 dafN +40 .tdafS － ? ?2dafO － dafV =80 +300 +10 +40 － = kcal/kg daf 煤 = kJ/kg daf 煤 （ 3） 實(shí)際投煤量的計(jì)算 dafA =100100 adadAA?? =100 ?? = kg/100kg daf 煤 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 dafW = 100100 adad adMMA??? = 100 100 ??? = kg/100kg daf 煤 故實(shí)際投煤量： 投W =100+ dafA + dafW =100++=水煤漿制備加入水量： 水W = 投W r = 3070 = kg/100kg daf 煤 氣化爐排渣量： bA = dafA /? = = kg/100kg daf 煤 氣化爐帶出灰量： rA = dafA ? ?1 (1 0 .2 ) / 0 .9 8q? ? ? ? = () =(4)物料衡算 設(shè)氣化爐需氧量： x kmol/100 kg daf 煤 出口粗煤氣含： aCO? kmol/100 kg daf 煤 2H = b mol/100 kg daf 煤 mCO?2 kmol/100 kg daf 煤 hOH ?2 kmol/100 kg daf 煤 VCH ? kmol/100 kg daf 煤 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 干煤氣為 V kmol/100 kg daf 煤 A. 碳平衡： 入氣化爐總碳 : 12C ?入 = 出氣化爐總碳 : 粗煤氣含碳： C = Vm ?? kmol/100 kg daf 煤 粗煤氣飛灰含碳： C = ??? = kmol/100 kg daf 煤 渣中含碳： 7 .2 4 0 .6 0 .0 21 2 0 .9 8C ??? ? = kmol/100 kg daf 煤 COS 中含碳： 1832C ?? = kmol/100 kg daf 煤 ? ?m 0 . 0 0 0 2 0 . 0 5 7 0 .0 0 0 3C a V? ? ? ? ?出 kmol/100 kg daf 煤 因?yàn)? 出入 CC ? = 0 .0 0 0 2 0 .0 5 7 0 0 .0 0 0 3a m V? ? ? ? 所以 m 0 .0 0 0 2 6 .1 3 8 0aV? ? ? （ 21） B. 氫平衡： 煤中含氫： ?? kmol/100 kg daf 煤 煤漿中含氫： 4 7 .8 4 2 5 .3 1 618H ? ? ?kmol/100 kg daf 煤 煤中水含氫： 4 .3 8 2 0 .4 8 6 718H ? ? ?kmol/100 kg daf 煤 ?入 kmol/100 kg daf 煤 出氣化爐： 煤氣中含氫： bH 2? kmol/100 kg daf 煤 甲烷中含氫： ?? VH = kmol/100 kg daf 煤 硫化氫中氫： 21832H ??? = kmol/100 kg daf 煤 蒸汽中 含氫： h2?H kmol/100 kg daf 煤 ? ?2 0 . 0 0 0 8 2 0 .0 1 2 6H b V h? ? ? ?出 kmol/100 kg daf 煤 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 由于 H入 = H出 所以 b++h= （ 22） C. 氧平衡 入氣化爐氧 煤中含氧： O = = kmol/100 kg daf 煤 煤中水含氧： O = = kmol/100 kg daf 煤 煤漿中水含氧： O = = kmol/100 kg daf 煤 外供氧： O = kmol/100 kg daf 煤 O入 = ? ? + kmol/100 kg daf 煤 出氣化爐氧 COS 中含氧： O = 1832? = kmol/100 kg daf 煤 一氧化碳含氧： O =a kmol/100 kg daf 煤 二氧化碳含氧： O =2m kmol/100 kg daf 煤 蒸汽中含氧： O =h kmol/100 kg daf 煤 O出 =a+2m+h+ O入 =O出 所以 1 .9 9 2 3 . 8 0 6 1 2 + 0 .0 0 0 3x a m h? ? ? ? 故得 2 1 .9 9 2 3 .8 0 5 8a m h x? ? ? ? （ 23） D. 出口干氣平衡