【正文】 （4）E1701 排放水 PH 值 17QIC0002：。（3）濕洗塔的液位 16LI0003：50177。V3051 出口壓力30PI0006＞.二、除灰濕洗崗位（1）飛灰過濾器壓降 15PDI0002＜10kPa。V3054 出口壓力 30PI0102：177。（11）粗合成氣中二氧化碳含量 16QIC0004：～ 5%。（9）循環(huán)水含固量 14DY20221：＜％。（8）渣池液位 14LI0001:50177。（6）鍋爐循環(huán)水流量：13FI0041＞2540 m3/h。 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29頁（5）激冷氣壓縮機(jī)入口溫度 13TI0020：200177。（4）蒸汽過熱器入口溫度 13TI0019：＜720℃。 氣化廠主要考核指標(biāo)清單一、氣化崗位（1）氧/煤：；（2）蒸汽氧氣混合后溫度：190℃。目前大多采用 Cs137 或 Co60 同位素儀器測量。因此本裝置煤氣化技術(shù)宜采用殼牌煤氣化技術(shù)。殼牌氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，對氣化爐操作溫度的要求比德士古氣化爐寬松，同時(shí)由于氣化燒嘴安裝在氣化爐側(cè)壁，燒嘴數(shù)量可為 4～6個(gè)，負(fù)荷調(diào)整范圍寬，燒嘴運(yùn)行周期保證值在 8000 小時(shí)以上，能保證氣化裝置長周期運(yùn)行，無需設(shè)置備用爐。而殼牌氣化爐的有效氣體成分更高，可達(dá)到 90％左右，二氧化碳含量只有 2％，其余是氮?dú)獾瘸煞荩懦龌以泻剂啃∮?1％，碳的轉(zhuǎn)化率～99％，煤中的碳已最大程度地得到了利用。而殼牌干法粉煤加壓氣化工藝原料經(jīng)過干燥后才進(jìn)入氣化爐，用于加熱蒸發(fā)煤中水分的熱量小，因而氣化所需的氧氣量小。如水煤漿濃度為 65?，即在 kg 的水煤漿中，1 kg 的煤要蒸發(fā) kg 的水，并將其加熱到 1400℃，約需 2900 kJ的熱量。殼牌氣化工藝采用干煤粉進(jìn)料，采用水冷壁結(jié)構(gòu)，因此對煤種的選擇范圍可以更寬。殼牌技術(shù)與德士古技術(shù)比較說明如下：a、煤種適應(yīng)性方面德士古氣化工藝中，煤必須以含有大約 35％的水的懸浮液的形式進(jìn)入氣化爐，而這一點(diǎn)只適于煙煤和硬煤。 （10）對于 2022 t/d 投煤量能力，GSP 需 2 臺氣化爐并聯(lián)操作，且單臺氣化爐需要從現(xiàn)有 720 t/d 投煤量的氣化爐放大到 1000 t/d 投煤量，放大 倍，尤其是頂部單燒嘴，放大存在一定風(fēng)險(xiǎn)。WEC 的考察人員沒有查到一份褐煤的生產(chǎn)運(yùn)行記錄，而且其技術(shù)人員也沒有解釋在褐煤運(yùn)行中是否存在其他問題，因此其可靠性還值得研究。SHELL 氣化爐按正常年大修，年開工率在約 95％上。 （7）GSP 氣化爐水冷壁使用壽命較短，其內(nèi)襯膜式壁厚僅 mm，GSP 保證 10 年，而 SHELL 氣化爐水冷壁的內(nèi)襯膜式壁厚為 ，使用壽命保證 25 年。 （6）GSP 煤氣化工藝激冷＋洗滌流程和德士古煤氣化工藝激冷＋洗滌流程相似，目前國內(nèi)德士古流程中運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，進(jìn)變換的粗煤氣中塵含量均大于 2 mg/Nm3，GSP 氣化工藝未經(jīng)干法除灰，僅經(jīng)過激冷分離和濕法洗滌很難保證原料煤氣中灰塵含量小于 1 mg/Nm3，對后序系統(tǒng)的操作帶來很不利影響。 （5）從目前淮化集團(tuán)送煤樣到 GSP 中試裝置試驗(yàn)結(jié)果來看，煤種試燒結(jié)果不理想，氣化溫度在 1670 ～1955 ，煤氣中（CO+H 2）含量℃ ℃在～75％，煤氣中 N2 含量在 16～17％，該合成氣組分有效氣不夠理想，而且對于生產(chǎn)甲醇的裝置不利。 （4）GSP 氣化爐燒嘴需長期使用燃料氣以保持長明火狀態(tài)，如果采用粗合成氣，則需要約總產(chǎn)氣量的 7％粗合成氣用于燃燒，相應(yīng)煤耗高4～5％。 （3）GSP 氣化爐燒嘴用較多的過熱蒸汽，2022 噸／天投煤量需消耗的過熱蒸汽約 18 t/h，因此能耗較高，相應(yīng)氧氣消耗較高。 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26頁殼牌技術(shù)與 GSP 技術(shù)比較說明如下： （1）GSP 工藝要求煤粉粒徑在 250μm~500 μm，SHELL 工藝要求煤粉粒徑 90％100μm，這決定了兩種工藝的碳轉(zhuǎn)化率的差異，根據(jù) WEC 的經(jīng)驗(yàn)以及灰渣中碳含量來看，兩種工藝的碳轉(zhuǎn)化率相差約 2~3％。氣化污水不含焦油、 酚等，容易處理，需要時(shí)可作到零排放。氣化過程無廢氣排放。Shell 煤氣化的冷煤氣效率達(dá)到 78～83%，其余～15%副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，總的原料煤的熱效率達(dá) 98%，處于很高水平。燒嘴的使用壽命長，也是氣化裝置能長期運(yùn)行的一個(gè)重要保證。 （5）每臺氣化爐設(shè)有 4～6 個(gè)燒嘴，故對生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)比 Texaco 單個(gè)燒嘴更為靈活，范圍也更寬。正常使用維護(hù)量很小，運(yùn)行周期長，也無需設(shè)置備用爐。 （4）氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里。采用干煤粉進(jìn)料與水煤漿氣化相比不需在爐內(nèi)蒸發(fā)水分，氧氣用量因而可減少 15～25%，從而降低了成本。由于氣體中有效組分高，煤氣總量有所減少，因而氣化消耗煤量也可降低。 （2）氣化溫度高，一般在 1400～1600℃，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá) 99%，合成氣質(zhì)量好。殼牌粉煤氣化工藝具有如下特點(diǎn)： （1）采用干煤粉作氣化原料，煤粉用惰氣輸送，操作十分安全。在取得大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，于 1993 年在荷蘭建成日處理煤量為 2022 噸的單系列大型氣化裝置，1994 年首次將生產(chǎn)的煤氣用于發(fā)電，并且使用了多種世界各地煤種，取得了豐富的數(shù)據(jù)。早在 1972 年就開始基礎(chǔ)研究，1978 年德國漢堡殼牌 150 t/d 投煤量中試裝置運(yùn)行幾年并取得豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。高溫排出的融渣，冷卻固化后可用于建筑材料，填埋時(shí)對環(huán)境也無影響。（5）對環(huán)境影響較小。冷煤氣效率 70～76%，氣化指標(biāo)較為先進(jìn)。其有效組分（CO+H 2）含量占 80%，甲烷量%。熱回收有激冷和廢鍋兩種類型，可以煤氣用途加以選擇。制備的水煤漿可用隔膜泵來輸送，操作安全又便于計(jì)量控制。工業(yè)裝置使用壓力在 ～ MPa 之間，可根據(jù)使用煤氣的用途加以選擇。但是，國內(nèi)企業(yè)運(yùn)行證實(shí)水煤漿氣化對使用煤質(zhì)仍有一定的選擇性：氣化用煤的灰熔點(diǎn)溫度 t3 值低于 1350℃時(shí)有利于氣化；煤中灰分含量不超過 15%為宜，越低越好，煤的熱值高于 26000kJ/kg，并有較好的成漿性能，使用能制成 60～65%濃度的水煤漿之煤種，才能使運(yùn)行穩(wěn)定，又較為經(jīng)濟(jì)， 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23頁并能充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。國內(nèi)引進(jìn)的渭河、魯南、上海焦化、淮南四套裝置，現(xiàn)均已投運(yùn)，Texaco 水煤漿氣化工藝具有如下特點(diǎn)：（1）對煤種有一定適應(yīng)性。美國 Texaco 公司很早就開發(fā)了以天然氣和重油為原料生產(chǎn)合成氣技術(shù)，經(jīng)多年研究以后，推出了水煤漿氣化工藝。通過兩級文丘里洗滌，使粗煤氣中塵含量小于 1 mg/Nm3。另外 3 層為密閉熱水循環(huán)系統(tǒng)，分布在進(jìn)料氣體和原料物料之間，以使燒嘴在恒定溫度下運(yùn)行，以保證燒嘴不至于燒毀。（5）燒嘴頂部單噴嘴型燒嘴，燒嘴有 6 層通道，進(jìn)料氣體和原料物料共分 3 層。目前對投煤量 2022t/d 規(guī)模的裝置推薦采用 2 臺投煤量為 1000t/d 的氣化爐并聯(lián)運(yùn)行。由于整個(gè)過程用 CO2 密封輸送，并由程序控制自動進(jìn)行，實(shí)踐證實(shí)這種加壓下輸送粉煤的進(jìn)料方式， 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22頁操作可靠，安全性有保證，同時(shí)該設(shè)備作為 GSP 的專有設(shè)備，以保證煤加壓的可靠性和安全性。（2）煤的準(zhǔn)備在 GSP 工藝中，采用濃相輸送干煤粉進(jìn)料，將煤研磨至氣化合適粒度的同時(shí)，用加熱的惰性氣體進(jìn)行干燥，充分利用全廠燃料氣，將煤粉干燥，避免燃料氣的外排及環(huán)境污染。采用激冷和濕法洗滌工藝，因而其投資較低。氣化爐由一個(gè)主燒嘴、氣化室、冷激室及承壓外殼組成。熱效率高，冷煤氣效率 75～82%，其余～10%熱能被回收為低壓蒸汽，總的熱效率約為 90%。氧耗低，與水煤漿氣化相比，氧耗低 10～15%，因而配套的空分裝置投資可相應(yīng)減少。目前正在開發(fā) 400MW 的氣化爐（投煤量約 2022 噸） ，該工藝的主要特點(diǎn)如下：干煤粉進(jìn)料，加壓二氧化碳輸送，連續(xù)性好，煤種適應(yīng)性廣，可以處理各種含灰燃料 1～35%，短期 45%也沒影響。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，煤氣化工藝宜在 GSP 粉煤氣化工藝、Texaco 工藝和 Shell 工藝中選擇。 Shell 公司的 SCGP 粉煤加壓氣化工藝，是近年發(fā)展起來的先進(jìn)煤氣化工藝之一，已被成功地用于荷蘭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工廠的商業(yè)運(yùn)營。該裝置完全用褐煤滿負(fù)荷運(yùn)行約 4 年，目前還沒有更大的裝置。GSP 干粉煤加壓氣化工藝,是 20 世紀(jì) 70 年代由前民主德國燃料研究所開發(fā),首先在弗萊堡先后建成 3 MW、5 MW 的中試裝置：從事褐煤和含鹽褐煤的氣化研究，1984～1990 年試驗(yàn)了 42 種褐煤和 15 種來自世界各地的硬煤。 在水煤漿加壓氣化工藝中，美國 Dynegy 公司 Destec 工藝的技術(shù)指標(biāo)較好，但操作經(jīng)驗(yàn)較少，商業(yè)應(yīng)用不多。若把其中甲烷再轉(zhuǎn)化成合成氣，需增加一套蒸汽轉(zhuǎn)化及變換系統(tǒng)，將使生產(chǎn)流程復(fù)雜化。煤氣中約含 65%（CO+H 2） 、9%的 CH4，并含C焦油等。Lurgi 工藝是最早工業(yè)化的加壓氣化工藝，是一種固定層塊煤氣化工藝，采用粒度為 850 mm，活性好不粘結(jié)的煙煤或褐煤為原料，在固定床中用 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20頁氧與蒸汽連續(xù)氣化生產(chǎn)煤氣。其他常壓氣化技術(shù)還有 KT 爐氣化技術(shù)、恩德爐氣化技術(shù)等等，與當(dāng)代先進(jìn)的煤氣化技術(shù)相比均存在較大的差距，已經(jīng)不是煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流?！嬉詿o煙煤為原料生產(chǎn)合成氣的技術(shù)中，國內(nèi)以常壓固定層間歇煤氣化技術(shù)最為常見。 氣化工藝選擇本項(xiàng)目煤氣化裝置以永城粉煤為原料生產(chǎn)粗合成氣。即使這樣，對于大粒度煤的數(shù)量也有一定的限制。煤粒度好，比表面積大，氣化速度快，反應(yīng)時(shí)間短，碳轉(zhuǎn)化率高。在高壓下，生產(chǎn)能力提高，氣相分壓增大，氣化反應(yīng)加快，停留時(shí)間延長，則使碳的轉(zhuǎn)化率提高。因此，水蒸汽的加入量與粉煤的水分以及生成氣的組成要求有關(guān)。 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19頁在氣化劑中加入適量的水蒸汽可增加煤氣中氫的含量，降低氧耗，并能控制爐膛的溫度。氧煤比對氣化過程同時(shí)存在兩方面的影響：一方面，氧煤比的增加使燃燒反應(yīng)放出的熱量增加，爐溫相對提高，有利于二氧化碳還原反應(yīng)和水蒸汽分解反應(yīng)的進(jìn)行，增加了煤氣中的有效成分，提高了碳的轉(zhuǎn)化率；另一方面，氧煤比的增加，燃燒反應(yīng)所生成的二氧化碳和水蒸汽量也增加，從而增加了煤氣中的無用成分。也就是說，水蒸汽或二氧化碳中氧原子代替了一部分氧氣的作用，而是氧氣消耗量降低。所以，按照理論用量供入氧氣，必然有一部分粉煤進(jìn)行完全氧化而生成二氧化碳和水蒸汽。但是，粉煤在火焰中反應(yīng)時(shí)，大量的一氧化碳和氫氣是由下列反應(yīng)生成的。此時(shí)，煤中的碳通過部分氧化反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為煤氣中的一氧化碳；如果氧的用量超過了這個(gè)比值，則一部分碳將被完全氧化，生成二氧化碳。在粉煤氣化中，氧煤比是最重要的反應(yīng)條件，而氧耗又是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，故氧煤比是控制氣化過程的主要手段之一。在高溫狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)，必須考慮氣化爐的耐火材料、液渣的順利排放以及高溫煤氣的廢熱回收等問題。其本質(zhì)如下： 焦炭 焦化 （1） 煤質(zhì)大分子 活性的不穩(wěn)定的碳 煤焦 氣化劑 氣化劑 氣化劑 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17頁 揮發(fā)分 氣態(tài)物（CO、H CH 4） 圖 11 煤氣化本質(zhì)聯(lián)系2．煤炭氣化的主要反應(yīng)（1）碳的氧化反應(yīng)： C+O2=CO2 + MJ/kmol（2）碳的部分氧化反應(yīng)： 2C+O2=2CO + MJ/kmol（3）二氧化碳的還原反應(yīng)： C+CO2=2CO MJ/kmol（4）水蒸汽分解反應(yīng)： C+H2O（g）=CO+H 2 MJ/kmol C+2H2O（g）=CO 2+2H2 MJ/kmol （5）一氧化碳變換反應(yīng)： CO+H2O（ g）=CO 2+H2 + MJ/kmol （6）碳的加氫反應(yīng)： C+2H2=CH4 + MJ/kmol （7）甲烷化反應(yīng)： CO+3H2=CH4+H2O +206 MJ/kmol CO+3H2=CH4+CO2 +247 MJ/kmol CO+3H2=CH4+H2O + MJ/kmol3．煤氣化影響因素 對于化學(xué)反應(yīng)速度和化學(xué)平衡來說，溫度是一個(gè)敏感的因素，在氣流床氣化爐中，爐內(nèi)溫度的提高，一方面使氣化反應(yīng)的速度常數(shù)變大，反應(yīng)速度加快，有利于碳在瞬間完全氣化；另一方面，溫度影響吸熱反應(yīng)的平衡，使水蒸