航天炉工艺及开停车

1、航天炉工艺及主要设备参数介绍1、生产工艺介绍本装置为HT-L粉煤加压气化装置，是由北京航天院设计的示范装置，设计日消耗原料煤约929.64吨，消耗氧气约48.6万立方米。在4.0MPa条件下通过气化反应，生产CO+ H2为1.22×106Nm3/d，经洗涤后送变换。HT-L粉煤气化工艺是一种以干煤粉为原料，采用激冷流程生产粗合成气的工艺。HT-L粉煤气化工艺采用了盘管式水冷壁气化炉，顶喷式单烧嘴，干法进料及湿法除渣，在较高温度（14001700）及压力（4.0 MPa左右）下，以纯氧及少量蒸汽为气化剂的气化炉中对粉煤进行部分气化，产生以CO、H2为主的湿合成气，经激冷和洗涤后，饱和了

2、水蒸汽并除去细灰的合成气，送入变换系统。该HT-L粉煤加压气化装置包括1500、1600、17000、1800四个单元：其中1500单元为磨煤单元、1600单元为粉煤加压及输送单元、1700单元为气化及合成气洗涤单元、1800单元为渣及灰水处理单元。1500单元、1600单元、1700单元、均为双套装置、1800单元为单套装置。1.1航天炉工艺原理航天炉属于粉煤加压气流床，利用纯氧和少量蒸汽为气化剂，二氧化碳或氮气输送粉煤，有特质的粉煤烧嘴送入高温高压的气化室完成气化反应，生成以CO和H2为主要成分的合成气，气室多余的热量由水冷壁吸收产生中压蒸汽，煤中的灰分形成熔渣，与高温合成气一同进入激冷室

3、进行水激冷后排出气化炉。1.2气化炉主要结构气化炉主要由气化炉外壳、螺旋盘管和水冷壁和激冷室内件组成，气化炉外壳为三类压力容器，螺旋盘管和水冷壁由气化室主盘管、渣口盘管、炉盖盘管三部分组成，盘管内水循环为强制循环，通过汽包副产中压饱和蒸汽，水冷壁向火侧敷有耐火材料一方面为了减少热损失，另一方面为了挂渣，充分利用渣层的隔热功能，以渣抗渣保护炉壁，气化炉上部为气化段，下部为熔渣激冷段，气化段位圆柱形反应室，激冷段内有激冷环、下降管、上升管和渣池水分离挡板等主要部件。1.3航天炉主要特点1、干粉进料，煤被磨制成20-100m粉煤颗粒，并经过热气干燥，惰性气体输送，介质为CO2或N2，加压气化强化燃烧

4、，提高单位体积产气率，与常压炉相比在同样生产能力下航天炉气化强度高、设备尺寸小、结构紧凑、占地面积小、燃烧效率高。2、一般操作温度为1400-1850，煤种适应范围广，对煤的灰熔点要求范围宽，碳转化率99%，有效气COH2体积比90%左右，CH4气体体积仅有几十至几百PPm3、水冷壁结构为多头并联结构可以保证管程流阻分布均匀，强制循环可以防止局部传热恶化发生爆管故障。1.4气化炉正常生产时主要测定和控制的参数1.4.1气化煤种的煤质分析，已确定合理的氧煤比等操作条件1.4.2合成气分析，通过分析了解合成气的品质和炉内的反应情况1.4.3灰渣的产量和残炭分析，了解炉内工况和气化效率1.4.4粉煤

5、、氧的温度、压力和消耗情况1.4.5气化炉温度测量、包括炉膛温度，上锥段温度，合成气出口温度，环腔温度，气化炉外壁温度1.4.6渣口压差，判断渣口是否堵渣1.4.7排渣状况，判断炉温和碳转化情况1.4.8激冷室液位，判断激冷室工作状态1.4.9盘管出口水密度，判断炉温及盘管工作状况1.4.9软化水分析包括烧嘴冷却水、盘管冷却水和激冷水，水质的好坏对稳定运行和炉子的寿命有影响。2.1、磨煤及干燥单元（1500单元） 该单元使用常规的煤研磨及干燥，来自原料煤贮仓的碎煤在磨煤机内磨成煤粉，并由高温惰性气流烘干。粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量要满足以下要求：颗料尺寸90m 占90（重量）颗料尺

6、寸 5 m 占10（重量）水分含量典型值 2 （wt）2.1.1、任务 磨煤及干燥单元的任务是将输煤单元送来的原料煤，经过磨煤机研磨、热惰性气体干燥、在粉煤袋式过滤器内进行风粉分离等工序加工，生产出充足而合格的煤粉输送到1600单元，同时尽可能的降低各项消耗。2.1.2、工艺流程本单元主要是将从贮存和运输系统送来的粒度小于30mm的原料煤，每小时60T的负荷贮存在原料煤贮仓中，运输系统间断运行，原料煤贮仓中的煤量少时，通知煤场启动运输系统开始输煤，原料煤贮仓的重量高时，通知煤场停运运输系统。原料煤再经过本单元的加工处理，每小时生产出38.735T、106的粉煤送到1600单元，贮存在粉煤贮罐中

7、。在磨煤的过程中产生少量的废料送渣场。来自原料煤贮仓的碎煤经振动料斗、称重给煤机计量以46.48t/h(根据生产负荷进行调整）的量送入到磨煤机中，被轧辊在研磨台上将原煤磨成粉状，并由来自惰性气体发生器（56000Nm³/h、260）的高温惰性气体进入磨煤机进行干燥和输送，出磨煤机的温度为104110。由惰性气体输送干燥的粉煤进入粉煤袋式过滤器进行风粉分离后，每小时约38.735T、104110的粉煤经旋转卸料阀、粉煤振动筛、粉煤螺旋输送机送至1600单元的粉煤贮罐中；分离出的惰性气体部分排放至大气，剩余部分经循环风机进入惰性气体发生器循环使用。惰性气体发生器的燃料气正常情况下来自合成

8、驰放气（燃料气0.30.5MPa)与助燃空气（由燃烧鼓风机K-1505送入）按一定比例的进行燃烧反应。2.1.3、本单元主要发生的反应化学变化： 驰放气与助燃空气进行燃烧放热反应 CH4+2O2=CO2+2H2O+Q 2H2+O2=2H2O+Q物理变化：大颗粒原料煤被磨煤机的三个磨辊研磨后，被通入磨煤机的150350热惰性气体干燥，细粉吹送去粉煤袋式过滤器S-1503进行风粉分离，气体循环利用，粉煤送到1600单元的粉煤贮罐，即原煤变成粉煤的过程。2.1.4.、工艺指标序号位号用 途工程单位工艺指标 115TICSA-X101磨煤机出口温度指示调节连锁报警104110 215PICSA-X10

9、1A-1501出口压力指示调节kpa-1 -3.8 315PIA-X174/X173F-1501燃料气压力指示报警MPa0.250.50 415PdISA-X102A-1501入出口差压指示报警kpa46 515FIS-X103F-1501出口流量指示Nm³/h45000 615QISA-X102循环惰性气体O2含量指示连锁报警O28% 715QISA-X103加热惰性气体O2含量指示连锁报警O28% 815QISA-X105循环惰性气体H2O含量指示调节g/m³350 915WISA-X102V-1501重量指示连锁报警T302602.2、粉煤加压及输送单元（1600单元

10、）2.2.1、任务该单元采用锁斗来完成粉煤的加压和输送，通过粉煤进料程序将粉煤输送到粉煤给料罐中，在粉煤给料罐和气化之间保持恒定的压差，供17单元三条粉煤管线输送到气化炉烧嘴。2.2.2、工艺流程 接受来自15单元的粉煤，但保证V-1601粉煤储仓重量在94.5T以下，超出范围连锁停止磨煤机，在放料过程中，发现曲线程持续下降趋势时，及时与磨煤单元联系。然后经过加压、放料至V-1603粉煤给料罐连续向17单元输送，为保证煤粉流量稳定，要求V-1603料位在低低限以上，如果15单元供煤不上或粉煤架桥等原因要求气化炉减量生产或停车。粉煤加压是通过高压CO2加压来实现的，高压CO2缓冲罐的最低压力不低

11、于公用工程压力，最高压力在7.5MPa以下，压力曲线呈下降趋势时，及时与调度联系提高高压CO2的压力。高压CO2温度控制在95-155。该单元采用锁斗来完成粉煤的连续加压及输送。在一次加料过程中，常压粉煤贮罐内的粉煤通过重力作用进入粉煤锁斗（V-1602）。粉煤锁斗（V-1602）内充满粉煤后，即与粉煤贮罐及所有低压设备隔离，然后用高压N2(CO2)对粉煤锁斗进行加压，当其压力升至与粉煤给料罐（V-1603）内的压力基本相同时，打开V-1602与V-1603之间的平衡阀门进行压力平衡，当V-1603料位降低到足以接收一批粉煤时，然后依次打开粉煤锁斗和粉煤给料罐之间的两个切断阀，粉煤通过重力作用

12、进入粉煤给料罐。粉煤锁斗卸料完成后，通过将气体排放至粉煤贮罐过滤器（S-1601B）进行泄压，泄压完成后重新于粉煤贮罐经压力平衡后连通，此时，一次加料完成。V-1602加压是通过充入高压CO2（开工时为氮气）完成的，高压二氧化碳经充气锥、充气板（笛管）、管道充气器和锁斗高压过滤器（S-1602）直接进入V-1602。为保证到烧嘴的煤流量的稳定，在粉煤给料罐（V-1603）和气化炉之间通过控制一个恒定的压差，此压差的设定值由16PDIYC-2128B来控制的。2.2.3、本单元主要发生的反应 本单元无化学反应，S-1601粉煤储罐过滤器是一个常压过滤器与大气连通，V-1601粉煤储仓始终是一个常

13、压粉煤储罐其压力绝对不能超过40KPa，V-1602粉煤锁斗其压力从常压到高压交替变换的；空罐时是常压，当充满料后，与所有的低压设备隔，对其进行冲压，当锁斗压力与V-1603压力一致时，打开平衡阀进行压力平衡。卸料完成后还要泄到常压，V1603始终处于一个高压状态其压力与气化炉保持一定的压差，这个压差通过16PDICYA-2128控制器来控制（给料罐与气化炉压差）。2.2.4、工艺指标 压力：16PI-X101<40KPa（粉煤贮罐压力）16PS-1114AC/16PS-2114DF <5.1MPa(粉煤锁斗压力)16PIC-X127<5.1MPa（粉煤给料罐压力）压差：16

14、PdYIC-X102<1.0MPa（粉煤锁斗笛管与粉煤锁斗的压差） 16PdYIC-X103/16PdYIC-X104<1.0MPa（粉煤锁斗充气锥、充气器与粉煤锁斗的压差） 16PdICYA-X128B<1.0MPa（粉煤给料罐与气化炉之间的压差） 16PdIC-X121/X221/X321<0.8MPa（粉煤给料罐充气锥与粉煤给料罐的压差）料位：16WT-X101（粉煤贮罐重量）在3090T 16LIZA-X104（粉煤给料罐低料位）不触发 系统温度>80度2.3、气化及合成气洗涤单元（1700单元）2.3.1、任务 粉煤分三条煤粉管线进入气化炉的烧嘴。氧气经

15、预热后先在混合器内按一定的比例与蒸汽混合，然后也进入烧嘴。煤粉与氧气在炉膛内发生部分氧化反应，生成合成气的主要成分为CO和H2。在激冷室，合成气被激冷并被饱和，熔渣迅速固化。出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成洗涤塔用水进一步润湿洗涤，炉膛内气化反应的部分热量，通过水冷壁产生中压饱和蒸汽回收热量。2.3.2、工艺流程由空分生产出的氧气（5.0MPaG、25）进入氧气缓冲罐。氧气由氧气缓冲罐出来先进入氧气预热器E-1709，被中压汽包循环水加热到180。预热后的氧气进入氧气/蒸汽混合器X-1721。汽包副产的中压饱和蒸汽（5.4MPaG、270）先通过蒸汽电加热器E-1701过热至300，然后

16、进入蒸汽过滤器S-1703以确保没有铁锈颗粒（>10m）进入不锈钢的氧气管道中，然后按蒸汽与氧气的比例控制（通常对应于每种煤是固定的比例，一般取H2O/O2：0.50.1，根据具体项目和煤种变化）送入氧气/蒸汽混合器进行混合，混合器（4.1MPaG、197）去粉煤烧嘴A-1701.从粉煤给料罐下部三个充气锥送出来的粉煤（4.7MPaG、80）进入粉煤加料器X-1701A-F，由调节阀17FV-1101/1201/1301控制粉煤质量流量，该阀主要由氧气/煤比例控制（一般为O2/C:0.61.0），并参照合成气中的二氧化碳（一般为5.016.0V,干基)或者甲烷（<500ppm)的含

17、量进行调节。由调节阀17FV-1102/1202/1302控制加入粉煤加料器的二氧化碳（开车时为氮气）（5.1MPaG、100）的流量来调节粉煤悬浮速度。然后悬浮粉煤（4.1MPaG、80）去粉煤烧嘴。在开车和停车时，悬浮粉煤可通过三通阀17XV-1108/1208/1308循环至低压的粉煤贮罐。粉煤和氧气/蒸汽混合器经粉煤烧嘴喷入气化炉F-1701气化炉中混合，进行部分氧化反应，反应在4.0MPaG、1500左右下进行，反应生成合成气，其主要成分为CO、H2、CO2以及少量的H2S、COS、N2、Ar、CH4等。未反应的呈熔融状态的灰渣与粗合成气一起进入均布激冷水的激冷环，合成气被激冷水冷却

18、并饱和后，向上穿过多层破泡条和旋流板分离器进行汽流分离，分离后的合成气由激冷室上部的合成气出口管线并加入喷淋后，导出去文丘里进一步洗涤；而灰渣被水激冷后沿下降管进入激冷室的水浴中冷却。熔融状态的灰渣经过冷却固化，落入激冷室底部，经破渣机H-1701破碎除去大块渣后排入渣锁斗V-1703.激冷水进入下降管顶部的激冷环之后，一部分喷入高温气体，一部分均匀在下降管壁面先下流进激冷室，激冷室中的激冷水含有少量固体，在流量的控制下排出送到黑水处理系统的高压闪蒸罐对热量进行回收，并对水循环系统的固体含量进行控制。粉煤烧嘴通过在其水夹套中通入冷却水来进行降温保护。粉煤烧嘴冷却水（4.5MPaG、150）流入

19、烧嘴，出烧嘴时温度升高（4.0MPaG、155），送至烧嘴冷却水泵P-1702加压，经烧嘴冷却水过滤器S-1702过滤、循环进入粉煤烧嘴。烧嘴冷却水的补充为锅炉给水，其先经锅炉给水过滤器S-1704进入烧嘴冷却水缓冲罐V-1707，利用控制缓冲罐中水面上的压力，自动将锅炉给水补充至烧嘴冷却水循环系统中。通过中压锅炉循环水泵P-1701将锅炉循环水加压打入气化炉水冷壁盘管内维持水冷壁盘管内大流量的强制水循环。管内流动的水吸收炉内气化反应热后部分汽化，流入中压汽包V-1702(3.85.0MPaG、269）在中压汽包内进行汽液分离，饱和蒸汽送至蒸汽氧气混合器，多余的蒸汽送到厂蒸汽管道，水去循环水泵

20、。水的补充由锅炉给水总管送来，其流量受中压汽包液位控制。（正常操作中一定要保证蒸汽的压力高于氧气压力，）开车时，首先点燃点火烧嘴的燃料气和氧气，然后点燃开工烧嘴的燃料气和氧气，对气化炉炉膛进行升温、升压，与此同时，利用开工引射器Z-1703抽出烟气放空，一旦燃烧升温稳定及烟气氧含量<0.5（超过1分钟）后可将烟气倒向火炬。气化炉在升温升压阶段待压力升至1.0MPaG，温度达到800后，可启动粉煤烧嘴控制程序。锁斗循环系统的作用主要是将气化后的固体灰渣从激冷室定期排出，以保证气化炉的连续、稳定生产，固体灰渣主要是煤中的灰分高温熔融、冷却后生产的固体。固体灰渣在激冷室底部，经破渣机(H-17

21、01)破碎，经过两个锁斗阀（17XV-1613/17XV-1602)进入锁斗（V-1703)。两个锁斗阀中下面一个是锁斗阀为锁斗进口阀（17XV-1602),锁斗收渣期间内，该阀打开，接受激冷室中排入的灰渣，当锁斗排渣时，该阀关闭，从而周期性地将锁斗和气化炉隔开。固体灰渣除了靠重力排除，还通过锁斗循环泵（P-1704)帮助排渣。锁斗循环泵从渣锁斗顶部抽水，送回激冷室底部，从而建立了锁斗循环系统。固体进入锁斗后，大颗粒固体沿锁斗内部折流挡板沉降至锁斗底部。通常一个锁斗循环周期为25分钟。锁斗一旦准备排渣，水循环线路中锁斗循环泵进口阀（17XV-1608）关闭，锁斗循环泵循环阀（17XV-1609

22、）打开使锁斗循环泵自循环，关闭锁斗进口阀（17XV-1613），将锁斗与气化炉隔开，然后打开锁斗泄压阀（17XV-1605）由泄压管线向渣池进行泄压，并打开泄压冲洗水阀（17XV-1605）冲洗泄压管线中的固体，当锁斗压力降到0.18MPa以下时，关闭锁斗泄压阀，打开锁斗冲洗水阀（17XV-1604）进行锁斗冲洗。锁斗逻辑到排渣步骤，锁斗出口阀（17XV-1603）打开将锁斗内的渣排入渣池，为了加快排渣速度，在锁斗出口阀打开的同时锁斗充压阀（17XV-1607）也要同时打开。当锁斗冲洗水罐发出低液位信号后，锁斗出口阀、锁斗充压阀关闭。锁斗重新充水，当锁斗泄压管线上的高液位开关发出高液位信号后，

23、锁斗泄压阀、锁斗冲洗水阀关闭。当锁斗泄压阀、锁斗冲洗水阀关闭后，用洗涤塔给料泵（P-1806）送来的工艺水通过打开锁斗充压阀（17XV-1607），对锁斗进行充压，当锁斗至于气化炉压差小于0.18MPa，打开锁斗进口阀（17XV-1613），重新开始集渣循环，锁斗进口阀开启后关闭锁斗充压阀，打开锁斗循环泵进口阀（17XV-1608），关闭锁斗泵循环阀（17XV-1609），重新建立水循环。渣排入渣池后，初始时隔离渣池两室的溢流阀（18XV-1001）保持关闭，固体灰渣降到刮板运输机上，通过刮板运输机把固体颗粒送出渣池装车，约5分钟后，溢流阀打开，较澄清的上部黑水流入渣池水仓内，用渣池泵送至真空

24、闪蒸罐。锁斗冲洗罐中的锁斗冲洗水，是由黑水处理系统灰水槽（T-1401）底部的汽提塔给料泵（P-1803）连续供给的。灰水由低压灰水管线进入锁斗冲洗水冷却器，灰水经过冷却降至45左右（为了防止在排渣时因锁斗内的高温（约74）而产生大量的蒸汽），冷却后的低压灰水进入锁斗冲洗水罐，加至高液位，其水量约为两个锁斗容积，此罐设置在相对于锁斗足够高处，以便有足够的重力流速。在水系统循环中，由激冷水泵启动向激冷环供水进入激冷室，激冷室的黑水进入高闪再由高闪进入真闪，真闪系统启动水自流到真空闪蒸罐，真空闪蒸罐将水导至沉降槽，沉降槽液位加满后，水溢流到灰水槽内。建立了灰水槽与沉降槽的液位后，便启动汽提塔给料泵

25、将灰水槽中的灰水送至汽提塔（C-1801），汽提塔的水经洗涤塔给料泵送至洗涤塔。饱和合成气从激冷室上部合成气管线导出进入文丘里洗涤器（Z-1702），在这里与洗涤塔给料泵P-1806来的工艺水混合，完全润湿夹带的固体颗粒，以便固体在洗涤塔中快速沉降。水/合成气混合物进入合成气洗涤塔（C-1701），沿下降管导入塔底部水浴内向上穿过水层时，大部分固体沉降到塔底部与合成气分离。上升的合成气离开液面在扩大的空间内速度变慢，完成气液分离，然后穿过4层塔盘，在这里，经过工艺冷凝液和锅炉水洗涤进一步除尘。离开塔盘的合成气，在塔顶部穿过旋流板除沫器，以离心力除去夹带于气体中的雾沫和固体，使合成气含尘量达到&

26、lt;1mg/m3要求。在洗涤塔的合成气出口，安装在线分析仪，对CO2和CH4等组分进行连续监测。正常操作时，合成气经管线去变换工段，在开车和停车时，合成气由放空管线去火火炬烧掉。洗涤所需的工艺冷凝液，一部分为来自变换的冷凝液和锅炉给水，从塔盘上部加入，作为稳定流量的洗涤水，从而保证洗涤效果：另一部分为来自于汽提塔的工艺水，由洗涤塔给料泵（P-1806）加压经管线从塔盘下面补进洗涤塔，该工艺水的流量与合成气洗涤塔的液位相关联，用于控制合成气洗涤塔的液位和降低塔内黑水的固体含量。从洗涤塔中抽取黑水，经激冷水泵（P-1703）加压，作为气化炉激冷水。从洗涤塔的锥形底部连续排放黑水去高压闪蒸罐（V-

27、1803）进行处理，并控制该黑水的流量。2.3.3、本单元主要发生的反应A、气化炉内的反应 本单元主要是以干煤粉进料、纯氧和蒸汽为气化剂，经烧嘴进入气化炉内，在压力4.0MPaG、1500左右的温度下进行气化反应，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。气化炉内进行的反应相当复杂，主要分为三步进行：a) 煤的裂解和挥发份的燃烧粉煤和纯氧进入高温气化炉后，煤粉受热速度极快，煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发，煤粉发生裂解并释放出挥发份，生成半焦和气体产物；裂解产物及易挥发分组分在高温、高氧浓度的条件下迅速完全燃烧，放出大量的反应热，维持气化反应的进行。该过程进行的相当短促。由于气化炉内的温度超过1000

28、，因此在合成气中几乎不含焦油、酚类和高分子烃类。b) 燃烧和气化反应煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，放出反应热；另一方面，煤焦油和水蒸汽、CO2等发生气化反应，生成CO、H2。c) 还原反应经过前两步反应后，气化炉中的氧气已基本消耗殆尽。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、CO2之间还原反应，生成CO和H2。气化炉内进行的主要化学反应：煤的部分氧化反应：CmHnSr+m/2O2mCO+(n/2-r)H2O+rH2S+Q煤的燃烧反应：CmHnSr+(m+n/4-r/2)O2(m-r)CO+nH2O+rCOS+Q煤的裂解反应：CmHnSr(n/4-r/2

29、)CH4+(m-n/4-r/2)C+rH2S-QCO2还原反应： C+O22CO-Q碳的完全燃烧反应：C+O2CO2+Q非均相水煤气反应：C+H2OH2+CO+Q甲烷转化反应：CH4+H2O3H2+CO-Q逆变换反应：H2+CO2H2+CO+Q同时还可能发生以下副反应:COS+H2OH2S+CO2 C+O2+H2HCOOH N2+3H22NH3N2+H2+2C2HCNB、气化炉内的流动过程根据HT-L气化炉内的流场特性，气化炉内流动特性属于受限制的射流反应，按流动过程可将气化炉燃烧室分为三个区域，即射流区、回流区和旋流区。a) 射流区的反应粉煤和氧气刚进入气化炉内时，氧气浓度相当高，随着燃烧和

30、气化反应的进行，氧浓度逐渐降低直至完全消耗。因此，该区域内进行的反应可分为两类型：一类是有氧反应，主要进行的煤的部分氧化反应、煤的燃烧反应及碳的完全燃烧反应。这些反应成为一次反应：另一类是无氧反应，主要进行的是CO2还原反应、非均相水煤气反应、甲烷转化反应及逆转换反应等，这些反应成为二次反应。射流区主要部分在气化炉的中上部。b) 旋流区的反应 进入旋流区的介质为来自一次反应区的燃烧产物及甲烷、残碳及水蒸汽等，在旋流区继续进行射流区的二次反应。旋流区主要部分在气化炉的中下部。c) 回流区反应由于射流作用，在烧嘴附近形成相对低压区，造成大量的高温气体被卷吸回流，形成一个回流区。其介质主要是从射流区

31、卷吸来的燃烧产物、残碳、水蒸汽及少量氧气，因而取反应包括一次反应和二次反应。形成一次反应和二次反应的共存区。由于回流区的存在，造成了气化炉物料的停留时间不一样，也就是说在气化炉内存在返混现象。回流区主要部分在气化炉的顶部。2.4、渣水处理单元（1800单元）2.4.1、任务 本单元负责将以熔渣形式排出气化炉内的煤灰，经水冷却、固化后通过锁斗泄压排放，并经捞渣机送出界区。系统排放的黑水送去闪蒸、沉降系统，以达到出去灰渣、回收热量及黑水再生循环使用的目的。2.4.2、工艺流程工艺流程简述： a）、黑水闪蒸系统：来自于气化炉激冷室大约210的黑水与来自于洗涤塔的约205的黑水，经减压角阀减压后进入高

32、压闪蒸罐（V-1801),由压力控制器（18PIC-0003)控制高压闪蒸汽提塔（C-1801)顶出口管线上的压力调节阀（18PV-0003B)的开度，使高压闪蒸汽提塔在0.5MPaG的压力下操作，在汽提塔内闪蒸汽从底部通入，经过填料层与汽提塔给料泵来的灰水逆向换热后，没有利用的部分放空气通过18PV-0003进入硫回收，经换热后的灰水通过洗涤塔给料泵送到洗涤塔和其他需要的地方。 高压闪蒸罐底部的黑水温度约157进入真空闪蒸罐（V-1804),在-0.06MPa下进一步被闪蒸，残留的黑水82送至沉降槽中（S-1801)。 真空闪蒸罐顶部出口气体，顺管线流经真空闪蒸罐冷凝器（E-1802),大部

33、分的水蒸气被冷凝下来。然后进入真空闪蒸分离罐（V-1805)。真空闪蒸气在真闪分离罐分离下来的液体流入灰水槽，从真空闪蒸分离罐顶部出来的气体由管线入真空泵进口。闪蒸罐所需的真空度，是由水环式真空泵（P-1811A/B)提供的，新鲜水与气体一起由真空泵入口吸入，并从出口排至真空泵分离罐中进行气液分离。为了防止泵内水温度过高，并补充水的损失，新鲜水需由管线连续补入真空泵。真空泵分离罐顶部气体放空，真空闪蒸罐的真空度由放空管气体回流管线上的18PV-0004阀来调节。 b)、黑水处理：来自于真空闪蒸罐的含固量约为1%的黑水进入沉降槽，在这里，大部分悬浮固体沉降下来，从沉降槽底部流出的含固量为20%的

34、黑水，由沉降槽底流泵（P-1804)送至过滤机为了加速固体沉降，絮凝剂需连续加到沉降槽中，絮凝剂首先在絮凝剂槽（T-1803)和絮凝剂槽（T-1805)配制成浓度为0.05%（wt)的溶液，然后由絮凝剂泵(P-1809)送至沉降槽中。 沉降槽顶部较清洁的水溢流到灰水槽内。为了减少固体在灰水槽内沉淀，在灰水槽灰水入口及低压灰水泵入口加入了分散剂。 汽提塔给料泵（P-1806)出口的灰水，一部分去锁斗冲洗水冷却器（E-1703)冷却后做为锁斗冲洗水，一部分送汽提塔后做为工艺水循环使用（流量由汽提塔液位控制），另外一部分去激冷水过滤器（S-1705)和渣锁斗阀间反冲。 c)、细渣过滤系统：由沉降槽底

35、流泵（P-1804)送来的高固含量黑水（20wt%)，送至过滤机进行过滤，滤饼含水约50wt%,出过滤机后直接装车。滤液自流入滤液池,滤液池内的滤液由滤液池泵经管线送返沉降槽。2.4.3、主要反应及物理变化a)气化炉及洗涤塔来的黑水经高压闪蒸一部分黑水被闪蒸成为0.5MPa的蒸汽，同时黑水被浓缩。 b)高压闪蒸后的黑水进入真空闪蒸系统，闪蒸出的不凝气被放空，同时黑水被进一步浓缩。c)在真闪下液出口配入一定量的絮凝剂，使黑水中的固体颗粒在沉降槽内得到很好的絮凝、沉降，从而净化气体的水系统d) 在灰水槽内配入一定量的分散剂阻止系统内固体小颗粒聚合，以免出现黑水系统堵塞或结垢 液态黑水（195，3.

36、5MPa）气态闪蒸汽（157，0.5MPa） 煤灰小颗粒 煤灰大颗粒 含氧灰水（65，0.4MPa） 灰水和氧气（102，0.02MPa） 2.4.6、安全规程 作为整个煤气化的一部分，装置间彼此可能相互影响，因此应结合整个煤气化装置可能的安全和风险因素考虑统一的防范措施。序号主要因素不安全不安全因素不安全危害预防措施1高窜低造成设备超温超压造成设备的爆炸破坏等控制好塔罐的液位在正常值2高温黑水温度高造成烫伤做好保温工作3高温蒸汽温度高造成烫伤做好保温工作4运转的机泵高速运转缠绕衣物头发对人造成伤害运转部位加防护罩5捞渣机运转设备缠绕衣物头发对人造成伤害运转部位加防护罩6合成气分析小屋合成气分

37、析气放空使人中毒或窒息注意通风，不要长时间停留2.5、公用工程（1900单元）2.5.1、任务 公用工程主要的任务主要是稳定得向1500、1600、1700单元提供CO2(N2)同时对整个系统内的CO2(N2)起到缓冲的作用。2.5.2、工艺流程 本单元主要将CO2压缩岗位送来的8.7MPa、120的高压CO2，经调节阀19PV-0001进入高压N2(CO2)氮气缓冲管V-1901中。V-1901中的N2（CO2）分成两路：一路经19PV-1003A/B直接送往粉煤锁斗V-1602加压，另一路经19PV-1002A/B到公用工程站。来自于空分岗位的0.7MPa低压氮气，进入低压氮气缓冲罐V-1

38、902，稳定的供应到1500、1600单元用气点。 高压N2（CO2）流程：从二氧化碳压缩岗位送来的8.7MPa、120、20000Nm3/h的高压CO2（N2），经调节阀19PV-1001进入高压CO2缓冲罐V-1901中。V-1901中的CO2（N2）分成两路：一路直接送往粉煤锁斗V-1602加压（间歇性使用），另一路经19PV-1002A/B出，变为5.1MPa，120去公用工程站，用于粉煤给料罐V-1603冲压，1600单元仪表及阀门吹扫，吹扫粉煤循环及进料管线，经保护气加热器加热去气化炉环腔吹扫，点火烧咀、开工烧咀、粉煤烧咀吹扫，两个火检管吹扫，开工氧吹扫等。低压N2流程：0.7MP

39、a、40的低压氮气由空分送过来，进入低压氮气缓冲罐V-1902，出低压氮气缓冲罐一路直接经过16XV-1117供给粉煤储仓V-1601底部流化及粉煤储罐过滤器S-1601的反吹；一路经过15XV1101磨煤机消防氮、15XV-1103循环惰性气体加压氮气切断阀、15XV-1104循环惰性气体稀释氮气切断阀、15XV-1109粉煤袋式过滤器消防氮气切断阀进入系统，粉煤袋式过滤器S-1503的反吹，去火炬管线的吹扫及低压氮气公用工程站。2.5.3、本单元主要发生的反应本单元不进行物理 化学变化，只有几个缓冲罐，起到缓冲的作用。开车工作票准备工作一、公用工程1、将各物料接至界区内，介质压力、流量符合

40、开车数据表2、公用工程系统运行正常3、检查进热风炉燃料气手阀关闭,盲板导通，磨煤系统处在热备机状态4、粉煤给料罐、粉煤锁斗料位满，粉煤贮罐料位70%左右5、粉煤贮罐反吹过滤系统投入运行，X1206上下部的吹扫氮气手阀微开6、粉煤给料罐压力设定在1.85MPaG自动控制。12PdSL0128设定值0.85MPa7、启动密封冲洗水泵向各个运转设备及仪表点加密封水，通过现场调节密封冲洗水泵的出口阀开度来调节密封冲洗水出口压力8、检查各设备仪表吹扫气流量正常9、各机泵检查确认正常，除氧器、灰水槽、密封水槽、沉降槽液位稳定10、确认灰水、黑水管线畅通，所有调节阀已经调试合格备用。11、气化炉炉膛，环腔、

41、盘管外壁、火检管表面热电偶已安装并检查合格备用12、气化炉烧嘴安装就位，烧嘴冷却水缓冲罐液位正常，建立生产烧嘴工艺冷却水循环，13PIC0011设定烧嘴冷却水缓冲罐与气化炉压差在0.3MPa并自动控制；烧嘴冷却水流量13FT01074.8t/h（12t），13FT010812.8t/h（18t），13FT010936.8t/h（49t），13FT000171.5t/h（105t）；确认火检冷却水上水管现场流量计每支5t/h（6t）13、中压锅炉给水系统运行正常，汽包注入蒸汽，系统预热正常，汽包压力升至0.5MPaG气化炉三路盘管水13FT004411.05t/h（17t），13FT004225

42、3.3t/h（337t），13FT004462.9t/h（103t），盘管总水量13FT0044308t/h（500t）；打开氧气预热器、保护气加热器中压锅炉给水上、回水手阀；要求将氧气预热器、保护气加热器也同时预热，系统试压时用汽包充氮气阀来控制。控制与气化炉压差在0.5MPa以内14、确认清洁氮气缓冲罐压力7.0MPa；空分清洁氮气送出压力5.1MPa；高压二氧化碳缓冲罐压力6.0MPa；30PT0002设定值5.1MPa，30PT0003采用自动控制，压力设定2.4MPa；空分关闭氧气缓冲罐串联阀，气化通过13XV0002/0006，对氧气缓冲罐泄压，稳定在2.4MPa；点火驰放气压力稳

43、定在0.4MPa，开工驰放气压力稳定在5.0MPa15、去火炬放空管线吹扫（低压氮气小流量100-200m3/h）16、高压闪蒸系统置换，氧含量0.517、按盲板表确认现场盲板实际状态已经完成18、安全阀手阀已经打开，盲板导通；系统投料前阀门确认19、ESD强制信号检查结束二、启动水系统大循环21、真闪系统启动真空泵建立压力控制（-0.06MPa）22、确认13XV15打开，并确认去真闪13LV0001前后手阀打开23、启动汽提塔给料泵向汽提塔加水，同时向锁斗冲洗水罐加水24、启动洗涤塔给料泵、启动激冷泵，建立水系统大循环，激冷水走真闪排放：25、根据气化炉液位情况开启13LV0001副线手阀

44、，保证激冷水量75t/h，骑葫芦液位在5%以下26、渣池泵出口水送真闪；启动渣锁斗系统循环运行；破渣机投入使用，运行良好27、气化炉、合成气洗涤系统气密试验完成；降压吹扫置换火炬系统后，然后置换气化至变换的合成气管线，并分析合格，三、启动气化炉吹扫程序13KS001029、确认火炬水封、离器液位正常；30、将13PC00013控制回路上“人工”和“自动”开关选择动“自动”位置，启动气化炉吹扫程序13KS0010，执行完全吹扫；在程序最后一次降压前手动在洗涤塔出口取样，分析氧含量在0.5%以下31、确认13UZ0001A/B/D/E/J指示灯为绿色，13UZ0010L指示灯为灰色，其余13UZ0

45、010A/B/C/D/E/F/G/H/I/K/M指示灯为绿色32、洗涤塔低压氮气小流量置换（洗涤塔必须处于低液位）33、确认保护气13FT0009流量400m3/h(预设阀位开度25%)，手动打开30XV0004，投入保护气温度控制30TV0001控制回路，温度设定在200四、启动氧气供应程序13KS000134、确认气化炉开工引射器蒸汽已经引入到13HV0006阀前，并暖管合格35、确认空分送出的氧气压力2.3-.2.4MPa，缓慢打开空分氧气送出手阀，手阀打开后打开送出调节阀并保持氧气压力稳定36、操作员手动启动13KS0001程序，13HV0006预设30%开度五、启动点火/开工烧嘴点火

46、程序13KS0002/000337、确认烧嘴点火棒送电、火检摄像系统正常；确认烧嘴火检管线已清理畅通，火检吹扫微开；确认火炬长明灯已经点燃；确认13KS0001（第8步）、13KS0003（第14步）火检信号已强制完成38、确认点火氧气及开工氧气压力正常（2.4MPa）39、确认开工烧嘴13FV0034阀位预设开度22.5%，13FV0031预设阀位30%（开工燃料气压力：4.5MPa，流量155m3/h，开工氧气压力：2.4MPa，流量75.6m3/h）40、启动点火程序13KS0002,13KS0003程序由13KS0002程序触发。通知工程师站，在13KS0002执行到第8步后ESD给出

47、火焰信号。点着火后，全开火检吹扫气，便于火焰检测。41、确认13KS0003执行到第14步延时10分钟自动停止13KS0002程序（执行13KS0002第100步），13KS0003程序停止到第15步，等待气化炉系统升压操作六、系统升压42、确认氧气分析仪13QIS00410.5%，缓慢关闭13LV0001副线手阀或调整调节阀开度将气化炉液位提高至正常液位；按下13KS0003程序“确认黑水已经切换至真闪”按钮；保护气流量调整至800m3/h43、确认13PC0013为手动设定控制（设定值为0MPa），缓慢提高13PC00013的手动设定值，每次增幅0.025MPa；检查开工烧嘴氧气流量随气化

48、炉压力变化情况，检查开工烧嘴燃料气流量随开工氧气流量变化情况，并注意13FFIC00035比例变化（0.485），根据比值变化采用手动控制（氧气实际流量应尽量靠近炉压-氧气流量曲线）44、确认烧嘴冷却水缓冲罐压力随气化炉压力等差0.3MPa增加45、气化炉压力0.4MPa，检查粉煤给料罐压力控制器（12PIC0128）切换至气化炉压差控制；46、当气化炉压力升至0.4MPa是暂时升压，空分按0.2MPa/min速率将气化氧压13PT0031/0032升至5.0MPa；（氧压和炉压可同时升）47、当气化炉压力升至0.5MPaG是气化炉黑水切换至高闪；建立高闪汽提塔压力控制；通知现场冲洗气化炉去真

49、闪黑水管线；当气化炉压力升至0.5MPaG时洗涤塔黑水排放至高闪；48、当气化炉压力升至0.7MPa时，燃料气压力升至5.0MPa49、合成气管线、文丘里洗涤器加水，确认13FC001720t/h，13FC002219t/h，13FC000880t/h，13FC000640t/h，13FC001110t/h50、停止汽包开工蒸汽的加入，控制汽包压力稳定，缓慢关闭13FV0040，13FV0040全关闭后关闭13XV0041，汽包补水及连排正常控制；确认汽包压力随气化炉压力等差增加，有13PV0040放空控制，13PV0040手动关闭；51、继续气化炉升压至1.0MPa，13PC0013投入自动

50、控制；52、确认13KS0001启动粉煤烧嘴氧气供应系统的泄漏检测程序13KS0031，确认“烧嘴检漏完成”53、除氧器热态运行；入炉主蒸汽关系暖管。54、投入事故冷却水泵、密封冲洗水泵、激冷泵、烧嘴冷却水泵、中压锅炉给水泵EPS系统；打开事故冷却水泵、激冷水泵、洗涤塔给料泵、烧嘴冷却水泵、中压锅炉给水泵进出口阀，5台备用泵投入自启动；七、气化炉投料55、仪表工程师检查安全联锁状态，确认可以进行气化炉投料；通知现场打开13FV0101/0201/0301的阀体吹扫手阀56、检查13FV0101/0201/0301/预设阀位为24%，13FV0102/0202/0302预设阀位为20%；控制12

51、FT0102/0202/0302流量200m3/h；13PdT0103/0203/0303设为0.05MPa自动控制；通过粉煤烧嘴启动程序13KS0011，启动粉煤烧嘴粉煤循环，启动粉煤循环后前FV0101/0201/0301及13FV0102/0202/0302在手动调整粉煤每支流量为4.5t/h57、粉煤流量调整稳定后，13FV0101/0201/0301设定在4.5“自动位置”控制58、确认气化炉压力1.0MPa自动控制59、手动分析洗涤塔塔后氧含量0.5%60、检查13FV-0103预设阀位为29.5%（初始氧流量6124Nm3/h）；61、操作员通过DCS界面上阀门检查表确认系统阀门

52、位置；62、通过13KS-0011程序13HS-0011B按钮触发，将粉煤烧嘴从“循环”切换到“烧嘴”程序自动执行如下步骤：1关闭13FV-0103；2打开13XV-0005；3、13PdSL-0006出现，打开13XV-0004；4、关闭13XV-0005；打开粉煤最后一道切断阀13XV-0110/0210/0310；13FV0103由M（C）切换至预设阀位28%。5、切换粉煤循环阀13XV-0108/0208/0308指向烧嘴；同时关闭13PV0103/0203/0303；6、打开13XV-0120 氧气最后一道切断阀；7、关闭粉煤、主氧管线吹扫阀13XV-0111/0211/0311/0

53、121/0122；7、关闭粉煤循环管线切断阀13XV-0113/0213/0313；8、打开粉煤循环管线吹扫阀13XV-0112/0212/0312；9、吹扫2min后关闭13XV-0112/0212/0312；10、确认显示器显示“粉煤烧嘴投入”信息；63、确认13KS0001程序在粉煤烧嘴投料成功后，自动复位“等待开启粉煤烧嘴”信息；将氧气温度控制回路13TC-0002置180“自动控制”；64、气化炉投料成功1min内，通知调度停用开工燃料气，手动按下13KS0003程序停止按钮，检查13KS0003停车程序执行完成65、打开13XV-0058、13XV-0059合成气在线分析仪投入运行

54、；66、通过气化炉炉膛热电偶测量值、合成气甲烷及CO2含量、汽包副产蒸汽流量及给水流量、盘管出口汽化率、渣口压差等数值估算气化炉的实际温度，调整氧实际流量（13FV0103始终在手动位置，操作员可根据总氧/煤比直接调整阀门开度）；八、烧嘴投入蒸汽67、在气化炉投料前，通过蒸汽过滤器疏水对气化炉开工蒸汽（4.9MPa过热蒸汽管网）进行暖管；68、在气化炉投料成功1min后，按下13HS-0021A，启动蒸汽加入程序，显示器显示“13KS-0021 IN”；69、待13TSH-0109蒸汽温度高满足后，确认显示器显示“允许蒸汽加入”信息70、按下13HS-0021B按钮；程序应能自动进行下列步骤：

55、关闭13XV-0127蒸汽放空；置13FV-0104手动并预设阀位15%；打开切断阀13XV-0123/0124；将13FV-0104置手动控制（H2O/O2控制0.06-0.1）；71、蒸汽投入后2min关闭13XV0051C/D；投开工氧气吹扫。关闭13XV0031、13XV0068，打开13XV0036、13XV0037；手动进行合成气全分析，与自动分析仪表进行对照；九、投料后确认72、检查气化炉工艺趋势：气化炉壁温、环形空间温度、气化炉炉膛温度及其出口合成气温度、传导段汽水密度差、渣口及文丘里压差；73、调整13PC0013进行气化炉升压及升负荷操作，气化炉及合成气洗涤系统1.0、2.

56、0、3.0、4.0MPa捉漏；74、气化炉升压期间，调整汽包压力随气化炉压力等差增加；汽包压力升至额定压力后，投入自动控制将蒸汽并入外管网，同时蒸汽放空阀设定值增加0.1MPa自动控制；75、进行捞渣机卸渣操作，根据渣形态调整实际氧/煤比；76、启动絮凝剂、分散剂添加系统；开启真空过滤机系统；77、分析激冷室出口黑水PH值，根据分析向系统加注酸液、碱液；系统升压至4.0MPa后，投入密封冲洗水泵自启动；将渣锁斗激冷水充压改为洗涤塔给料泵出口水充压；工艺介绍1、        磨煤与干燥系统    

57、60;   磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于90微米的大于80%、水含量小于2%的煤粉。没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。2、        加压输送系统       加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。不同是V1205下面是三条腿

58、，三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。3、        气化及净化          烧嘴设计同GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MPa时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1小时挂渣，炉膛内设置有8个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。设计气化温度1400-1600，气化压力4.0MPa。热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199 ，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。4、        渣及灰水处理系统   渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控