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鲁奇气化工艺及设备原理概述鲁奇气化工艺及设备原理概述 李国栋李国栋 目 录 加压气化工艺流程方框图加压气化工艺流程方框图 潞安公司气化车间潞安公司气化车间200#200#工艺流程工艺流程 气化工段主要设备及作用气化工段主要设备及作用 煤气水分离工段工艺流程煤气水分离工段工艺流程 煤气水分离工段设备及功能煤气水分离工段设备及功能 气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 气化炉液压控制系统及润滑油系统气化炉液压控制系统及润滑油系统 煤锁 废锅 气化炉 灰锁 煤仓 粗煤气去煤气冷却 一、加压气化工艺流程方框图一、加压气化工艺流程方框图 煤 原 水蒸气和氧 气 灰渣 煤锁气去洗涤器 灰锁膨胀器 洗 涤 冷却器 高压喷射水来自400# 中压蒸汽来自锅炉 灰水送去渣池 充压煤气来 自煤气冷却 低压锅炉供水来自除氧站 含灰煤气水去煤气水分离 洗 涤 水 水蒸汽 潞安气化车间现有六台MarkIV型气化炉，每台气化 炉及其附属设备为一个系列，每个系列包括煤仓、煤锁、 气化炉、灰锁、洗涤冷却器、灰锁膨胀冷凝器、废热锅炉 、粗煤气分离器以及公用的液压、润滑系统等。 鲁奇加压气化是一种自热式逆流移动床连续气化工艺 ，以碎煤为原料，以蒸汽和氧气为气化剂，在2.85 3.0MPa压力下，进行气化反应生成粗煤气。粗煤气经气化 炉上部出气口后进入喷淋洗涤冷却器，用循环煤气水将粗 煤气中的大部分粉尘和焦油洗涤下来，并且将粗煤气急冷 到201。洗涤水分两股，一股来自废锅底部的循环洗涤 煤气水，流量为200 m3/h、温度199； 一、潞安公司气化车间一、潞安公司气化车间200#200#工艺流程工艺流程 一、潞安公司气化车间一、潞安公司气化车间200#200#工艺流程工艺流程 另一股来自400#F001高压喷射煤气水，当循环煤气水中断 时，高压喷射煤气水将自动增加。洗涤冷却后的粗煤气进 入废热锅炉进一步回收粗煤气中的热量，温度降至181 ，残留在粗煤气中的冷凝液，在粗煤气气液分离器F002中 进行汽液分离，分离出的煤气水进入废热锅炉底部集水槽 。在此过程中，大约有200m3h循环煤气水由洗涤冷却循 环水泵P001打循环至洗涤冷却器。离开气化工段的粗煤气 在压力3010KPa(a)、温度181饱和状况下，通过粗煤气 总管进入400#煤气冷却工段。最后送入400#煤气冷却单元 进一步洗涤冷却。气化炉底部的灰通过旋转炉篦上的刮刀 刮入灰锁。 这里刮刀的数量取决于煤中灰分量，义马气化厂是三把 刮刀，潞安煤基油是两把刮刀。根据我们公司在义马气化厂 试烧结果看，我厂所用的东胜利褐煤灰分平均为11.29（空 气干燥基），而义马煤实际生产中灰分为25左右，建议炉 篦初期按一把刮刀安装，在试车中若煤中灰分增加，可考虑再 安装第二把刮刀。正常情况下根据入炉煤的状况、排出灰的颜 色、块度、炉篦电流、粗煤气半分析等判断这里和调整汽氧比 ，汽氧比的控制是自动比值调节。通过调整汽氧比始终保持气 化炉在干排渣工况下运行。在废热锅炉内，靠低压锅炉水回收 废热，副产600Kpa(a)低压蒸汽，每台废热锅炉大约可生产22T h低压蒸汽。 一、潞安公司气化车间一、潞安公司气化车间200#200#工艺流程工艺流程 1 1、气化工段主要设备及功能、气化工段主要设备及功能 圆筒型煤溜槽阀：这种溜槽阀为一 圆筒，两侧开孔。当圆筒被液压缸放 时，圆筒上的两侧孔正好对准溜煤通 道，煤就会通过上阀上部的圆筒流入 煤锁。煤锁上阀阀杆上也固定有一个 圆筒，它的直径比溜槽阀的圆筒小， 两侧也开有溜煤孔，当上阀向下打开 时，圆筒与上阀头一同落入煤锁，当 煤加满时，圆筒以外的煤锁空间流不 到煤，当上阀提起关闭时，圆筒内的 煤流入煤锁。这样就要溜煤槽在一个 加煤循环时开一次，煤锁就不会加煤 过满，从而避免了仪表失误造成的煤 锁过满而停炉。 二、气化工段所属设备及作用二、气化工段所属设备及作用 二、气化工段所属设备及作用二、气化工段所属设备及作用 煤锁结构示意图 1 1、气化工段主要设备及功能、气化工段主要设备及功能 煤 锁：将煤斗内常 压的碎煤加进高压的气化 炉内.煤定期的地靠重力通 过联接在煤仓两个出口的 煤溜槽B002进入溜槽下部 的煤锁B001中，煤锁为压 力容器，拥有顶部和底部 液压锥阀，煤锁容积为 12m3。 1 1、气化工段主要设备及功能、气化工段主要设备及功能 气化炉：将碎煤在高温高压 的气化炉内与汽化剂进行反应 生成粗煤气，煤在气化炉内自 上而下依次经过干燥层、干馏 层、气化层、燃烧层、灰渣层 。鲁奇加压气化炉炉体无论何 种炉型均是一个双层夹套式结 构的压力容器。 二、气化工段所属设备及作用二、气化工段所属设备及作用 1 1、气化工段主要设备及功能、气化工段主要设备及功能 灰 锁：将气化炉内产生 高温高压的灰渣排到灰渣沟 中。灰锁直接联接在气化炉 的底部法兰上，有效容积8m3 ，顶阀、底阀是液压操作。 灰锁连续不断的接收气化炉 旋转炉篦的排灰，正常情况 与气化炉相通，压力相等， 排灰时灰锁泄压至常压。 二、气化工段所属设备及作用二、气化工段所属设备及作用 1 1、气化工段主要设备及功能、气化工段主要设备及功能 旋转炉篦：将气化炉内产生高温高压的灰渣排至灰 锁。旋转炉篦通过两个电机同频旋转，通过减速箱将电 机的高转速小力矩转为炉篦的低转速大力矩。电机到炉 篦大轴的转动比为600：1，炉篦大轴到炉篦转动比为6 ：1。 炉篦设在气化炉底部，其是气化炉的关键部件，设 置其作用是： （1）将气化剂均匀地分布在气化炉内； （2）排灰，破碎大块灰渣； （3）使燃料床移动，稳定炉内工况。 二、气化工段所属设备及作用二、气化工段所属设备及作用 1 1、气化工段主要设备及功能、气化工段主要设备及功能 灰锁膨胀冷凝器：灰锁泄压时，灰锁内蒸汽经B007冷凝 、吸收、过滤排出，经过冷凝，灰锁压力降低，避免卸 压时产生振动。 n煤气洗涤冷却器：用以洗涤、冷却气化炉内气化生成的 粗煤气。将粗煤气中夹带的焦油、中油、粉尘以及氨氮 、酚类物质、单环芳烃和多环芳烃以及含氮、硫、氧的 杂环化合物、萘、氰化物等物质洗掉。 n废热锅炉：进一步冷却由煤气洗涤冷却器来的粗煤气。 管程走煤气，壳程走低压锅炉水。 2 2、气化工段附属设备及功能、气化工段附属设备及功能 夹套汽液分离器:分离气化炉内夹套产生的自产蒸 汽中夹带的液滴。分离出的气体并在过热蒸汽管线 ，作为汽化剂进入炉内。分离出的液体进入夹套， 作为循环锅炉水使用。 旋风分离器:利用重力离心力的原理分离煤锁泄至 常压后的带有煤尘的残余煤锁气。分离出的气体通 过顶部管线放空到大气中，底部的煤尘定期进行排 放。 二、气化工段所属设备及作用二、气化工段所属设备及作用 2 2、气化工段附属设备及功能、气化工段附属设备及功能 竖灰管：是连接灰锁和灰膨胀冷却器的常压容器，它 将灰锁中的常压灰排至水力冲渣槽。 煤锁气洗涤器：洗涤冷却泄压的煤锁气。 煤锁气汽液分离器：分离由煤锁气洗涤器排出的夹带 液滴的煤锁气。 开车煤气洗涤器：洗涤冷却气化炉开停车期间排出的 合格粗煤气。 开车煤气汽液分离器：分离由开车煤气洗涤器排出的 夹带液滴的开停车粗煤气。 2 2、气化工段附属设备及功能、气化工段附属设备及功能 煤锁气柜：储存气化炉正常运行时的煤锁泄压气体。 热 火 炬：当煤锁气柜液位较高时，煤锁泄压气可通过火 炬燃烧。 冷火炬：用于气化炉开车或停车期间不合格煤气的排出 。 三、煤气水分离工段工艺流程三、煤气水分离工段工艺流程 1 1、工艺原理、工艺原理 根据无压重力沉降原理，利用不同组分的密度差，把 煤气水中的油、焦油及含尘焦油分离出来。利用压力降 低气体在液体中溶解度减小的原理，即：减压闪蒸的原 理，分离出煤气水中溶解的CO、NH3、CO2等气体。 2 2、工艺流程、工艺流程 从加压气化来的高压含尘煤气水，进入余热回收器 （80-W003）回收热量，产生143的饱和蒸汽。煤气水 从199降温到155。从余热回收器出来的含尘煤气水 进入含尘煤气水冷却器（80-W002AR）进一步冷却。 三、煤气水分离工段工艺流程三、煤气水分离工段工艺流程 冷却后的高压含尘煤气水进入含尘煤气水膨胀器（80- F003AB）中膨胀至接近常压然后进入初焦油分离器。从气 化来的低压含尘煤气水和开车含尘煤气水也进入到含尘煤气 水膨胀器（80-F003AB）。 在开车期间，如果开车含尘煤气水到含尘煤气水膨胀器 （80-F003）的管线堵塞，开车煤气水管线可选择到焦油污 水槽（80-B008）的工艺路线。 煤气水靠重力分成两股进入两个并联的初焦油分离器 81/82F004，在此煤气水中的焦油、尘沉降到分离器底部 ，煤气水溢流到80B001煤气水贮罐，再用80P001泵送 往80W009冷却器，用循环水冷却至40，送入送入81/8281/82 F005F005进一步分离油后进入进一步分离油后进入80B00280B002煤气水贮槽。煤气水贮槽。 在81/82F05中设有TPI板和活性炭吸附框，能有效清 除焦油、中油和粉尘。从400#煤气冷却工段来的含油煤 气水和500#净化工段来的含油煤气水被单独送往80 F001膨胀器膨胀至大气压，煤气水靠重力流入80 F002油分离器，在此煤气水中比水轻的中油被上浮分离 出来。煤气水则溢流进入80B002，与前面的煤气水混 合后，经过80P004泵送往80F006过滤器过滤除尘 、除油后送往80B003贮罐贮存缓冲，之后再送往850 汽提装置。 三、煤气水分离工段工艺流程三、煤气水分离工段工艺流程 四、煤气水分离工段设备及功能四、煤气水分离工段设备及功能 1、煤气水膨胀器： 含油煤气水膨胀器：是将煤气水冷却及低温甲醇洗工 段来的含油煤气水膨胀至常压后送入油分离器进行含油煤 气水分离； 含尘煤气水膨胀器：是将气化及煤气水冷却工段来的 含尘煤气水膨胀至常压后送入初焦油油分离器进行含尘煤 气水分离。 2、煤气水分离器 油分离器:是把由含油煤气水膨胀器膨胀至常压后的煤气水 采用重力沉降的方法进行油和煤气水分离。 四、煤气水分离工段设备及功能四、煤气水分离工段设备及功能 初焦油分离器：是把由含尘煤气水膨胀器膨胀至常压 后的煤气水采用重力沉降的方法进行焦油和煤气水分离。 最终油分离器：是把由油分离器和初焦油分离器来的 煤气水再次进行油水焦油的分离。 膨胀器气液分离器：分离油分离器和初焦油分离器来 的煤气水膨胀气中夹带的酚水液滴。 膨胀气鼓风机气液分离器：分离鼓风机后的煤气水膨 胀气中的残余酚水液滴。 安全水封气液分离器：分离安全水封排放出煤气水膨胀 气中的酚水液滴。 四、煤气水分离工段设备及功能四、煤气水分离工段设备及功能 3 3、煤气水分离工段附属设备、煤气水分离工段附属设备 3.1 冷却器 含尘煤气水冷却器：冷却来自气化及冷却工段的含尘煤气 水，确保入初焦油分离器的温度达到700。 含油煤气水冷却器：冷却来自冷却及低温甲醇洗工段的含 油煤气水，确保入初油分离器的温度达到700 。 煤气水冷却器功能：冷却来自缓冲槽(B001)或(B002)的煤 气水。 膨胀器冷却器：冷却来自含油煤气水膨胀器和含尘煤气水膨胀器冷却器：冷却来自含油煤气水膨胀器和含尘煤气水 膨胀器的膨胀气。膨胀器的膨胀气。 3 3、煤气水分离工段附属设备、煤气水分离工段附属设备 膨胀器旁路冷却器：冷却来自膨胀器鼓风机后的煤气水膨 胀气。 3.2 槽类设备 缓冲槽 功能：收集储存油分离器、初焦油分离器、最终 油分离器分离出的酚水。 油槽：收集储存油分离器及最终油分离器分离出的油。 纯焦油槽：收集储存初焦油分离器分离出的焦油。 泥浆液槽：收集由过滤器反冲洗出来的泥浆。 冲洗槽：用来储存冲洗双介质过滤器的冲洗液槽。 焦油污水槽：收集气化、冷却及本工段的导淋排放液和溢 流液。 3 3、煤气水分离工段附属设备、煤气水分离工段附属设备 3.3 分离器 膨胀器气液分离器：分离油分离器和初焦油分离器来 的煤气水膨胀气中夹带的酚水液滴。 膨胀气鼓风机气液分离器：分离鼓风机后的煤气水膨 胀气中的残余酚水液滴。 安全水封气液分离器：分离安全水封排放出煤气水膨 胀气中的酚水液滴。 3.4 膨胀气鼓风机 功能：该风机是增加煤气水膨胀气内能的设备，它将 煤气水膨胀气气液分离器排放出的膨胀气吹入膨胀气鼓 风机气液分离器分离膨胀气酚水液滴后排入大气。确保 了煤气水膨胀气正常排放。 3 3、煤气水分离工段附属设备、煤气水分离工段附属设备 3.5 安全水封 功能： 确保含油煤气水膨胀器、含尘煤气水膨胀器、焦 油污水槽(B008)煤气水膨胀气排放系统在超过系统正常工作 压力后，进行洗涤冷却煤气水膨胀气后安全排入大气，能保 证煤气水膨胀气排放系统设备正常运行。同时还能有效防止 煤气水膨胀气排放系统压力低于大气压时空气进入系统与膨 胀气形成爆炸性气体混合物发生爆炸事故。 3.6 泵类设备 功能：用以输送液体的机械统称为泵。本工段所使用的功能：用以输送液体的机械统称为泵。本工段所使用的 泵主要是用来输送油、焦油、煤气水、焦油污水及泥浆的机泵主要是用来输送油、焦油、煤气水、焦油污水及泥浆的机 械设备。械设备。 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 1 1、岗位设置：、岗位设置： 气化工段煤锁岗位、灰锁岗位、200#巡检、200#中控。 2 2、各岗位操作要点、各岗位操作要点 （1 1）煤锁操作注意事项）煤锁操作注意事项 1）煤锁空是靠煤锁下部的温度计上升而显示，煤锁料位 慢是靠安装在其中的射线料位计提示。 2）在开阀门时，应先开煤锁上阀，再开圆筒阀。在关阀 门时，应先关闭圆筒阀，再关煤锁上阀。因为开阀门时， 如果先开圆筒阀，再开煤锁上阀会导致卡煤现象。关阀门 时，应先关圆筒阀，切断煤源。 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 （1 1）煤锁操作注意事项）煤锁操作注意事项 3）煤锁操作有控制室全自动、半自动、控制室手动、 现场控制柜手动四种操作方式。 4）每个班做一次试漏，测验一下上下阀门是否泄露， 保障充泄压的顺利进行。 5）开车前，进行联锁确认，切到现场进行手动加煤， 上阀打不开说明已加满煤。停车时，气化炉不再加煤。 6）开车提压阶段，煤锁下阀处于关位。 （2）灰锁操作注意事项 1）TC阀及BC阀的开关次数不宜过多，关严为止。 2）每次排灰完毕，要注意观察灰的粒度及下灰量。 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 （2 2）灰锁操作注意事项）灰锁操作注意事项 3）注意膨胀冷凝器充水不能太满，造成灰锁进水，挂壁 或发生膨料现象。 4）开车时，进行阀门联锁确认。在蒸汽升温阶段，每15 分钟排一次冷凝液。 5）开车提压阶段，灰锁上阀处于关位。 （3 3）200#200#中控岗位开车注意事项中控岗位开车注意事项： 1）加煤：一般加煤（4-5）锁，加煤不能太多，也不能太 少，如果加煤太多会使煤膨胀后，阻力增大，影响开车的顺 利进行。如果太少，会使夹套产气量大,影响炉况的调整。 另外需要注意的是应在现场操作，加煤后，炉篾转0.5圈以 除去煤中细粉。 （3 3）200#200#中控岗位开车注意事项：中控岗位开车注意事项： 2）升温阶段：PIC-21CP035提压3Mpa，这时夹套蒸汽 安全阀（21SV001）旁路应打开，注意夹套压差，应低于 100KPA，煤锁上、下阀，灰锁上阀应处于关位。 3）空气点火阶段：出口100，加热3H时，具备点 火的条件。根据取样分析，当CO23%且有明显上升的趋势 ，O216%有明显下降的趋势，（连续取5个样）则说明空 气点火成功。点火成功后应通蒸气，开FIC-21F007（蒸汽流 量调节阀），使CO2维持在18%左右，如果CO2 18%，应 减小蒸汽流量，（CO2高说明炉内温度低，汽氧比高，应降 低汽氧比，故需减少蒸汽流量）监视气化剂温度维持在 180。 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 （3 3）200#200#中控岗位开车注意事项：中控岗位开车注意事项： 3）空气点火阶段： 特别注意的是配入蒸汽及增加空气量不能过早过大，预 防熄火。因为刚点着火，床层温度不高，反应不剧烈，过 早过量通入气量会造成气量大量带出热量，炉内反应热量 不平衡，导致熄火。 4）切氧阶段 切氧条件：空气运行45小时。 气体成份CO218%、O20.4%。 液位正常（夹套液位，废锅壳程，废锅集水槽）。 灰床建立(残炭少),灰锁温度,粗煤气出口温度正常。 仪表指示正常。 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 4）切氧阶段 特别注意的是应先关FIC-21CF007(蒸汽调节阀)，5min后 再关空气调节阀,以防止气化炉床层冷却。因为在空气运行阶 段，炉温慢升高，夹套开始产气，若停止外供蒸汽，不保持加 空气加速炉内反应，增加释放热，则使炉内在切氧过程中（未 通氧气）时而熄火。 5）气化炉停车保压，再通氧条件及操作注意事项： 保证时间不超过30min 保证气化炉满料，21CT029（粗煤气出口温度）、 21CT011（煤锁下部气化炉顶部法兰温度）不高，灰床不应太 厚。 关煤锁下阀，灰锁上阀。 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 切换到B006（粗煤气洗涤冷却器）和W001（废热锅炉 ）的煤气水。 开车前，取样分析合格。 夹套液位，废锅壳程，废锅集水槽液位正常，且管线畅 通。 6）如果平时CL033（废锅集水槽）液位显示低于没定值时 ，应通知200巡检去5楼B006处将来自400高压喷射煤气 水球阀打开一些加大去B006（粗煤气洗涤冷却器）高喷水 的量,中控通过CH031调节流量，从而保持废锅集水槽液位 正常,以免会进一步导致B006出口煤气温度升高。 （4 4）800800 # # 中控操作常见注意事项：中控操作常见注意事项： PICAHL-80CP011（含油煤气水压力）、80-F001前 的压力控制，正常操作时压力控制在1.5MPa。 PICAHL-80CP021（含尘煤气水压力）,进83/84-F003 前的压力控制，正常操作时PIC-80bCP021控制，设定值 0.8MPa。 正常时还要注意防止200#、400#来料窜气，尽量避免 200#、400#进料一起大量进入，以免造成膨胀气系统的超压 。 控制好W002出口煤气水温度，防止煤气水在分离器内 发生乳化现象，影响分离效果，如通过温度调节不能消除乳 化现象时，可把富含氨的含油煤气水和冷凝液混合在一起进 入焦油分离器，改善分离效果。 四、四、气化车间各岗位操作要领及注意事项气化车间各岗位操作要领及注意事项 还有需要注意的是现在膨胀气系统所走的路线是F001(含 油煤气水气液分离器)和F003（煤气水膨胀槽）顶部出去的膨 胀气W007B010B009200#B011入口管线20-B012 火炬烧掉。 （5）巡检岗位注意要点 巡检工主要的任务是对现场设备的维护与管理，只有将 这些工作做到位，才能保证气化炉的正常运行和工作，并顺 利地保证这个工段正常运行，每一个环节出现问题都会导致