【正文】 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自氣提氣冷凝分離器頂部，送入氣化火炬焚燒。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?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)。 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。此設(shè)備為專利設(shè)備，專利商要求由專利商供貨。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)。煤磨機(jī)內(nèi)襯耐磨橡膠板以降低噪音。 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）。澄清槽上部清水為灰水，灰水溢流到灰水槽。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(jìn)到澄清槽澄清。渣池中含細(xì)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。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始卸壓，然后將渣全部倒入渣池，由洗滌水儲(chǔ)罐出來的低壓灰水對(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?；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。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。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)。 煤粉氣化來自煤粉給料倉(cāng)的粉煤用中壓氮?dú)馔ㄟ^加料器送入氣化爐粉煤燒嘴。煤粉鎖斗與煤粉給料倉(cāng)之間的平衡閥門打開后，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。 煤加壓及給料來自磨煤及干燥單元的粉煤進(jìn)入粉煤儲(chǔ)倉(cāng)，同時(shí)由粉煤過濾器過濾下的煤粉也進(jìn)入粉煤儲(chǔ)倉(cāng)。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)。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。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。 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)。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（萬噸/年）40505040原料煤消耗（萬噸/年）燃料煤消耗（萬噸/年）總用電負(fù)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(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率（稅前%）凈現(xiàn)值（稅后，萬元）3704120715－15362項(xiàng)目年利潤(rùn)（萬元）231503048513793項(xiàng)目年凈利潤(rùn)（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。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。同時(shí)BGL工藝有求煤的粒度為5～50mm，原料煤中5mm的煤粉無法使用。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。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)。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。 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?；以琴|(zhì)地緊密的固體物質(zhì)，封存了微量元素。與其它氧氣為主的氣化技術(shù)相比，BGL氣化爐耗氧量較低。所以暫不推薦此工藝。考慮到該工藝目前還沒有工業(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。于2005年2月1日，通過由科技部組織的國(guó)家項(xiàng)目驗(yàn)收。于2004年12月6~8日，通過由科技部組織的國(guó)家72小時(shí)考核。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。 新型水冷氣化噴咀，壽命長(zhǎng)，效率高 可處理高Cl的物料，原料適應(yīng)性強(qiáng) 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 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 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)： 隨著水冷壁降溫，灰渣會(huì)固化在爐壁上， 盤管內(nèi)有溫度達(dá)285℃冷卻水 環(huán)模水冷壁耐火涂層用水冷卻，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。（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(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。（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。2004年從巴高克電力公司分離出來，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)開發(fā)煤的氣化技術(shù)。3）德國(guó)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(guó)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。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。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)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。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。（1）SCGP煤氣化工藝過程Shell 粉煤氣化工序由以下主要單元組成：①磨煤及干燥、②煤加壓及進(jìn)煤、③氣化及合成氣冷卻、④除渣、⑤除灰、⑥洗滌、⑦廢水汽提及澄清、⑧氣化公用工程系統(tǒng)等。裝置開工率最高達(dá)73%。帕克煉油廠建成日投煤量250～400噸的示范裝置投產(chǎn)稱作SCGP－1示范裝置。新型（對(duì)置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)在2004年11月在德州投入工業(yè)生產(chǎn)；由于和德士古水煤漿加壓氣化相同的原因，本項(xiàng)目不宜采用此技術(shù)。是在德士古水煤漿加壓氣化法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。因此本項(xiàng)目不宜采用水煤漿加壓氣化技術(shù)。德士古水煤漿氣化在上世紀(jì)80年代投入工業(yè)生產(chǎn)，中國(guó)已在渭河、魯南、上海焦化、淮南、黑龍江浩良河化肥廠中石化金陵化肥等引進(jìn)該技術(shù)。氣化過程對(duì)環(huán)境污染影響較小。該工藝采用水煤漿進(jìn)料，制成60～65%濃度的水煤漿，在氣流床中加壓氣化，水煤漿和氧氣在高溫高壓下反應(yīng)生成合成氣，液態(tài)排渣。使用氧氣可以使氣化更有效，并可避免合成氣被氮?dú)庀♂專铣蓺獾臒嶂狄哺哂诳諝庋趸癄t所產(chǎn)生的合成氣的熱值。粉煤在12001700℃時(shí)被氧化，高溫保證了煤的完全氣化，煤中的礦物質(zhì)成為熔渣后離開氣化爐。當(dāng)使用煤的灰熔點(diǎn)較高時(shí)，則可以加入一定助熔劑，以確?；以鲃?dòng)性，使它能順利的從灰渣流到淬冷器中，被水淬冷成為粒狀燒結(jié)物，然后通過過灰渣的閉鎖斗排出氣化爐。3）BGL加壓熔渣氣化爐是固定床和氣流床相結(jié)合的工藝，其操作工藝和爐體結(jié)構(gòu)與魯奇爐相似，主要差別在于爐底排渣部分，通過調(diào)節(jié)供入燃燒區(qū)蒸汽和氧氣的量來控制燃燒區(qū)的溫度，以實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣。在我國(guó)已有成功的工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行裝置。這就需要大量的碳素粒循環(huán)，或被傳送到分離燃燒室中燃燒。2）流化床氣化爐采用粉碎了的煤作為原料，用氧化劑（氧氣或空氣）來進(jìn)行床體流化，其溫度保持在1000℃以下，以預(yù)防灰熔化后與爐床里的物質(zhì)發(fā)生結(jié)聚。加之，**西部煤炭出省通道逐漸通暢，通過瀘州走水運(yùn)的路徑已經(jīng)打通，通過高速運(yùn)往廣西、湖南、湖北已經(jīng)非常便捷，無煙塊煤價(jià)格幾年來一直在上漲。富養(yǎng)氣化的特點(diǎn)是投資少，操作簡(jiǎn)單，在中型氮肥廠中具有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，是國(guó)家重點(diǎn)推薦的中氮廠造氣技術(shù)。當(dāng)空氣被作為氧化劑時(shí)，溫度通常不會(huì)超過灰熔點(diǎn)，而純氧氣流床氣化爐既可以是干灰也可以是熔渣。1）移動(dòng)床氣化爐是最老的氣化爐，它很長(zhǎng)時(shí)間在煤氣化工藝中占主要地位。6）氮?dú)鈮嚎s機(jī)氮?dú)鈮嚎s機(jī)是本裝置的關(guān)鍵設(shè)備，該壓縮機(jī)采用單臺(tái)單軸型多級(jí)離心式壓縮機(jī)，帶進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉，由蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。5）空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)是本裝置的關(guān)鍵設(shè)備，該壓縮機(jī)采用單臺(tái)單軸型多級(jí)離心式壓縮機(jī)，帶進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉，由蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。（3）主換熱器采用了大截面真空釬焊的鋁制板翅式換熱器。4）分餾塔（1）下塔結(jié)構(gòu)采用了對(duì)流式篩板塔，具有有效流通面積大，精餾效果好的特點(diǎn)。3）膨脹機(jī)（1）增壓透平膨脹機(jī)組由主機(jī)和供油系統(tǒng)兩個(gè)撬裝塊組成。與篩板塔相比可大大地縮小塔徑、減小占地面積。 主要設(shè)備的選擇1）空氣冷卻塔、水冷卻塔采用填料塔，壓降低、能耗低、傳熱和傳質(zhì)效果好。從空氣純化系統(tǒng)來的部分空氣，進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)增壓端增壓冷卻后，進(jìn)入冷箱內(nèi)的液氧換熱器，冷卻至一定溫度后進(jìn)入透平膨脹機(jī)。產(chǎn)生的純氮?dú)馀c低壓精餾塔中上部出來的污氮混合后進(jìn)入過冷器。冷凝下的液氮進(jìn)入低壓精餾塔塔頂作回流液。液氬貯罐中蒸發(fā)的氬氣送回冷箱，經(jīng)蒸發(fā)氬再冷凝器冷凝后與產(chǎn)品液氬一起返回貯罐。該塔的回流液由粗氬塔冷凝器中的液態(tài)富氧空氣蒸發(fā)而產(chǎn)生，該富氧空氣來自中壓精餾塔塔底，并在過冷器中過冷。該氣氮送入過冷器以過冷來自中壓精餾塔的液體，然后部分去送管網(wǎng)；其余部分進(jìn)入水冷塔或放空。低壓精餾塔中上部的污氮進(jìn)入過冷器以過冷來自中壓精餾塔的液體，然后進(jìn)入低壓主換熱器復(fù)熱，然后分成兩路，其中一路用于對(duì)空氣純化器中的分子篩進(jìn)行再生，另一股進(jìn)入水冷塔用于冷凍水的降溫。另一部分經(jīng)過冷器過冷后進(jìn)入液氧貯罐，然后由液氧產(chǎn)品泵加壓后送出。 頂部產(chǎn)生純氮?dú)鈴牡蛪壕s塔的底部抽出液氧。 底部產(chǎn)生液氧中壓精餾塔塔頂部的液氮?jiǎng)t一部分作為中壓精餾塔回流液，其余部分在過冷器中過冷后分為幾部分：一部分送入低壓精餾塔塔頂作回流液；一部分經(jīng)液氮泵加壓進(jìn)入主換熱器復(fù)熱后（(G)），作為產(chǎn)品送出界區(qū)使用；一部分進(jìn)入液氮儲(chǔ)罐，作為產(chǎn)品送出界區(qū)；過冷器的冷源為來自低壓精餾塔的純氮?dú)夂臀鄣獨(dú)狻? 含38%~40%氧的 “富氧液空”低純氮回流液在過冷器中過冷后，用作低壓精餾塔中上部的回流液。 純液氮產(chǎn)品及回流液所需回流液來自中壓精餾塔頂部的主冷凝蒸發(fā)器，在此低壓精餾塔底部的液氧蒸發(fā)，中壓精餾塔頂部的氮?dú)饫淠玫揭旱＿@股中壓空氣在中壓主換熱器中與精餾塔出來的高壓液氧換熱，使液氧氣化成氣體產(chǎn)品。另一部分凈化空氣送入空氣增壓機(jī)，從空氣增壓機(jī)中部抽出一股的空氣進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)組的增壓機(jī)，增壓至后進(jìn)入冷箱，在主換熱器中冷卻，(G)后與主氣流一起進(jìn)入分餾塔的中壓精餾塔。在分子篩吸附器之后抽出一股空氣作為全廠儀表空氣送到全廠管網(wǎng)。空氣冷卻塔采用循環(huán)水和經(jīng)水冷塔及氨冷器冷卻過的低溫水冷卻，空氣冷卻塔頂部設(shè)有游離水分離裝置和獨(dú)特的防液泛裝置，以防止工藝空氣中游離水份帶出。裝置主要技術(shù)性能：1）裝置啟動(dòng)時(shí)間 ～36小時(shí)(從膨脹機(jī)啟動(dòng)到氧氣純度符合合同要求)2）裝置加溫解凍時(shí)間 ～36小時(shí)3）裝置運(yùn)行周期 二年以上(二次大加溫時(shí)間間隔) 原材料、產(chǎn)品及吸附劑主要技術(shù)規(guī)格 原材料技術(shù)規(guī)格空分裝置以大氣空氣為原料，空氣中不含重塵和油，大氣質(zhì)量要求如下：表421名稱最大含量（ppmv）CO2400CH45C2H4C2H6C3H8C2H2C3H6C4+1CO1H21NH31NOX(NO+NO2)N2OH2SCl2FClHC1SO2+SO31HC l1NO21 吸附劑技術(shù)規(guī)格 表422序號(hào)名稱規(guī)格(型號(hào)、尺寸)控制組分名稱標(biāo)準(zhǔn)備 注1分子篩吸附劑13APG/φ3~φ5Al2O3 產(chǎn)品及副產(chǎn)品產(chǎn)量及技術(shù)規(guī)格 表423產(chǎn)品流量Nm3/h純度%V裝置出口壓力MPa(G)溫度℃?zhèn)?注氧氣4700037內(nèi)壓液氧1000液氮5