【正文】 等。（2）SCGP氣化爐SHELL 氣化爐為立式圓筒形氣化爐，爐膛周圍安裝有由沸水冷卻管組成的膜式水冷壁，其內(nèi)壁襯有耐熱涂層，氣化時(shí)熔融灰渣在水冷壁內(nèi)壁涂層上形成液膜，沿壁順流而下進(jìn)行分離，采用以渣抗渣的防腐辦法，基本解決了高溫耐火材料損壞嚴(yán)重和檢修頻繁的難題。水冷壁與簡(jiǎn)體外殼之間留有環(huán)形空間，便于輸入集水管和輸出集汽管的布置，便于水冷壁的檢查和維修；環(huán)形空間內(nèi)充滿250~300℃溫度的有壓合成氣。爐體設(shè)有對(duì)稱的四個(gè)煤粉燒嘴，燒嘴使用壽命保證期為一年，美國(guó)休斯頓示范廠燒嘴使用壽命據(jù)說(shuō)已達(dá)9500h以上。（3）SCGP技術(shù)的特點(diǎn)① 適合于氣化原料煤的范圍較寬 采用高溫加壓干粉煤氣流床SCGP氣化方法，拓寬了適應(yīng)制取合成氣原料煤的煤種，如褐煤、煙煤、無(wú)煙煤等各種煤均可使用，對(duì)煤的性質(zhì)如：粒度、結(jié)焦性、灰分、水分、硫分、氧分等含量均不敏感。② 成功地設(shè)計(jì)了膜式水冷壁氣化爐 采用水冷壁氣化爐，基本消除了頻繁檢修、更換爐內(nèi)耐火襯里和耗費(fèi)昂貴的弊端。同時(shí)單爐產(chǎn)氣能力大，具有高效、大型化和長(zhǎng)周期運(yùn)行的顯著特點(diǎn)。③ SCGP技術(shù)具有較高的熱效率 煤炭利用率高，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99％，其原料煤能量回收率高，80％~83％以合成氣形式回收(即冷煤氣效率)，14％~16％以蒸汽形式回收。④ 環(huán)境質(zhì)量高 SCGP氣化工藝，殼牌公司稱它為“潔凈煤”工藝，其生產(chǎn)的合成氣是含甲烷量很低的高潔凈合成氣。在煤氣化過(guò)程中，煤粉制備采用密閉系統(tǒng)，無(wú)粉塵排放；煤中灰分在氣化爐排出時(shí)被轉(zhuǎn)化為玻璃體顆粒，可作為道路建筑材料，不污染環(huán)境；合成氣水洗排放液經(jīng)汽提冷卻后循環(huán)使用，汽提逐出的H2S氣體送硫回收裝置。3）德國(guó)未來(lái)能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝未來(lái)能源公司位于德國(guó)來(lái)比錫附近的弗來(lái)堡市（Freibarg），原為東德黑水泵煤氣聯(lián)合企業(yè)弗來(lái)堡燃料研究所。1980年建成兩套粉煤加壓氣化裝置：W100（處理煤量100－250kg/h），W500（處理煤量5－25t/h），1983年12月又建成一套大型粉煤加壓氣化裝置，W30處理煤量30t/h稱為GSP工藝。2004年從巴高克電力公司分離出來(lái)，并由瑞士SH公司收購(gòu)以東德煤炭工業(yè)學(xué)院為依托加強(qiáng)開(kāi)發(fā)煤的氣化技術(shù)。公司1956年成立以來(lái)，最初開(kāi)發(fā)固定床氣化技術(shù)，70年代末開(kāi)始流化床的研究工作，原料煤主要是含硫的褐煤。（1）GSP干粉煤加壓氣化工藝流程GSP氣化工藝流程由①磨煤及干燥、②煤加壓及進(jìn)煤、③煤氣化及合成氣激冷、④渣水處理等幾個(gè)工序組成。GSP氣化工藝的磨煤及干燥、煤加壓及進(jìn)煤工序和SCGP工藝相同；渣水處理工序和TGP水煤漿加壓氣化工藝相同；煤氣化工序也和TGP工藝相似，不同之處在于它獨(dú)特的氣化爐設(shè)計(jì)。（2）GSP氣化爐GSP氣化爐為圓柱形結(jié)構(gòu)（見(jiàn)右圖），粉煤、蒸汽和氧氣從爐頂噴嘴進(jìn)入氣化爐反應(yīng)室，氣化爐內(nèi)周圍裝有水冷壁管，水壓高于反應(yīng)室壓力。冷卻盤管內(nèi)側(cè)裝有密集的銷釘，用以固定碳化硅涂層，涂層厚度約20mm。耐火涂層用水冷卻，其表面溫度低于液渣的流動(dòng)溫度，形成渣膜可以保護(hù)耐火層。GSP水冷壁氣化爐的特點(diǎn)： 環(huán)模水冷壁 無(wú)耐火磚 盤管內(nèi)有溫度達(dá)285℃冷卻水 內(nèi)涂薄耐火材料層 隨著水冷壁降溫，灰渣會(huì)固化在爐壁上， 該技術(shù)可以將爐壁溫度控制在500度以下 可以有效地延長(zhǎng)氣化爐壽命（壽命在10年以上）（如果使用耐火磚，那么每隔12到20個(gè)月就需要更換一次）（3）GSP流化床煤氣化工藝技術(shù)特點(diǎn)： 能高效生產(chǎn)富氫和一氧化碳的合成氣，甲烷含量少，熱值高 燃料可完全氣化，不生成冷凝副產(chǎn)品，氣體不含焦油、酚等污染物 液態(tài)排渣，熔融淬冷成透明狀，硬度大對(duì)環(huán)境無(wú)污染 能氣化劣質(zhì)褐煤，也可氣化硬煤和焦煤，煤種適應(yīng)范圍廣 煤氣化碳轉(zhuǎn)化率高于99％ 可處理高Cl的物料，原料適應(yīng)性強(qiáng) 水管冷壁型氣化爐，壽命長(zhǎng)，維修工作量小 新型水冷氣化噴咀，壽命長(zhǎng)，效率高 流體上進(jìn)下出，單噴咀，工藝有水冷激型、廢鍋型、混合型流程4）多噴嘴對(duì)置粉煤加壓氣化技術(shù)多噴嘴對(duì)置粉煤加壓氣化技術(shù)是在新型多噴嘴對(duì)置氣化爐中試裝置的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，是對(duì)新型氣化爐攻關(guān)成果的拓展和延伸。由魯南化肥廠、華東理工大學(xué)、某某化學(xué)工程公司共同承擔(dān)的《日投料30噸能力粉煤加壓氣化爐工業(yè)中試裝置》項(xiàng)目，2001年11月被科技部列入了“十五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。該項(xiàng)目已于2003年3月完成工程設(shè)計(jì)，2004年10月在魯化建成并一次投料成功。于2004年12月6~8日，通過(guò)由科技部組織的國(guó)家72小時(shí)考核。裝置運(yùn)行良好，各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到和超過(guò)設(shè)計(jì)要求。于2005年2月1日，通過(guò)由科技部組織的國(guó)家項(xiàng)目驗(yàn)收。項(xiàng)目試驗(yàn)的成功，可望使我國(guó)在煤化工氣化整體技術(shù)水平處于國(guó)際先進(jìn)水平，氣化爐結(jié)構(gòu)及工藝效果處于國(guó)際領(lǐng)先水平?？紤]到該工藝目前還沒(méi)有工業(yè)化裝置，從日投煤30噸擴(kuò)大到1000~2000噸的裝置存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，而且關(guān)鍵缺陷是氣化爐燃燒室采用耐火磚，而不是水冷壁，耐火磚使用壽命短，生產(chǎn)成本高，效益低。要在**使用魯化干煤粉氣化技術(shù)，必須解決水冷壁問(wèn)題，但目前魯化還沒(méi)有開(kāi)展此項(xiàng)工作，我們認(rèn)為在**使用魯化干煤粉氣化技術(shù)在時(shí)間銜接上存在問(wèn)題，是不太合適的。所以暫不推薦此工藝。5）BGL熔渣氣化技術(shù)的特點(diǎn)與其它氧氣為主的氣化技術(shù)相比，BGL氣化爐耗氧量較低?；以琴|(zhì)地緊密的固體物質(zhì)，封存了微量元素?；以鼰o(wú)害并具非浸溶性，適于作建筑材料。氣化過(guò)程中無(wú)飛灰產(chǎn)生。氣體成分中CO2含量低。氣化爐可快速開(kāi)車、停車。在氣化爐底部的高溫區(qū)爐壁被一層固體灰渣所保護(hù)。煤中90％以上的能量被轉(zhuǎn)化成可利用的煤氣。BGL氣化技術(shù)對(duì)煤種適應(yīng)性寬，不但在燃用劣質(zhì)煤方面具有較大優(yōu)勢(shì)，還可以氣化焦油、工業(yè)垃圾等。煤料床頂部的氣化溫度一般為450℃，可以不用要昂貴的熱回收設(shè)備，但氣體中甲烷含量較高，并含有焦油，增加了后續(xù)工段氣體處理的負(fù)荷和投資。原煤可被氣化，對(duì)煤的粒度要求不高，5～50mm的煤都可采用。 氣化工藝技術(shù)選擇綜上所述，適合本工程選用的氣化技術(shù)有SCGP、GSP和BGL三種工藝，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性比較如下① SCGP干粉煤氣化只能采用廢鍋流程，氣化爐和廢鍋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，制造難度大；合成氣冷卻需要循環(huán)氣壓縮機(jī)輸送循環(huán)合成氣和合成氣換熱來(lái)完成，因此，其投資比同樣生產(chǎn)規(guī)模的GSP氣化激冷流程高出40%以上。操作和維修費(fèi)用大，生產(chǎn)成本也高。合成氣中CO高達(dá)60%，必須同時(shí)補(bǔ)加其副產(chǎn)蒸汽的85%才能滿足變換的需要。② BGL工藝雖然具有氧耗低、煤的適應(yīng)性好、投資省的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)闅饣瘻囟鹊停瑲怏w中含甲烷、焦油等在后續(xù)工段難以處理的物質(zhì)，無(wú)疑將增加后續(xù)工段的消耗和投資。BGL氣化過(guò)程中產(chǎn)生的廢水成分較為復(fù)雜，一般含有焦油、酚、氨、塵等多種物質(zhì)。它們?cè)谒械暮慷驾^高，雖然煤種不同，各種成分的含量也不盡相同，但這種廢水用常用的生化、過(guò)濾、反滲透等方法不能直接處理，都必須首先將水種的油、塵、酚、氨等進(jìn)行分離、回收，流程復(fù)雜，投資高，很難達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。建在黃河上游的蘭州煤氣廠，采用魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)，因污水處理不能達(dá)標(biāo)，國(guó)家已經(jīng)下令關(guān)閉。某某水資源豐富，河水流入下游河流，如果不能解決污水處理問(wèn)題，本項(xiàng)目環(huán)評(píng)可能將無(wú)法通過(guò)。同時(shí)BGL工藝有求煤的粒度為5～50mm，原料煤中5mm的煤粉無(wú)法使用。原料煤塊煤的進(jìn)價(jià)比粉煤的價(jià)格高200元/噸，相當(dāng)于噸氨成本增加了250元左右，盡管投資稍低，但總體效益并不理想。③ GSP采用激冷流程，其氣體被水蒸汽飽和，~，足以滿足變換反應(yīng)對(duì)水蒸汽的需要，且流程設(shè)置按耐硫中串低比較順暢。氣化溫度高，所有的有機(jī)成分幾乎完全被分解，并且不會(huì)有新的化合物生成，灰渣和廢水中都不會(huì)存在對(duì)環(huán)境有較大危害的物質(zhì)。SCGP、GSP、BGL及富氧氣化工藝生產(chǎn)合成氨經(jīng)濟(jì)性比較氣化方法指標(biāo)BGLSCGPGSP富氧氣化總投資生產(chǎn)規(guī)模（萬(wàn)噸/年）40505040原料煤消耗（萬(wàn)噸/年）燃料煤消耗（萬(wàn)噸/年）總用電負(fù)荷（萬(wàn)kWH）0488757385485總用水量（萬(wàn)噸/年）880880905環(huán)保性能一般好好一般技術(shù)成熟程度一般較好較好好噸氨完全成本（元/噸）120010991420項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率（稅前%）凈現(xiàn)值（稅后，萬(wàn)元）3704120715－15362項(xiàng)目年利潤(rùn)（萬(wàn)元）231503048513793項(xiàng)目年凈利潤(rùn)（萬(wàn)元）1740620425245919514投資回收期（稅后，年）注：上表中BGL、富氧氣化原料塊煤灰份按15％考慮，SCGP、GSP所用原料粉煤灰份分別按15％和30％考慮。綜上所述，本項(xiàng)目首推GSP激冷流程粉煤加壓氣化技術(shù)，可以從根本上降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 氣化工藝流程敘述 磨煤及干燥合格粒度的原料煤用膠帶輸送機(jī)由原料煤堆場(chǎng)送入原料煤儲(chǔ)倉(cāng)。原料煤經(jīng)過(guò)計(jì)量給料機(jī)加入磨煤機(jī)中，進(jìn)行磨煤加工生產(chǎn)煤粉。磨煤機(jī)采用的是中速磨，在磨煤的同時(shí)向磨煤機(jī)內(nèi)吹入由惰性氣體加熱器（熱風(fēng)爐）加熱的氣體，對(duì)煤進(jìn)行干燥。惰性氣體加熱器的燃料主要是由液氮洗排出的弛放氣，不足部分由粗合成氣補(bǔ)充。磨煤機(jī)磨出煤粉由熱風(fēng)攜帶經(jīng)磨煤機(jī)的旋轉(zhuǎn)分離器，將合格的煤粉送出，再通過(guò)布袋除塵器將煤粉與氣體分離，煤粉經(jīng)旋轉(zhuǎn)下料閥、螺旋輸送機(jī)輸送到煤粉儲(chǔ)斗。分離后的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)吹入惰性氣體加熱器循環(huán)使用。原料煤儲(chǔ)斗設(shè)有除塵用的風(fēng)機(jī)和布袋除塵器，用于防止煤粉塵飛揚(yáng)。惰性氣體加熱器配有助燃風(fēng)機(jī)。 煤加壓及給料來(lái)自磨煤及干燥單元的粉煤進(jìn)入粉煤儲(chǔ)倉(cāng)，同時(shí)由粉煤過(guò)濾器過(guò)濾下的煤粉也進(jìn)入粉煤儲(chǔ)倉(cāng)。粉煤經(jīng)煤粉發(fā)送罐送入煤粉鎖斗，一旦此過(guò)程完成，后者即與所有低壓設(shè)備隔絕。煤粉鎖斗與煤粉給料倉(cāng)之間的平衡閥門打開(kāi)后，高壓氮?dú)膺M(jìn)入煤粉鎖斗加壓直至壓力與煤粉給料倉(cāng)相同。粉煤進(jìn)入煤粉給料倉(cāng)后，煤粉鎖斗開(kāi)始卸壓并重新進(jìn)料，周而復(fù)始。 煤粉氣化來(lái)自煤粉給料倉(cāng)的粉煤用中壓氮?dú)馔ㄟ^(guò)加料器送入氣化爐粉煤燒嘴。中壓過(guò)熱蒸汽進(jìn)入氧氣/蒸汽混合器與來(lái)自空分的純氧混合后也進(jìn)入粉煤燒嘴。氧/蒸汽比保持恒定，而氧/煤比則根據(jù)合成氣產(chǎn)量及其組份（CO2和CH4）含量進(jìn)行調(diào)節(jié)。粉煤、氧氣和蒸汽混合物由粉煤燒嘴噴入氣化爐內(nèi)進(jìn)行燃燒反應(yīng)。反應(yīng)后的高溫合成氣（~1350℃）在氣化爐激冷室被激冷至約216℃后進(jìn)入下工序。高溫氣化使煤中所含灰份成熔融狀并流到氣化爐下部激冷室中，由于激冷迅速分解成灰渣小顆粒，然后灰渣顆粒隨水進(jìn)入渣收集罐中?；宜裳h(huán)泵輸送，經(jīng)水力旋流器和冷卻器循環(huán)回到激冷室，并將熔渣的熱量帶走。渣由收集罐進(jìn)入排渣罐，在此過(guò)程中，水通過(guò)灰水泵循環(huán)回到收集罐中，同時(shí)部分高壓新鮮水將補(bǔ)充到系統(tǒng)。當(dāng)所有的渣進(jìn)入排渣罐后，排渣罐即與收集罐隔絕并開(kāi)始卸壓，然后將渣全部倒入渣池，由洗滌水儲(chǔ)罐出來(lái)的低壓灰水對(duì)排渣罐進(jìn)行沖洗，當(dāng)沖洗和重新注水完成后，用中壓氮?dú)膺M(jìn)行加壓，然后與收集罐重新連通。渣池中的渣由鏈?zhǔn)綋圃鼨C(jī)撈出并經(jīng)渣輸送帶送往渣場(chǎng)。渣池中含細(xì)微顆粒的灰水通過(guò)渣水排放泵輸送至渣水處理的真空閃蒸罐中。 渣水處理合成氣通過(guò)兩級(jí)文丘里洗滌器洗除去灰分，經(jīng)帶有高效除霧器的分離器除水后，送變換裝置。文丘里洗滌器出來(lái)的黑水經(jīng)過(guò)高壓閃蒸和真空閃蒸，分離出其中溶解的合成氣，最后進(jìn)到澄清槽澄清。高壓閃蒸罐頂出來(lái)的閃蒸氣經(jīng)過(guò)灰水加熱器、脫鹽水加熱器塔頂冷凝器分離出酸性氣送火炬燃燒放空。澄清槽上部清水為灰水，灰水溢流到灰水槽。澄清槽底部渣水通過(guò)底流泵送到壓濾機(jī)分離出細(xì)渣和濾液，濾液自流到濾液受槽，濾液再?gòu)臑V液受槽和灰水槽來(lái)的灰水一起經(jīng)過(guò)廢水冷卻器冷卻之后送污水處理場(chǎng)。 主要設(shè)備的確定氣化裝置的操作工況和工藝介質(zhì)對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)具有較高的要求，在結(jié)構(gòu)上不但要有足夠的強(qiáng)度，還必須考慮防腐、耐磨蝕性，材料采用的是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的碳鋼、低合金鋼及不銹鋼00Cr17Ni14Mo2（316L）。1） 磨煤機(jī)根據(jù)國(guó)內(nèi)發(fā)電廠制備煤粉的經(jīng)驗(yàn)，初選國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的輥盤式中速棒磨機(jī)2臺(tái)，處理能力75t/h。煤磨機(jī)內(nèi)襯耐磨橡膠板以降低噪音。磨煤機(jī)的最終選型及詳細(xì)規(guī)格待做不同煤種的磨煤試驗(yàn)后再研究決定。2） 氣化爐氣化爐參數(shù)如下：殼體內(nèi)徑： φ2460mm氣化爐為GSP專利設(shè)備，有專利商供應(yīng)。3）鎖斗鎖斗是為氣化爐提供高壓煤粉的主要設(shè)備之一，根據(jù)鎖斗功用的特點(diǎn)，本裝置鎖斗內(nèi)部承壓0→，本設(shè)備需按應(yīng)力分析及疲勞壽命分析設(shè)計(jì)。此設(shè)備為專利設(shè)備，專利商要求由專利商供貨。 變換 概述變換工段的主要任務(wù)是將氣化送來(lái)的水煤氣中的CO經(jīng)變換反應(yīng)得到合成氨生產(chǎn)需要的H2，并根據(jù)不同的溫度范圍產(chǎn)生不同等級(jí)的蒸汽進(jìn)行工藝余熱回收。 工藝技術(shù)路線選擇由于本工程的氣化采用GSP氣化工藝，水煤氣中的CO含量較高（V%：59～65%），且水/干氣比較高（～），采用傳統(tǒng)的一段變換爐無(wú)法控制變換爐的出口溫度，極易出現(xiàn)“飛溫”現(xiàn)象，給選擇變換爐設(shè)備材料帶來(lái)困難。為克服上述問(wèn)題，本流程選用中中低、中變分氣（激冷液）激冷變換流程。由氣化來(lái)的水煤氣經(jīng)煤氣水分離器分離夾帶的水后，水煤氣分兩股：第一股經(jīng)中溫?fù)Q熱器升溫后進(jìn)入第一中溫變換爐AB（并連操作，采用軸徑向變換爐，該爐型氣體分布均勻，催化劑裝填量少，并可降低壓力降），變換氣在中溫?fù)Q熱器內(nèi)和第一股水煤氣換熱后與第二股水煤氣一起進(jìn)入激冷器，調(diào)至合適溫度進(jìn)入第二中溫變換爐進(jìn)行變換反應(yīng)。而后經(jīng)蒸汽過(guò)熱器、中壓廢熱鍋爐、鍋爐給水加熱器調(diào)節(jié)進(jìn)入低壓變換爐的變換氣溫度，%（mol干基）。 本裝置三廢治理及環(huán)境保護(hù)措施 變換工段排出的不凝氣來(lái)自氣提氣冷凝分離器頂部，送入氣化火炬焚燒。冷凝液廢水來(lái)自氣提氣冷凝分離器底部，含有一定量的NH3，送污水處理裝置處