煤化工工艺(主编陈启文化工版)煤炭气化10

1、二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化3. 工艺流程 水煤浆加压气化的工艺流程按热回收方式不同，可分为急冷流程和废热锅炉流程，目前国内以急冷流程为主，水煤浆加压急冷流程分为水煤浆制备、水煤浆气化和灰处理三部分。（1）水煤浆制备工艺流程 水煤浆制备的任务是为气化过程提供符合质量要求的水煤浆，工艺流程如图7-16所示。 图7-16 水煤浆制备工艺流程1-煤料斗；2-称量给料器；3-氢氧化钠贮槽；4-氢氧化钠泵；5-石灰贮斗；6-石灰给料输送机；7-添加剂槽；8-添加剂泵；9-磨煤机；10-磨煤机出口槽；11-米磨煤机出口槽泵 二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 煤料斗1中的原料煤，经称量给料器2加

2、入磨煤机中。同时按比例向磨煤机中加入一定量的软水，用添加剂泵8将一定量的添加剂也加到磨煤机内，煤在磨煤机内与水、添加剂混合，被湿磨成高浓度的水煤浆。加入添加剂目的是降低水煤浆的粘度，提高水煤浆稳定性。来自氢氧化钠槽3中的氢氧化钠溶液，用泵加到磨煤机，将水煤浆的pH值调节到78。石灰由贮斗5经给料输送机6，送入磨煤机。加入助熔剂石灰目的是降低煤的灰熔点。磨煤机制备好的水煤浆，经过滤除去大颗粒料粒，流入磨煤机出口槽10，再经磨煤机出口槽泵11，送到气化炉。磨煤机出口槽设有搅拌器。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 采用水煤浆加压气化的大型氨厂，磨煤机多数采用棒磨机，它具有一个可转动的卧式外筒，内

3、装有许多小短棒。当外简转动时，原料煤等物料，在小棒的冲击和相互摩擦作用下，磨成水煤浆。磨煤机也可采用球磨机。 二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化（2）水煤浆气化工艺流程 水煤浆气化炉又两种形式，即直接激冷式的气化炉和装有煤气冷却器的气化炉，在这两个方案中气化炉结构则是完全相同的。 激冷式气化炉与装有煤气冷却器的气化炉的主要差别在于：对高温粗煤气所含的显热的回收利用这一点上。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 在激冷式气化炉中，温度高达1370的粗煤气在激冷室中用水喷淋，激冷到200260，进而去除灰和脱硫。显然，在激冷过程中会使粗煤气损失掉一部分物理显热，它大约等于低位发热量的10%。二、

4、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 装有煤气冷却器的气化炉又称为全热能回收式气化炉，它通过辐射冷却器和对流冷却器，可以把粗煤气的温度从1370降到400左右；借以加热锅炉的给水，使之产生相当数量的水蒸气，供蒸汽轮机使用。这样，就能提高热煤气的效率。从能量有效利用的观点来看，这种方案是合理的，但是由于辐射冷却器和对流冷却器的尺寸很庞大，价格又昂贵会增加投资费用。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 对于煤价较低的地区来说，可以考虑选用激冷式气化炉，以便利用初投资费低的优点来降低IGCC的发电成本。对于煤价较高的地区，则宜选用装有煤气冷却器的气化炉。目前国内多采用激冷式气化炉。 与气化炉形式相对应，

5、水煤浆气化工艺流程也有两种形式，即激冷式工艺流程和煤气冷却器式工艺流程。本节重点学习激冷式工艺流程。水煤浆气化急冷流程如图7-17所示。图7-17 水煤浆气化急冷工艺流程1-煤浆振动筛；2-煤浆槽；3-煤浆泵；4-氧气缓冲罐；5-喷嘴；6-气化炉；7-文丘里洗涤器；8-洗涤塔；9-激冷水泵；10-锁渣阀；11-锁渣罐二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 浓度为65左右的水煤浆，经过振动筛1除去机械杂质，进入煤浆槽2，用煤浆泵3加压后送到德士古喷嘴5。由空分来的高压氧气，经氧缓冲罐4，通过喷嘴5，对水煤浆进行雾化后进入气化炉6。氧煤比，通过自动控制系统控制。 水煤浆和氧气喷入反应室后，在较高压力

6、下（根据生产的需要在39MPa范围内选择）、温度为13001500的条件下，迅速完成气化反应，生成以氢和一氧化碳为主的水煤气。气化反应温度高于煤灰熔点，以便实现液态排渣。为了保护喷嘴免受高温损坏，设置有喷嘴冷却水系统。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 离开反应室的高温水煤气进入急冷室，用由洗涤塔8来的水直接进行急速冷却，温度降到210260，同时急冷水大量蒸发，水煤气被水蒸气所饱和。气化反应过程产生的大部分煤灰及少量未反应的碳，以灰渣的形式从生成气中除去。根据粒度大小不同，灰渣以两种方式排出，粗渣在急冷室中沉积，通过水封锁渣罐11，定期与水渣一同排出。细渣以黑水的形式从急冷室连续排出。排渣

7、系统设置带有锁渣罐循环泵的渣罐循环系统，有利于将煤渣排入锁渣罐。 二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 离开气化炉急冷室的水煤气，依次通过文丘里洗涤器7及洗涤塔8，用灰处理工段送来的灰水及变换工段的工艺冷凝液进行洗涤，彻底除去煤气中的细灰及未反应的碳粒。净化后的水煤气，离开洗涤塔，送到一氧化碳变换工序。 （3）灰处理工艺流程 灰处理的任务是将气化过程送来的灰渣和黑水进行分离，回收的工艺水循环使用，灰渣及细灰做为废料，送出工段。灰处理工艺流程如图7-18所示。 图7-18 灰处理工艺流程1-渣池；2-输送机；3-渣斗；4-渣池泵；5-高压闪蒸罐；6-灰水加热器；7-分离器；8-低压闪蒸罐；9-真

8、空闪蒸罐；10-沉淀给料泵；11-洗涤塔给料槽；12-洗涤塔给料泵； 图7-18 灰处理工艺流程15-灰水泵；16-沉淀池底泵；17-过滤给料槽； 18-过滤给料泵；19-压滤机二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 从气化炉锁渣罐与水一起排出的粗渣，进入渣池1，经链式输送机及皮带输送机2，送入渣斗3，排出厂区，渣池中分离出来的含有细灰的水，用渣池泵4输送到沉淀池，进一步进行分离。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 由气化工段急冷室排出的含细灰的黑水，经减压阀进入高压闪蒸罐5，高温液体在罐内突然降压膨胀，闪蒸出水蒸气及二氧化碳、硫化氢等气体。闪蒸气经灰水加热器6降温后，水蒸气冷凝成水，在高压闪

9、蒸气分离器7中分离出来，送到洗涤塔给料槽11。分离出来的二氧化碳、硫化氢等气体，送到变换工段的汽提塔中。 黑水经高压闪蒸后固体含量有所增高，然后送到低压灰浆闪蒸罐8，进行第二级减压膨胀，闪蒸气进入洗涤塔给料槽11，其中的水蒸气冷凝，不凝气体分离后排入大气。黑水被进一步浓缩后，送到真空闪蒸罐9中，在负压下闪蒸出酸性气体及水蒸气。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 从真空闪蒸罐9底部排出的黑水，含固体量约1，用沉淀给料泵10送到沉淀池13。为了加快固体粒子在沉淀池中的重力沉降速度，从絮凝剂管式混合器前，加入阴、阳离子絮凝剂。黑水中的固体物质几乎全部沉降在沉淀池底部，沉降物含固体量2030，用沉淀

10、池底部泵16送到过滤给料槽17，再用过滤给粒泵18送到压滤机19，滤渣做为废料排出厂区，滤液又返回沉淀池。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 在沉淀池内澄清后的灰水，溢流进入立式灰水槽14，大部分用灰水泵15送到洗涤塔给料槽11。在去洗涤塔给料槽的灰水管线上，加入适量的分散剂，避免灰水在下游管线及换热器中，沉积出固体。从洗涤塔给料槽11出来的灰水，用洗涤塔给料泵12输送到灰水加热器，加热后作为洗涤用水，送入碳洗涤塔。一部分灰分循环进入渣池。另一部分灰水作为废水，送到废水处理工段，防止有害物质在系统中积累。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化（4）水煤浆气化工艺的关键技术有以下几方面。 煤浆制

11、备技术 在水煤浆中加入添加剂以降低煤浆的黏度，使其易于输送和使煤浆中水在较长时间内不析出。根据煤种类别，确定水煤浆的各种粒度分布比例来提高煤浆的含固量，达到不易析水又能输送的最佳含固量值。一般情况，在同等条件下的褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤制浆浓度依次增大。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 煤浆输送技术 由于煤浆黏度大(10003000mPas)且含有大量固体颗粒，对运转设备部件磨损很快，因此煤浆的输送多选用隔膜柱塞泵。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 烧嘴技术 Texaco公司多年研究开发了三流道结构的烧嘴，开发了耐温、耐磨的制造烧嘴材料。 耐火砖技术 水煤浆气化炉内衬耐火砖，不但需耐高温而且要求能抵抗煤灰熔渣(SiO2、A12O3、CaO、MgO等)的侵蚀。目前水煤浆气化炉、火面耐火砖，采用以氧化铬为主添加少量氧化镁或氧化锆的耐火材料。耐火砖的砌筑设计，既要保证高温气体不能串到炉壁引起气化炉壁超温，又要便于局部更换。二、水煤浆加压气化二、水煤浆加压气化 激冷室降温除尘技术 由于气化炉是在较高压力下操作，为使高温的合成气迅速