【正文】
。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(duì)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(zhǎng)周期運(yùn)行，無(wú)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?，排出灰渣中含碳量小?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(guò)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 的水煤中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè)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(duì)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(shuō)明如下：（1）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(duì)于 2022 t/d 投煤量能力，GSP 需 2 臺(tái)氣化爐并聯(lián)操作，且單臺(tái)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(méi)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(méi)有解釋在褐煤運(yùn)行中是否存在其他問(wèn)題，因此其可靠性還值得研究。SHELL 氣化爐按正常年大修，年開(kāi)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。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) （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(guó)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(guò)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(duì)后序系統(tǒng)的操作帶來(lái)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(lái)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(duì)于生產(chǎn)甲醇的裝置不利。 （4）GSP 氣化爐燒嘴需長(zhǎng)期使用燃料氣以保持長(zhǎng)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(guò)熱蒸汽，2022 噸／天投煤量需消耗的過(guò)熱蒸汽約 18 t/h，因此能耗較高，相應(yīng)氧氣消耗較高。殼牌技術(shù)與 GSP 技術(shù)比較說(shuō)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(lái)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(guò)程無(wú)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(zhǎng)，也是氣化裝置能長(zhǎng)期運(yùn)行的一個(gè)重要保證。 （5）每臺(tái)氣化爐設(shè)有 4～6 個(gè)燒嘴，故對(duì)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(zhǎng)，也無(wú)需設(shè)置備用爐。 （4）氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無(wú)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(kāi)始基礎(chǔ)研究，1978 年德國(guó)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(duì)環(huán)境也無(wú)影響。（5）對(duì)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(lèi)型，可以煤氣用途加以選擇。制備的水煤漿可用隔膜泵來(lái)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(guó)內(nèi)企業(yè)運(yùn)行證實(shí)水煤漿氣化對(duì)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(guò) 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)，并能充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。國(guó)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(duì)煤種有一定適應(yīng)性。美國(guó) Texaco 公司很早就開(kāi)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(guò)兩級(jí)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(duì)投煤量 2022t/d 規(guī)模的裝置推薦采用 2 臺(tái)投煤量為 1000t/d 的氣化爐并聯(lián)運(yùn)行。由于整個(gè)過(guò)程用 CO2 密封輸送，并由程序控制自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)踐證實(shí)這種加壓下輸送粉煤的進(jìn)料方式，操作可靠，安全性有保證，同時(shí)該設(shè)備作為 GSP 的專(zhuān)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(chǎng)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(kāi)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(méi)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(lái)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(chǎng)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)。該裝置完全用褐煤滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行約 4 年，目前還沒(méi)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(guó)燃料研究所開(kāi)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(lái)自世界各地的硬煤。 在水煤漿加壓氣化工藝中，美國(guó) Dynegy 公司 Destec 工藝的技術(shù)指標(biāo)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè)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，在固定床中用氧與蒸汽連續(xù)氣化生產(chǎn)煤氣。該技術(shù)成熟可靠，投資較省，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化，但需用無(wú)煙塊煤或型煤，生產(chǎn)強(qiáng)度小， “三廢”排放量大，原料利用率低，能耗較高。4．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。 (3)ABB—CE 氣化爐：加壓氣化、干粉進(jìn)料、以空氣為氣化劑。有代表性的工業(yè)化氣流床汽化爐型主要有如下幾種：（1）KT 爐：常壓氣化、干粉進(jìn)料、以氧氣為氣化劑。(2)根據(jù)氣化壓力可分為常壓氣化和加壓氣化。對(duì)于高灰熔點(diǎn)煤，可以通過(guò)添加助熔劑，降低灰熔點(diǎn)和灰的黏度，從而提高氣化的可操作性，氣流床氣化對(duì)煤的灰熔點(diǎn)要求不是十分嚴(yán)格。經(jīng)過(guò)高溫的爐渣，大多為惰性物質(zhì)，無(wú)毒、無(wú)害。由于是高溫氣化，因此氣流床氣化氧氣消耗量比較高。高溫氣化生產(chǎn)合成氣的顯熱可通過(guò)廢熱鍋爐回收，生產(chǎn)蒸汽。因此，得到的產(chǎn)品煤氣比較純凈．煤氣洗滌污水比較容易處理。高溫下煤中的揮發(fā)分如焦油、氮、硫化物、氰化物也可得到充分的轉(zhuǎn)化。隨著采煤技術(shù)自動(dòng)化程度的提高，商品煤中粉煤含量就越多，因此采用粉煤氣化就顯得日趨重要。煤的顆粒直徑從 l0cm 降到 (10um)，煤的比表面積約擴(kuò)大 104倍，這樣可以有效地提高氣化反應(yīng)速率，從而提高氣化爐的生產(chǎn)能力和碳的轉(zhuǎn)化率。在流化床氣化過(guò)程中，氣體和固體的流動(dòng)是并流和逆流共存，要保證氣化爐的正常操作，對(duì)人爐原料中粉煤的含量也要求控制在一定的比例。從而提高氣化爐的生產(chǎn)能力和碳的轉(zhuǎn)化率。氣流床氣化是氣固并流，氣體與固體在爐內(nèi)的停留時(shí)間幾乎相同，都比較短．一般在2—10 s。氣流床氣化的主要特點(diǎn)。原料煤是以粉狀人爐，粉煤和氣化劑經(jīng)由燒嘴或燃燒器一起夾帶、并流送入氣化爐，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行充分的混合、燃燒和氣化反應(yīng)。如沒(méi)有利用離心力的方法，則要求將煤磨得很細(xì)。對(duì)于較大粒度的碳粒，有些氣化爐利用離心力的作用，將較大的碳粒甩出，黏附在爐膛壁上，直到氣化完為止。由于反應(yīng)物在離開(kāi)火焰高溫區(qū)后，氣化反應(yīng)進(jìn)行的速度大大下降，所以，原料煤粒度越細(xì)越好。高壓粉煤氣化爐已是近年來(lái)世界各國(guó)研究煤氣化中普遍使用的方法。但是，蒸汽煤比也不能過(guò)高，因?yàn)闋t溫的降低將不利于氣化反應(yīng)的進(jìn)行?？紤]到上述兩方面的因素，在它條件一定的情下，氧煤比存在一個(gè)最佳值，此時(shí)，可以得到最好的氣化結(jié)果。這樣，由于，水蒸汽或二氧化碳帶入的氧原子數(shù)應(yīng)該計(jì)算在 O/C 比值內(nèi)，所以參加反應(yīng)的實(shí)際 O/C 比值大于 1；而氧氣的用量小于理論值。當(dāng)氣化劑中加入水蒸汽或二氧化碳，可以提高上述兩還原反應(yīng)的速度，并通過(guò)這兩反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣。 C + CO2 = 2CO C + H2O(g) = CO + H2 這兩個(gè)反應(yīng)比完全氧化反應(yīng)慢很多，所需的反應(yīng)時(shí)間是完全反應(yīng)時(shí)間的數(shù)百倍。因此，按原子數(shù)計(jì)算，氧與碳之比最高不超過(guò) 1。從粉煤部分氧化的化學(xué)方程可知： CmHn + O2 = mCO + H2 + 熱量mn氧的理論用量應(yīng)該是氧原子數(shù)與煤中的碳原子數(shù)相等。通常采用改變煤氧化和蒸氣煤比來(lái)調(diào)節(jié)氣化爐溫度。但是，爐溫的提高也受到其它條件的制約。煤焦的氣化活性主要取決于原始煤料和反應(yīng)條件，如加熱速度、最高溫的、煤灰的催化性質(zhì)等。(3) 析出的揮發(fā)份很活潑，可與氣相的氧氣、蒸汽、氫氣等作用生成一氧化碳、氫氣和甲烷。氣化過(guò)程煤質(zhì)分子的變化簡(jiǎn)要表述如下：(1) 煤質(zhì)大分子周?chē)墓倌軋F(tuán),以揮發(fā)份的形式脫去,某些交聯(lián)鍵斷裂,氫化芳烴裂解并揮發(fā)析出,或轉(zhuǎn)化成附加的芳香部分,芳香部分轉(zhuǎn)化成小的碳微晶,碳微晶聚集形成煤焦。氣化爐是進(jìn)行煤炭氣化作業(yè)的設(shè)備；氣化原料包括各種煤或焦炭；氣化劑為氧氣或其他含氧物質(zhì)（空氣、水蒸汽。從廣義上來(lái)說(shuō)，即煤由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的過(guò)程，也就是從煤轉(zhuǎn)變成煤氣的過(guò)程。由于生產(chǎn)裝置采用的工藝技術(shù)為世界先進(jìn)水平，同時(shí)采用了先進(jìn)的總線(xiàn)控制技術(shù)，裝置自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，完全可以按國(guó)外生產(chǎn)操作水平，考慮一、二裝置進(jìn)行統(tǒng)一管理設(shè)置崗位。 人員組織中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè)本項(xiàng)目生產(chǎn)裝置為連續(xù)操作，年運(yùn)行時(shí)間為 333 天。（2）水平排列大管道靠墻，小管道在外；常溫管道靠墻，熱管在外；支管少的靠墻，支管多的在外。管架一般采用鋼混樑式結(jié)構(gòu)，跨越道路采用桁架結(jié)構(gòu)。（3）甲、乙類(lèi)生產(chǎn)廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)承重部分（梁、柱）均按規(guī)范條文要求除銹后刷防火涂料。（2）甲、乙類(lèi)生產(chǎn)廠(chǎng)房應(yīng)按規(guī)定設(shè)置泄壓面積，優(yōu)先采用輕質(zhì)墻體輕質(zhì)屋蓋泄壓，作為瀉壓面積的輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體自重不宜超過(guò)120kg/m2。（3）室外露天設(shè)備操作區(qū)，應(yīng)設(shè)現(xiàn)澆混凝土地坪，厚度不應(yīng)小于 150。辦公和衛(wèi)生用房可用水磨石、防滑地磚樓地面。6．樓地面（1） 生產(chǎn)及輔助用房底層室內(nèi)外地坪高差為 300，有特殊要求者按實(shí)際要求設(shè)計(jì)。5．樓梯一般生產(chǎn)廠(chǎng)房及輔助建筑主要樓梯坡度不應(yīng)大于 45176。（2）積灰（塵）較多的屋面宜做無(wú)組織排水。（2） 墻體的門(mén)窗等洞口大于等于 600 的選用鋼筋混凝土過(guò)梁，小于600 的采用鋼筋磚過(guò)梁。（2）控制室室內(nèi)凈高一般大于等于 米，配電室層高不宜低于 米。（2）廠(chǎng)房布置應(yīng)盡可能一體