1、- 1 - 本规程共包括以下几个方面的内容： 第一部分 设计基础资料 第二部分 生产工艺简介 第三部分 技术操作规程 第四部分 事故预案 第五部分 单体机泵的操作规程 第 六 部分 附表 1. 主要设备一览表 1.1 静止设备一览表 1.2 换热器一览表 1.3 运转设备一览表 2. 安全阀一览表 3. 工艺参数一览表 3.1 工艺指标 一览表 3.2 工艺参数报警连锁一览表 4. 气化炉投料前阀门盲板条件确认 图、表 4.1 气化炉 建立水循环 前阀门条件确认 图 4.2 气化炉投料前阀门条件确认 图 4.3 气化炉投料前 盲板 确 认 表 5. 气化系统总体流程图 - 2 - 灵谷化工 四
2、喷嘴水煤浆气化操作规程 第一部分 设计基础数据 一、概述 1、采用的技术名称及规模 江苏灵谷化工大化肥气化项目采用华东理工大学自主开发的四喷嘴对置式水煤浆加压气化技术，规模为日处理原料煤 1756 吨 (干基 )，有效气量为（ CO+H2 ） 118000Nm3/h。 2、 装置说明 四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置包括 11、 12、 13、 14 工号，其中 11 工号为煤浆制备， 12工号为煤浆给料， 13 工号为气化框架， 14 工号为灰渣水处理。 12 工号配置两套棒磨机系统，一开 一备运行，单台最大负荷为 80吨 /小时； 12 工号配置四台煤浆给料泵，每两台泵供 应 一台气化炉，两
3、开两备运行； 13 工号配置两台气化炉、旋风分离器及水洗塔系统，正常运行一开一备； 14 工号澄清槽、灰水槽为单系列，蒸发热水塔、低压闪蒸、真空闪蒸为双系列，一台气化炉对应一套闪蒸系统。 3、技术特点 本气化工艺是以纯氧和水煤浆为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为有效成分的粗煤气，作为合成氨的 原料 气。 水煤浆气化操作压力为 4.0MPa，操作温度为 1250-1360。在此高温 下化学反应速率相对较快，而气化过程速率为传递过程控制。为此，通过喷嘴对置、优化炉型结构及尺寸，在炉内形成撞击流，以强化混合和热质传递过程，并形成炉内合理的流场结构，从
4、而达到良好的工艺与工程效果：有效气成分高、碳转化率高、耐火砖寿命长。 煤气的洗涤冷却单元为喷淋床与鼓泡床组成的复合床，具有良好的抑制煤气带水、带灰功能。 煤气初步净化单元由混合器、旋风分离器、水洗塔组成，具有高效、节能优点。 含渣水热回收与除渣单元核心设备是蒸发热水塔，采用蒸汽与返回灰水直接接触工艺，具有灰水温度高、蒸汽利用充分、耐堵渣、节能、 运行周期长的特点。 二、原料及辅助药品规格 - 3 - 1、原料煤（神府煤） 1.1 工业分析（ %） 挥发份： 31-35 固定碳： 50-55 灰 份： 11 内 水： 8 外 水： 10 1.2 元素分析（ wt%，干基） C: 70.70 H：
5、 3.22 O： 5.62 S： 1.63 N： 0.89 1.3 热值： 23.030.0MJ/Kg 1.4 灰熔点（还原性气氛） T4 温度： 1280 1.5 哈氏可磨指数： 50-55 1.6 原煤粒度： 10 mm 2、氧气 压力： 6.0MPa 温度： 37 纯度： 99.6% N2+Ar： 0.4% 3、化学品 3.1 添加剂 马来酸酐 丙烯酸 -萘系共聚物 3.2 絮凝剂 聚丙烯酰胺 3.3 分散剂 聚羧酸盐类酸性混合物 三、公用工程基本参数 1、 新鲜水 - 4 - 压力： 0.20MPa(G) 温度： 常温 总碱 (以 CaCO3 计 )： 225mg/L 硬度 (以 Ca
6、CO3 计 )： 190mg/L 浊度： 20mg/L 化学耗氧量 (COD)： 7.2mg/L 氯 (Cl)： 35.5mg/L 总铁 (以 Fe 计 )： 0.8mg/L 2、循环冷却水 给水： 压力： 0.45MPa(G) 温度： 30 污垢系数： 0.000344m2K/W pH： 78 氯 (Cl) 最大： 150mg/L 最小： 100mg/L 回水：压力： 0.10MPa(G) 温度： 40 3、脱盐水 压力： 1.0MPa(G) 温度： 常温 总碱 (以 CaCO3 计 )： 0.30.5mmol/L 硬度 (以 CaCO3 计 ) max： 5 mol/L 4、密封水 压力：
7、 MPa(G) 温度 高压： 6.0 104 低压： 1.5 40 5、变换高温冷凝液 压力： 5.85MPa(G) 温度 ： 150 - 5 - CO2： 883ppm H2S： 33ppm H2： 50ppm NH3： 微量 Cl： 无 固体悬浮物： 无 6、变换低温冷凝液 压力： 0.65MPa(G) 温度： 120 7、仪表空气 压力： 0.490.59MPa(G)，正常 0.59MPa(G) 温度： 40 露点： -40 质量要求： 无油无尘 8、氮气 压力 ： MPa(G) 温度 高压氮： 12.0 40 低压氮： 0.45 40 9、燃料气 压力： 1.3MPa(G) 温度： 常
8、温 用途： 用于气化炉耐火材料的预热 组成 (vol%)： H2： 35.6 CO： 31.1 CO2： 9.0 N2： 13.8 O2： 0.5 10、蒸汽 低压蒸汽 (饱和 ) ： 0.5 MPa(G) 温度： 150 用途： 用于 除氧器加热用 11、电 回路： 2 回路 电压： 6000V 5%， 3 相， 3 线系统，电阻式接地 - 6 - 380V 7%， 220V+5%/-7%， 3 相， 4 线系统，中性接地 频率： 50Hz 0.5Hz 12、事故电源 电压： 380V， 220V 频率： 50Hz 相数： 3相， 4 线 13、消防水及清洗水 压力： 0.8MPa(G) 温
9、度： 常温 四、三废排放数量及组成 1、废气 气化装置所排放的废气主要是开停车时的放空气体、烘炉时的抽引气体、管道或设备安全阀启跳时排放 的气体、各容器的高点放空以及装置富余的副产蒸汽等。开停车放空气、安全阀排放气均经火炬管线送往开工火炬或长明总火炬燃烧后放空。燃烧后产物符合大气污染物综合排放标准 GB16297-1996 中新 污染源大气污染物限值、二级标准，对大气不构成污染。装置中广泛采用氮封技术，有效防止不利于环境 保护 的气体的外逸。 2、废水 水煤浆气化装置的废水排放共有三种物流，即：经废水冷却器送往界外进行处理的灰水、渣池水以及排污、冲洗、溢流、雨水等废水。废水的主要组成是氨、甲酸
10、盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、含氰化合物及不溶性固体，较 一般气化方法产生的废水容易处理。不溶性固体主要是未完全反应所剩余的碳以及铁、钙、镁、铝、硅的化合物。需设塔式生物滤池污水处理系统，使排放废水中悬浮物、 PH值、 CN 、 BOD5、 CODCr等标准不低于污水综合排放标准 8978-1996 所定的二级标准。最高允许排水定额及最低允许水循环利用率亦应符合上述标准。 3、粉尘及废渣 对于煤粉尘危害较大的设备，采用通风除尘设备进行处理。水煤浆气化工艺在一定程度上减少粉尘污染，较好地改善劳动环境。生成的熔渣不污染环境，而且是良好的建筑材料，如制造水泥、煤渣砖等。 炉渣 ： 22835kg/h(
11、湿基 ) 可燃物： 10% - 7 - 滤饼： 5322kg/h 可燃物： 25% 第二部分 生产工艺介绍 一、工艺原理 本煤气化技术属气流床加压气化工艺。浓度 60.5%的水煤浆通过煤浆给料泵加压与高压氧气（纯度 99.6%）通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的工艺喷嘴对喷进入气化炉燃烧室。对喷撞击后形成 6 个特征各异的流动区，即射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。利用煤的部分氧化释放出热量，维持在该煤种 灰熔点温度以上进行气化反应。炉内温度约 1350，反应过程非常迅速，一般在 410秒内完成。 （ 1）射流区：流体从喷嘴以较高速度喷出后，由于湍流脉动，射流将逐
12、渐减弱，直至与相邻射流边界相交。同时受撞击区较高压力的作用，射流速度衰减加快，射流扩张角也随之加大，此后为撞击区。 （ 2）撞击区：当射流边界交汇后，在中心部位形成相向射流的剧烈碰撞运动，该区域静压较高，且在撞击区中心达到最高。此点即为驻点，射流轴线速度为零，由于相向流股的撞击作用，射流速度沿径向发生偏转，径向速度（即沿设备轴向速度）逐渐增大。撞击区内速 度脉动剧烈，湍流强大、混合作用好。 （ 3）撞击流股：四股流体撞击后，流体沿反应器轴向运动，分别在撞击区外的上方和下方形成了流动方向相反，特征相同的两个流股。在这个区域中，撞击流股具有与射流相同的性质，即流股对周边流体也有卷吸作用，使该区域宽
13、度沿轴向逐渐增大，轴向速度沿径向衰减，直至轴向速度沿径向分布平缓。 （ 4）回流区：由于射流和撞击流股都具有卷吸周边流体的作用，故在射流区边界和撞击流股边界，出现在回流区。 （ 5）折返流区：沿反应器轴线向上运动的流股对拱顶形成撞击流，近炉壁沿着轴线折返朝下运动。 （ 6）管流 区：在炉膛下部，射流、射流撞击、撞击流股，射流撞击壁面等特征消失，轴向速度沿径向分布保持不变，形成管流区。 水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发份、燃烧、气化等六个物理和化学过程，前五个过程速度较快，已基本完成，而气化反应除在上述五区中进行外，主要在管流区中进行。 - 8 - 煤浆颗粒在气化炉内的
14、气化过程经历了以下步骤：颗粒的湍流弥散；颗粒的振荡运动；颗粒的对流加热；颗粒的辐射加热；煤浆蒸发与颗粒中挥发分的析出；挥发产物的气相反应；煤焦的多相反应；灰渣的形成。气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂 的反应体系，可分为一次反应与二次反应： 一次反应区 (燃烧区 ) 进入该区的反应物有工艺氧气，煤浆以及回流流股和折返流流股中 CO、 H2 等。水煤浆入炉后，首先进行雾化，同时接受来自火焰、炉内壁、高温气体、固体物等的辐射热，以及回流流股及折返流流股的热量。煤浆瞬间蒸发、煤粉发生热裂解并释放出挥发份。裂解产物、挥发份及其它易燃组份在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，放出大量热。这个过程进行得相当
15、短，主要发生在射流区与撞击区，其结束的标志是氧消耗殆尽。 （ 2）二次反应区 进入二次反应区的组份有煤焦， CO2、 CH4、 H2O以及 CO、 H2等组份。这是主要进行的煤焦 CH4 等与 H2O、 CO2 发生的气化反应，生成 CO 和 H2。这是有效气成份的重要来源。二次反应主要发生在管流区。 （ 3）一次与二次反应共存区 多喷嘴对置气化炉中射流区与撞击区，撞击流股、回流区、折返流区共存，不时进行质量交换，再加湍流的随机性，射流区的反应组份及产物都有可能进入撞击区，撞击流股、回流区、折返流区，导致这些区域既进行一次反应，也进行二次反应。二次反应以吸热为主，致使发生二次反应的区域温度较低
16、，相对地起到保护耐火砖的作用。 4 气化炉所进行的反应一般可表述为 ： （ 1）主反应方程式 CnHnSk +(n+h/4 m/2)O2 (n m) CO2+h/2H2O+mCOS+Q CnHnSk +n/2O2 nCO+(h/2 m)H2+mH2S+Q CnHnSk (h/4 m/2)CH4+( n h/4+m/2)C+ mH2S Q C+CO2 2CO Q CH4+H2O 3H2+CO Q C+O2 CO2+Q C+H2O CO+H2 Q C+2H2O 2H2+CO2 Q H2+CO2 H2O+CO Q CH4 C+2H2 Q CO+1/2O2 CO2+Q H2+1/2 O2 H2O+Q
17、- 9 - CH4+2O2 2H2O+CO2+Q CH4+CO2 2H2+2CO Q （ 2）同时还可能发生以下副反应： N2+3H2+2C 2HCN HCN+3H2 NH3+CH4 NH3 1/2N2+3/2H2 CO+H2O HCOOH COS+H2 H2S+CO 二、工艺流程叙述 储煤系统来的原煤，经破碎后（粒度 10mm）送入煤仓（ V1101），在煤仓中储存可供 8 小时的用量。煤仓中的煤经煤称量给料机（ W1101）精确计量后，送入磨煤机（ M1101）。 来自渣水处理工段滤液受槽（ V1416）的滤液由调节阀 FV1101 进行流量调节后进入磨煤机，上述条件不具备时，供磨煤机的工
18、艺水可由新鲜水补充。 从界区外运来的煤浆添加剂由软管 送 入到 添加剂缓冲槽，再由添加剂缓冲槽放入 添加剂地下槽（ V1207） ， 添加剂地下槽 再加入新鲜水 ， 配制成一定浓度的添加剂， 再由添加剂地下槽泵（ P1202）送到添加剂槽（ V1202）中备用，添加剂槽中的添加剂经添加剂给料泵（ P1203）计量后送入磨煤机。 煤、水、添加剂按 一定的 比例在磨煤机内混合，经钢棒的研磨后，磨成浓度约为58.563%、粘度 7001500cP 的可泵送的水煤浆，水煤浆从磨煤机出口溢流出来，经过滚筒筛（ S 1101）滤去 3mm 以上的大颗粒后，自流入磨煤机出料槽 (V1102)，由磨煤机出料槽
19、泵 (P1101)加压后，送至煤浆分流器（ V1111），可选择进入两煤 浆槽（ V1201）中的任意一个，贮存在煤浆槽内待用。 为防止煤浆在储存过程中发生 分层 沉淀，在磨煤机出料槽、煤浆槽顶部分别安装有搅拌器（ X1101）（ X1201）进行搅拌。 煤浆槽内的煤浆分别经两台煤浆给料泵（ P1201）加压后与空分系统来的高压氧气，经气化炉的四个预膜式工艺烧嘴（ X1301），送入气化炉（ R1301） ,在气化炉燃烧室内发生部分氧化反应，生成以 CO 和 H2 为主要成分的粗合成气，熔渣及未完全反应的碳通过燃烧室下部的渣口与洗涤冷却水沿洗涤冷却管内壁并流而下，进入气化炉洗涤冷却室，初步冷却
20、的粗合成气 经洗涤冷却室的水浴进一步洗涤和冷却，然后鼓泡上升经四层破泡板汽水分离后，由洗涤冷却室上部的合成气出口离开气化炉。出气化炉的粗合成气经过混合器（ X1403）润湿及旋风分离器（ V1408）分离大部分润湿的细灰后送水洗塔（ T1401）进一步洗涤除尘，将合成气含尘量降至 1mg/Nm3 后送净化系统。熔渣在洗涤冷却室的水浴中通过破渣机破碎后被锁斗循环水夹带进入锁斗（ V1307）定期排入渣池。未完全反应- 10 - 的碳颗粒悬浮在黑水中，随黑水到渣水处理工序作进一步处理。 水洗塔中部含固量较低的洗涤黑水经黑水循环泵（ P1401）加压 后分三路，两路经黑水过滤器（ V1309）过滤后
21、送入气化炉激冷环和托砖板喷淋水环管，另一路送入混合器（ X1403）作为洗涤、润湿水。 从气化炉、旋风分离器、水洗塔出来的三股洗涤黑水经液位、流量串级调节控制并减压后送入蒸发热水塔（ T1402）蒸发室。减压后的黑水在蒸发热水塔蒸发室内发生闪蒸，水蒸汽及部分溶解在黑水中的酸性气 CO2、 H2S 等被迅速闪蒸出来，通过上升管进入蒸发热水塔上部的热水室，与低压灰水泵来的灰水直接接触，低压灰水被加热。经换热后未冷凝的闪蒸气体送净化工序。初步浓缩后的黑水通过蒸发热水塔下部蒸发室 液位调节阀控制送入低压闪蒸 罐 （ V1406），进行闪蒸。闪蒸后的气体进入除氧槽（ V1405），作为热源加热进入除氧槽
22、的一次水，进一步浓缩的黑水通过低压闪蒸罐下部液位调节阀控制送入真空闪蒸罐（ V1402）。闪蒸后的气体进入真空闪蒸冷凝器被冷却，剩余气体通过真空闪蒸分离器（ V1403）后进入真空泵，从高 点 排放到大气。最终浓缩的黑水与絮凝剂混合后自流进入澄清槽 (V1411)。加入的絮凝剂在澄清槽中用来强化浓缩黑水中固体颗粒的沉降。进一步浓缩沉降后的黑水浓度达 30%以上，经澄清槽底流泵（ P1407）送入真空过滤机系统 处理。 分离出的 滤饼运出界外，滤液自流 进 入滤液受槽。澄清槽中澄清后的灰水溢流至灰水槽（ V1412）。灰水槽 中的 灰水经低压灰水泵（ P1406）分四路，一路输送到蒸发热水塔热水
23、室，加热后经高温热水泵提压到 5.2MPa返回水洗塔作为洗涤水；第二路作为锁斗的排渣冲洗水；第三路作为气化炉预热时的预热水；第四路是将少量的灰水经废水换热器后送废水处理系统。 锁斗排渣系统由一套逻辑联锁自动控制系统控制，每个循环周期约为 30 分钟，其中渣收集的时间为 28 分钟，排渣时间约为 2 分钟。气化炉洗涤冷却室底部的渣及少量的未完全燃烧的残碳颗 粒通过破渣机破碎后收集在锁斗内。为了有利于渣的收集，设置了锁斗循环泵（ P1302），通过锁斗循环泵将锁斗 内 部的黑水加压循环回气化炉洗涤冷却室底部，使洗涤冷却室中的黑水在向下流动的过程中将渣带下。锁斗具体排渣过程是：渣收集结束后，锁斗入口阀关闭；接着锁斗泄压阀打开泄压，当锁斗压力小于 0.28MPa 时锁斗泄压阀关闭；接着锁斗冲洗阀，锁斗出口阀打开，对锁斗进行冲洗，将锁斗内的渣冲入渣池（ V1303）。冲洗结束时锁斗出口阀和锁斗冲洗阀关闭，锁斗充压阀打开将锁斗充压至正常操作压力，充压完毕后关闭充压阀，打开锁斗入口阀 ；排渣完毕。锁斗继续下
