【正文】 的細渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機給料槽，經(jīng)由過濾機給料泵加壓后送至真空過濾機脫水，渣餅由汽車拉出廠外。 灰水處理 25 本工段將氣化來的黑水進行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。從氣化爐排出的大部分灰渣沉降在鎖斗底部，定時排入渣池，由扒渣機撈出后裝車外運。 沉積在氣化爐激冷室底部的粗渣及其它固體顆粒，通過循環(huán)水流的循環(huán)作 用帶入鎖斗。粗煤氣夾帶的水滴在塔板上方的除沫器中分離下來。濕粗煤氣進入洗滌塔沿下降管進入洗滌塔底部水浴，粗煤氣中夾帶的大部分細灰在此從粗煤氣中除去。 粗煤氣與來自激冷水泵的水經(jīng)文丘里管混合。粗煤氣與水直接接觸進行冷卻，大部分細灰留在水中。這些物質(zhì)出氣化爐燃燒室，沿下降管進入激冷室水浴。 氣化爐激冷室中的黑水通過液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)連續(xù)排出，并送往氣化高溫?zé)崴鳎厥栈宜祷貧饣到y(tǒng)使用。激冷水與出氣化爐渣口的高溫氣流接 觸，部分激冷水汽化對粗煤氣和夾帶的固體及熔渣進行淬冷、降溫。氣化原料中的少量未轉(zhuǎn)化組份和由部分灰形成的液態(tài)熔渣與生成的粗煤氣一起并流進入氣化爐下部的激冷室。 煤漿經(jīng)高壓料漿泵從煤漿槽送入工藝燒嘴。 煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng)： CmHnSr+m/2 O2—→mCO+ （ n/2r） H2+rH2S CmHnSr—→ （ n /4 r/2） CH4+（ m n/4+ r/2） C+ r H2S C+O2—→CO 2 C+CO2—→2CO C+H2O—→CO+ H 2 24 CO+H2O—→H 2+CO2 反應(yīng)在 （ G）、 1350～ 1400℃ 下進行。制漿用水為來自灰水處理單元，其余部分根據(jù)需要，用原水補充。料漿再通過磨煤機出料槽泵送入氣化系統(tǒng)的煤漿槽供氣化用。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，為了調(diào)整煤漿的 pH 值，加入堿液或氨水，共同 磨制漿達到要求的粒度分布，制得料漿濃度約為 60％ 左右 。 磨機前貯倉中原料煤和石灰石粉（低灰熔點煤不加），按配比經(jīng)計量后送入磨機 。原料煤 被送 入受料槽中，由受料槽下地皮帶運走，通過膠帶輸送機轉(zhuǎn)運 、 計量 、除鐵、 破碎 、 篩分 ， 送至磨機前貯煤倉待用。其他均采用成熟的國內(nèi)技術(shù)。 定員 287 人 (包括焦?fàn)t、燒結(jié) ) 242 人 占地 大 少 (省去了焦化、燒結(jié)占地 ) 固廢處理 產(chǎn)生瓦斯灰、除塵污泥， 要另設(shè)處理裝置 可消化含鐵粉塵，循環(huán)使用。生產(chǎn)調(diào)度靈活。 焦化、燒結(jié)、煉鐵之間的生產(chǎn)調(diào)度復(fù)雜，難度大。 年產(chǎn) 88 萬噸鐵水，鐵浴爐與高爐對比分析 項目 高爐 鐵浴爐 備注 成本 (元 /噸 ) 3640 3185 隨著目前焦碳價格上揚，兩者的差價會進一步擴大 投資總額 (億 ) 12 (包括焦?fàn)t、燒結(jié) ) 建設(shè)周期 2 年 年 SO2 年排放量 413 噸 120 噸 CO2 年排放量 138 萬噸 41 萬噸 粉塵年排放量 64 噸 18 噸 生產(chǎn)組織 高爐停爐、開爐周期長，長期休風(fēng)后 的 復(fù) 風(fēng) 生 產(chǎn) 困難。 設(shè)熱風(fēng)爐及管線使鼓入鐵浴爐內(nèi)的風(fēng)溫加熱到 1200℃，同時利用鐵浴 22 爐產(chǎn)生的煤氣加熱爐體耐火磚。能長期穩(wěn)定工作。噴槍為特殊雙腔結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為耐熱不銹鋼 0Cr18Ni9，內(nèi)腔通煤粉，外腔通氧。 礦槽為混凝土結(jié)構(gòu)，所裝物料為熱壓塊、球團礦、小塊焦、塊礦。 鐵浴爐工藝設(shè)備 鐵浴爐兩臺爐缸為水冷綜合爐底，爐底水冷管上砌兩層半石墨高導(dǎo)熱碳磚，兩層微孔熱壓焙燒碳磚和兩層剛玉磚 。 鐵浴爐停產(chǎn)時，豎爐的產(chǎn)品做成熱壓塊 HBI 轉(zhuǎn)入料倉儲運。 短流程和快速恢復(fù)的鐵浴爐流程，可以迅速簡單地改變原料類型或產(chǎn)品。 鐵浴爐的原料為直接還原鐵，也可以是扎鋼皮或含鐵污泥。如果下道工序要精煉，則必須脫硫脫磷。但對焦碳和煤的入硫總量要控制，否則下道工序難以控制質(zhì)量，本方案焦碳為外購或唐鋼供應(yīng)。渣鐵產(chǎn)品連續(xù)地通過直立縮口的熔煉容器的避渣器，進入渣腔分離。 金屬和熔渣射流覆蓋在水冷壁表面，減少能量損失，保護水冷壁，有點類似于轉(zhuǎn)爐的濺渣護爐。鐵熔池上面，分散著隨煤加入的碳素發(fā)生氧化反應(yīng)，與含鐵原料發(fā)生氧化反 應(yīng)，生成一氧化碳，煤炭里面的揮發(fā)份分解產(chǎn)生氫氣。氧化鈣調(diào)節(jié)堿度和脫硫效果，氧化鎂調(diào)節(jié)渣的流動性。原料主要是從爐身上部加入的直接還原鐵，含鐵污泥干燥后從爐身側(cè)部的槍噴入爐內(nèi)。耐火材料爐膛包括鐵水熔池，熔渣浮于鐵水之上。綜合考慮設(shè)備費、專利費、運行費、工藝成熟性和技術(shù)易得性，該項目擬 采 改進的 Midrex 法 。其特點是對 CO 和 H2 比例要求不嚴格。 HYL 法 工藝 爐料（鐵礦石球團）自反應(yīng)器頂部加入，還原氣由中部還原區(qū)進入。 20 HYL 法 希爾法 (HYL 法 )為墨西哥鍍錫板和薄板公司的發(fā)明， HYL 是這家公司英文縮寫。 Midrex 豎爐法是 1968 年由美國提出， 1969 年第一次建廠，而后迅速發(fā)展起來。爐料從爐頂通過布料器 (或多個加料管 )合理地布入爐中，在還原區(qū)與 CO 和H2進行還原反應(yīng)， 最后產(chǎn)品由爐底排出。氣基 Midrex 法是具有 代表性的氣基豎爐法，它由供料系統(tǒng)、還原豎爐、煙氣處理、天然氣重整爐組成。 Midrex 法 Midrex 法為美國米德萊克斯 (Midrex)公司所發(fā)明 ， 是目前普遍使用的生產(chǎn)方法。 d1）、單爐產(chǎn)量大（最高達 180 萬 t/年）等優(yōu)點。 19 直接還原溫度控制在 850950℃。還原氣沿反應(yīng)器向上流動，將下降的鐵氧化物加熱到還原溫度。還原過程在低于給料熔融溫度的條件下進行。 直接還原鐵方案 直接還原工藝用于將球團礦或塊礦形式的鐵氧化物轉(zhuǎn)換成適于煉鋼的高度還原 產(chǎn)品。 由于絡(luò)合鐵法流程簡單、設(shè)備少、占地少、投資省，該法也是較普遍采用的氧化脫硫方法，國外應(yīng)用較普遍，我國蘭州化肥廠、騰縣化肥廠等用此法脫硫，并進行硫回收。溶液極易再生，生成硫的顆粒大，易于分離。 對于硫化氫含量低的富 酸性氣 ,可采用絡(luò)合鐵法。硫磺在克勞斯反應(yīng)器后冷凝分離 , 未反應(yīng)的氣體進入下一個催化反應(yīng)段繼續(xù)反應(yīng)和生成硫 , 其反應(yīng)過程如下 : 2H2S + SO2 3S + 2H2O (c) 對于硫化氫含量高的富酸性氣 , 設(shè)有二個反應(yīng)段的克勞斯裝置理論上的回收率為 96%, 設(shè)有三個反應(yīng)段的克勞斯反應(yīng)段的克勞斯裝置理論的上的硫回收率為 98%, 但在實際上 , 由于受到各種條件的限制 , 硫的回收率只能達到 94~97%。 典型的克勞斯裝置通常由一個燃燒段和隨后的二個或三個催化轉(zhuǎn)化段組成 , 燃燒段由帶有燃燒室的燃燒爐和廢熱鍋爐組成 , 在燃燒段 , 克勞斯原料氣中 1/3 的硫化氫按照下面的化學(xué)反應(yīng)式燃燒生成二氧化硫 , 根據(jù)克勞斯平衡反應(yīng) , 二氧化硫與剩余的硫化氫反應(yīng)生成單質(zhì)硫 : H2S+3/2O2 SO2+H2O (a) 18 2H2S + SO2 3S + 2H2O (b) 在燃燒室典型的 1200℃ 溫度條件下 , 硫的轉(zhuǎn)化率為 60~70%, 由于原料氣中含有 CO NH3 和烴類等雜質(zhì) , 因此在燃燒段可產(chǎn)生許多副反應(yīng) , 反應(yīng)后的氣體離開燃燒室 , 進入廢熱鍋爐冷卻至 160℃ 左右 , 回收熱量產(chǎn)生蒸汽 , 以冷凝分離液硫 , 工藝氣再經(jīng)加熱后 , 將在有克勞斯催化劑的反應(yīng)器里利用催化劑使克勞斯平衡反應(yīng)向生成硫的方向進行 , 以進一步提高硫的轉(zhuǎn)化率。綜合以上，本項目采用 NHD 凈化工藝。 兩種工藝的比較見表 4－ 2。 NHD 溶劑吸收能力比甲醇低，因而溶劑循環(huán)量大，且溶劑價格較高，因而操作費用較高。 NHD 同低溫甲醇洗一樣，同屬物理吸收，其對 CO H2S 等均有較強的吸收能力，但對 COS 的吸收能力較弱。 大連理工大學(xué)從 1983 年開始進行低溫甲醇洗的工藝過程研究 ,在中石化和浙江大學(xué)的協(xié)助下 1999 年該項研究通過了中石化的鑒定， 2021 年獲得了中石化科技進步三等獎，并且獲得了國內(nèi)兩項專利申請。而且溶劑吸收能力大，循環(huán)量小，能耗省，溶劑價格便宜，操作費用低。 低溫甲醇洗工藝是采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的物理吸收方法，主要有德 國林德公司的低溫甲醇洗工藝脫硫脫碳工藝和魯奇公司的低溫甲醇洗脫硫脫碳工藝。 水煤漿氣化工藝生產(chǎn)的粗煤氣除含 CO、 H CO2外，還有少量 H2S、 COS、CH N Ar 及微量的氯，氨等成分。同時在變換爐的上段設(shè)有預(yù)變換，用于除去氣體中雜質(zhì)及防止變換催化劑中毒。 CO 變換有耐硫變換和非耐硫變換之分，非耐硫變換氣體要先脫硫，由于脫硫工藝要求在常溫下進行，故流程會出現(xiàn)“冷熱病”，進入變換需補加蒸汽，增加消耗。根據(jù)還原氣用量及不同爐型的投資估算，同時考慮對凈化投資和運行費用的影響，確定本項目采用 φ2800、 氣化爐 4 臺，三開一備 。 表 41 大型氣化技術(shù)比較表 序號 項 目 水煤漿爐 Shell GSP 1 氣化爐形式 加壓氣流床 加壓氣流 床 加壓氣流床 2 氣化劑 氧氣 氧氣 氧氣 3 氣化壓力 /Mpa [1] ≤ 4 氣化溫度 /℃ 13001400 14001600 ≤ 2021 15 序號 項 目 水煤漿爐 Shell GSP 5 能量回收形式 水激冷 或 廢鍋 廢鍋 激冷 、 水 冷壁 6 爐體保護裝置 耐火材料 水冷壁鍋爐 水冷壁鍋爐 7 適用原料 煙煤 褐煤 +煙煤 褐煤 +煙煤 8 使用原料粒度 水煤漿 占 70% 干粉煤 250 目 碎煤干法加料 90%250目 9 有效組分 CO+H2 ~83% ~90% ~90% 10 CH4 （ V%） 0 0 11 氧耗 Nm3/(1KNm3CO+H2) ~389 ~330 ~330 12 煤耗 kg/(1KNm3CO+H2) ~610 ~565 ~565 13 碳轉(zhuǎn)化率 ~98% ~99% ~~99% 14 對環(huán)境影響 潔凈煤氣化 潔凈煤氣化 潔凈煤氣化 15 工程投資 較多 大 [2] 較多 16 技術(shù)難度 技術(shù)較復(fù)雜 技術(shù)復(fù)雜 [3] 技術(shù)較復(fù)雜 17 送料系統(tǒng) 較復(fù)雜 復(fù)雜 [4] 復(fù)雜 [4] 18 國產(chǎn)化程度 全部國產(chǎn)化 主要部件目前全部依賴進口 主要部件依賴進口 19 運行情況 自 93 年引進及國產(chǎn)化的多套均正常運行 目前尚在試運行中 目前尚 無工業(yè)化運行裝置 注： [1] 有個別廠家使用 或 氣化壓力； [2] 按年產(chǎn) 20 萬噸氨計， Shell（無備用爐）投資較 Texaco（有備用爐）多 15~20%； [3] 包括設(shè)備制造、操作控制； [4] 干粉煤制備及高壓氮密相輸送粉煤技術(shù)復(fù)雜； 綜合以上比較，本項目采用 國內(nèi)的非熔渣 熔渣的 水煤漿氣化技術(shù)制煉鐵用還原氣。但目前尚無工程化實例。沒有成功的操作管理和運行經(jīng)驗。相比 Texaco 和 Shell 有諸多優(yōu)點。氣化爐內(nèi)部采用膜式水冷壁，可承受高達2021℃的氣化溫度，對原料煤的灰熔點限制較少，可以氣化高熔點的煤。其特點是：干粉進料，粗合成氣有效 氣體成份高，氣化效率高。 GSP 粉煤氣化技術(shù)，是德國未來能源公司開發(fā)的工藝技術(shù)，既有德士古氣化爐的工藝特點，又有 Shell 氣化工藝的特點。該技術(shù)目前國外只有一套大型裝置運行，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，國內(nèi)引進了幾套裝置，但由于工業(yè)化的經(jīng)驗不多，均存在問題。但氣化爐（帶廢鍋）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備龐大、設(shè)備費及專利費均較高。采用廢鍋流程，可副產(chǎn)高 壓蒸汽。 多種水煤漿氣化技術(shù)目前國內(nèi)已有 數(shù) 套大中型工業(yè)化裝置，均運行平穩(wěn)。但其粗水煤氣中甲烷及其它 14 惰性氣體含量很少，對還原氣生產(chǎn)來說，不需脫甲 烷和氮。氣化溫度 1300～ 1400℃ ，氣化爐無轉(zhuǎn)動部件，對于生產(chǎn)合成氣的氣化爐，大多采用冷激流程。氣流床氣化技術(shù)主要有水煤漿氣化技術(shù)、荷蘭謝爾（ Shell）粉煤加壓氣化技術(shù)和德國索克（ GSP）粉煤加壓氣化技術(shù)等。另外，粗煤氣中含灰量較大，造成廢鍋及洗滌塔等處易堵塞，需經(jīng)常停爐除渣、除焦，給操作和日常維護帶來巨大困難。 恩德粉煤氣化技術(shù)是由我國撫順恩德機械有限公司引進國外專利技術(shù)，并進行重大改進完善開發(fā)成功的工藝，屬于沸騰床粉煤氣化技術(shù)。 灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)為中科院山西煤化學(xué)研究所與秦晉科技公司開發(fā)，該技術(shù)可用多種煤質(zhì)作原料，如煙煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在1250℃ 下氣化，固體排渣。不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。該技術(shù)在國外已被淘汰。 固定層間歇氣化技術(shù)是我國小氮肥、小甲醇廠普遍采用的氣化技術(shù)。該技術(shù)雖然能連續(xù)加壓氣化，但由于氣化溫度低，生成氣中甲烷含量大，同時生成氣中含苯、酚、焦油等一系列難處理的物質(zhì)，凈化流程 13 長；尤其是該技術(shù)只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，大量篩分下來的粉煤要配燃煤鍋爐進行處理。還原鐵直接進入鐵浴爐，工藝流程圖 如下 ： 還原氣制備方案 煤氣化 以煤為原