【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重和檢修頻繁的難題。水冷壁與簡體外殼之間留有環(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)有對稱的四個煤粉燒嘴，燒嘴使用壽命保證期為一年，美國休斯頓示范廠燒嘴使用壽命據(jù)說已達9500h以上。（3）SCGP技術(shù)的特點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、無煙煤等各種煤均可使用，對煤的性質(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)耐火襯里和耗費昂貴的弊端。同時單爐產(chǎn)氣能力大，具有高效、大型化和長周期運行的顯著特點。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。在煤氣化過程中，煤粉制備采用密閉系統(tǒng)，無粉塵排放；煤中灰分在氣化爐排出時被轉(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）德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝未來能源公司位于德國來比錫附近的弗來堡市（Freibarg），原為東德黑水泵煤氣聯(lián)合企業(yè)弗來堡燃料研究所。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，并由瑞士SH公司收購以東德煤炭工業(yè)學(xué)院為依托加強開發(fā)煤的氣化技術(shù)。公司1956年成立以來，最初開發(fā)固定床氣化技術(shù)，70年代末開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煤加壓及進煤、③煤氣化及合成氣激冷、④渣水處理等幾個工序組成。GSP氣化工藝的磨煤及干燥、煤加壓及進煤工序和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，不同之處在于它獨特的氣化爐設(shè)計。（2）GSP氣化爐GSP氣化爐為圓柱形結(jié)構(gòu)（見右圖），粉煤、蒸汽和氧氣從爐頂噴嘴進入氣化爐反應(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溫度，形成渣膜可以保護耐火層。GSP水冷壁氣化爐的特點： 環(huán)模水冷壁 無耐火磚 盤管內(nèi)有溫度達285℃冷卻水 內(nèi)涂薄耐火材料層 隨著水冷壁降溫，灰渣會固化在爐壁上， 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個月就需要更換一次）（3）GSP流化床煤氣化工藝技術(shù)特點： 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，硬度大對環(huán)境無污染 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 水管冷壁型氣化爐，壽命長，維修工作量小 新型水冷氣化噴咀，壽命長，效率高 流體上進下出，單噴咀，工藝有水冷激型、廢鍋型、混合型流程4）多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術(shù)多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術(shù)是在新型多噴嘴對置氣化爐中試裝置的基礎(chǔ)上開發(fā)的，是對新型氣化爐攻關(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)工程公司共同承擔的《日投料30噸能力粉煤加壓氣化爐工業(yè)中試裝置》項目，2001年11月被科技部列入了“十五”國家重點科技攻關(guān)項目。該項目已于2003年3月完成工程設(shè)計，2004年10月在魯化建成并一次投料成功。于2004年12月6~8日，通過由科技部組織的國家72小時考核。裝置運行良好，各項主要技術(shù)指標達到和超過設(shè)計要求。于2005年2月1日，通過由科技部組織的國家項目驗收。項目試驗的成功，可望使我國在煤化工氣化整體技術(shù)水平處于國際先進水平，氣化爐結(jié)構(gòu)及工藝效果處于國際領(lǐng)先水平。考慮到該工藝目前還沒有工業(yè)化裝置，從日投煤30噸擴大到1000~2000噸的裝置存在一定的風(fēng)險，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)，必須解決水冷壁問題，但目前魯化還沒有開展此項工作，我們認為在**使用魯化干煤粉氣化技術(shù)在時間銜接上存在問題，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。灰渣無害并具非浸溶性，適于作建筑材料。氣化過程中無飛灰產(chǎn)生。氣體成分中CO2含量低。氣化爐可快速開車、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。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，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)工段氣體處理的負荷和投資。原煤可被氣化，對煤的粒度要求不高，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)氣壓縮機輸送循環(huán)合成氣和合成氣換熱來完成，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。操作和維修費用大，生產(chǎn)成本也高。合成氣中CO高達60%，必須同時補加其副產(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，但因為氣化溫度低，氣體中含甲烷、焦油等在后續(xù)工段難以處理的物質(zhì)，無疑將增加后續(xù)工段的消耗和投資。BGL氣化過程中產(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)。它們在水中的含量都較高，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、氨等進行分離、回收，流程復(fù)雜，投資高，很難達到國家污水排放標準。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)，因污水處理不能達標，國家已經(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題，本項目環(huán)評可能將無法通過。同時BGL工藝有求煤的粒度為5～50mm，原料煤中5mm的煤粉無法使用。原料煤塊煤的進價比粉煤的價格高200元/噸，相當于噸氨成本增加了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，所有的有機成分幾乎完全被分解，并且不會有新的化合物生成，灰渣和廢水中都不會存在對環(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)濟性比較氣化方法指標BGLSCGPGSP富氧氣化總投資生產(chǎn)規(guī)模（萬噸/年）40505040原料煤消耗（萬噸/年）燃料煤消耗（萬噸/年）總用電負荷（萬kWH）0488757385485總用水量（萬噸/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項目內(nèi)部收益率（稅前%）凈現(xiàn)值（稅后，萬元）3704120715－15362項目年利潤（萬元）231503048513793項目年凈利潤（萬元）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，增強了企業(yè)的競爭力。 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由原料煤堆場送入原料煤儲倉。原料煤經(jīng)過計量給料機加入磨煤機中，進行磨煤加工生產(chǎn)煤粉。磨煤機采用的是中速磨，在磨煤的同時向磨煤機內(nèi)吹入由惰性氣體加熱器（熱風(fēng)爐）加熱的氣體，對煤進行干燥。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充。磨煤機磨出煤粉由熱風(fēng)攜帶經(jīng)磨煤機的旋轉(zhuǎn)分離器，將合格的煤粉送出，再通過布袋除塵器將煤粉與氣體分離，煤粉經(jīng)旋轉(zhuǎn)下料閥、螺旋輸送機輸送到煤粉儲斗。分離后的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機吹入惰性氣體加熱器循環(huán)使用。原料煤儲斗設(shè)有除塵用的風(fēng)機和布袋除塵器，用于防止煤粉塵飛揚。惰性氣體加熱器配有助燃風(fēng)機。 煤加壓及給料來自磨煤及干燥單元的粉煤進入粉煤儲倉，同時由粉煤過濾器過濾下的煤粉也進入粉煤儲倉。粉煤經(jīng)煤粉發(fā)送罐送入煤粉鎖斗，一旦此過程完成，后者即與所有低壓設(shè)備隔絕。煤粉鎖斗與煤粉給料倉之間的平衡閥門打開后，高壓氮氣進入煤粉鎖斗加壓直至壓力與煤粉給料倉相同。粉煤進入煤粉給料倉后，煤粉鎖斗開始卸壓并重新進料，周而復(fù)始。 煤粉氣化來自煤粉給料倉的粉煤用中壓氮氣通過加料器送入氣化爐粉煤燒嘴。中壓過熱蒸汽進入氧氣/蒸汽混合器與來自空分的純氧混合后也進入粉煤燒嘴。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。渣由收集罐進入排渣罐，在此過程中，水通過灰水泵循環(huán)回到收集罐中，同時部分高壓新鮮水將補充到系統(tǒng)。當所有的渣進入排渣罐后，排渣罐即與收集罐隔絕并開始卸壓，然后將渣全部倒入渣池，由洗滌水儲罐出來的低壓灰水對排渣罐進行沖洗，當沖洗和重新注水完成后，用中壓氮氣進行加壓，然后與收集罐重新連通。渣池中的渣由鏈式撈渣機撈出并經(jīng)渣輸送帶送往渣場。渣池中含細微顆粒的灰水通過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兩級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。文丘里洗滌器出來的黑水經(jīng)過高壓閃蒸和真空閃蒸，分離出其中溶解的合成氣，最后進到澄清槽澄清。高壓閃蒸罐頂出來的閃蒸氣經(jīng)過灰水加熱器、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底流泵送到壓濾機分離出細渣和濾液，濾液自流到濾液受槽，濾液再從濾液受槽和灰水槽來的灰水一起經(jīng)過廢水冷卻器冷卻之后送污水處理場。 主要設(shè)備的確定氣化裝置的操作工況和工藝介質(zhì)對設(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度，還必須考慮防腐、耐磨蝕性，材料采用的是國內(nèi)生產(chǎn)的碳鋼、低合金鋼及不銹鋼00Cr17Ni14Mo2（316L）。1） 磨煤機根據(jù)國內(nèi)發(fā)電廠制備煤粉的經(jīng)驗，初選國內(nèi)生產(chǎn)的輥盤式中速棒磨機2臺，處理能力75t/h。煤磨機內(nèi)襯耐磨橡膠板以降低噪音。磨煤機的最終選型及詳細規(guī)格待做不同煤種的磨煤試驗后再研究決定。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，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。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)生不同等級的蒸汽進行工藝余熱回收。 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)備材料帶來困難。為克服上述問題，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)中溫換熱器升溫后進入第一中溫變換爐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），變換氣在中溫換熱器內(nèi)和第一股水煤氣換熱后與第二股水煤氣一起進入激冷器，調(diào)至合適溫度進入第二中溫變換爐進行變換反應(yīng)。而后經(jīng)蒸汽過熱器、中壓廢熱鍋爐、鍋爐給水加熱器調(diào)節(jié)進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)境保護措施 變換工段排出的不凝氣來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