鲁奇工艺和设备概述

1、ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi鲁奇碎煤加压气化炉鲁奇碎煤加压气化炉和德士古水煤浆和德士古水煤浆加压气化炉加压气化炉技术资料技术资料技术部技术部 2013年11月25日xjlyxjly能源能源zdzd煤化工煤化工 有限责任公司有限责任公司 XINJIANGLONGYUNENGYUAN ZHUNDONGMEIHUAGONG YOUXIANZERENGONGSI ly煤化工能 源化 工 目录第一部分 简介 1、公司简介及工艺流程 2、煤气化简介及应用 3、鲁

2、奇炉概述及发展 4、鲁奇加压气化炉炉型及构造第二部分 鲁奇加压气化炉及附属设备构造 1、炉体 2、煤锁 3、灰锁 4、膨胀冷却器 5、冷却洗涤器 第三部分 鲁奇炉在国内的应用第四部分 xjly能源zd煤化工气化工艺 1、公司进度及气化装置介绍 2、鲁奇碎煤加压气化炉 3、德士古水煤浆气化炉附：工艺流程图ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi第一部分第一部分简介简介ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyu

3、anzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi1.11.1公司及工艺简介流程公司及工艺简介流程 xjly能源zd煤化工有限责任公司是hn能源化工集团有限公司旗下的煤制天然气（甲烷）专业生产公司，在建的40亿Nm3/a煤制天然气项目为国家的重点示范项目，气化采用国内首创的碎煤加压联合水煤浆组合气化工艺。项目除年产40亿Nm3天然气外，还有煤焦油、硫磺等大量高附加值的副产品，生产中的废水、废气、废渣都得到充分利用，实现了循环经济。 xjly能源zd煤化工项目位于xj昌吉州奇台县芨芨湖煤化工工业园区，厂区占地面积381.5公顷，总投资2416392.52万元，建成后，年

4、可实现利润252313.72万元，投资回收期（税前）为8.16年。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi碎煤加压联合水煤浆气化工艺流程图ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi粗煤气粗煤气1.21.2煤气化简介及应用煤气化简介及应用 1.2.1煤气化的定义：煤气化的定义： 煤的气化过程是一个热化学过程，它是指在煤气发生炉内，以煤

5、或焦煤的气化过程是一个热化学过程，它是指在煤气发生炉内，以煤或焦炭为原料，以氧气炭为原料，以氧气( (空气、富氧或纯氧空气、富氧或纯氧) )、水蒸气或氢气等作为气化剂，在高、水蒸气或氢气等作为气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或焦炭中的可燃部分转化为气体燃料的过程。气温条件下通过化学反应将煤或焦炭中的可燃部分转化为气体燃料的过程。气化时所得的可燃气体称为气化煤气，其有效成分主要包括一氧化碳、氢气及化时所得的可燃气体称为气化煤气，其有效成分主要包括一氧化碳、氢气及甲烷等。甲烷等。 1.2.2 1.2.2煤的气化方法：煤的气化方法： 煤制取煤气的方法多种多样。以煤制取煤气的方法多种多样。以压力控

6、制压力控制方式分类煤气化可分为常压方式分类煤气化可分为常压气化法和加压气化法；以气化法和加压气化法；以气化原料在气化炉内的运动气化原料在气化炉内的运动方式分类，气化可分为方式分类，气化可分为移动床气化、流化床气化和气流床气化；根据移动床气化、流化床气化和气流床气化；根据排渣方式排渣方式，煤的气化可分为固，煤的气化可分为固态排渣气化法和液态排渣气化法。态排渣气化法和液态排渣气化法。 ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsily煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化

7、工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 各 种 气 化 炉 的 特 点图3 温克勒气化炉 1.2.3气化用煤要求： 固定碳80%，灰分(Ag)25%，硫分(SgQ)2%，要求粒度要均匀，2575mm,或1950mm,或1325mm，机械强度65%，热稳定性S+1360%，灰熔点(T2)1250，挥发分不高于9%，化学反应性愈强愈好。 对原料煤的质量要求是：化学反应性要大于60%，不粘结或弱粘结，灰分(Ag)25%，硫分(SgQ)2%，水分(WQ)10%，灰熔点(T2)1200，粒度10mm，主要使用褐

8、煤、长焰煤和弱粘煤等。 ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 1.2.41.2.4、煤气化的应用、煤气化的应用 进入21世纪，为了保证中国经济的可持续发展，实施京都议定书，减少燃煤对大气的污染，必须大力发展洁净煤技术，煤炭气化作为重要的洁净燃料技术得到广泛的应用。气化炉是发展现代煤化工最重要的技术单元。煤炭气化可以生产工业燃料气；民用燃料煤气；汽车用天然气；化工合成燃料油原料气；氢燃料电池；煤气联合循环发电；合成天然气；火箭燃料等， 煤气化技术广泛应用于化工

9、；冶金；机械；建材等重要工业部门和城市煤气的生产。目前，中国拥有各种类型的煤气炉约9000多台。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 其中化工行业煤气化炉约有4000余台，以固定床气化炉为主。多数中小化肥厂和少数大型化肥厂以煤炭为原料，通过煤气化生产合成氨和甲醇，年耗原料煤4000万吨，合成氨产量占全国总产量的60以上，为我国农业生产提供了充足的化肥。 煤气化的过去、现状和未来在我国工农业生产和居民生活中，特别是对现代煤化工和洁净煤气化技术上，占有十分重要的

10、地位，是实现中国经济可持续发展的主要技术手段之一。煤气化应用如下图所示：ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi1.3： 鲁奇炉概述及发展史鲁奇炉概述及发展史 鲁奇加压气化是成熟的工业化煤加压气化的方法。自1936年德国建立起第一套加压气化装置至今工业化已达八十多年的历史，鲁奇碎煤加压气化技术的发展根据炉型的变化大致可划分为三个发展阶段： 第一阶段任务：第一阶段任务：证明气化理论在工业上实现移动床加压气化。1936年对不同煤种进行了三十四次试验，在这基础上设计了

11、MaRK-型气化炉。此炉特点是炉内衬有耐火砖，灰锁置于炉侧，气化剂由主轴通入炉内。炉身较低，炉径较小。这种炉气化强度低，产气量仅为45008000NM3/h，而且仅适用于褐煤气化。 第二阶段任务第二阶段任务：扩大煤种，提高气化强度。为此设计出了第二代气化炉，其特点是； 改进了炉篦的布气方式。 增加了破粘装置，灰锁置于中央，侧向传动。炉型有MaRK-型和MaRK-型。一台炉产气量为14000-17000 NM3/h. 第三阶段任务第三阶段任务：继续提高气化强度和扩大使用煤种。设计了MaRK-型，内径3.84米，产气量35000-50000 NM3/h.其主要特点是： 改进了煤分布器与破粘装置，从

12、而可气化炼焦煤外的所有煤种。 设置多层炉篦，布气均匀，气化强度高，灰渣残碳少。 采用了先进的制造技术与控制系统。从而增加了加煤的频率，同时运转率达80ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsily煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 鲁奇加压气化今后的发展方向鲁奇加压气化今后的发展方向 提高气化强度。提高气化强度。此方法为提高气化层

13、的温度，灰以熔渣形式排出，从而可降低汽氧比使蒸汽分解率提高，热效率增加，同时气化强度可由2.4T/M2h提高到3-5T/M2h，煤气中的甲烷可下降到7以下。 提高气化压力。提高气化压力。使用煤粒度下降，进一步增加气化强度及碳转化率。提高甲烷含量更有利于制造城市煤气。 煤种实用性应做更深的探讨。煤种实用性应做更深的探讨。尤其对使用不同煤种而引起的煤气水处理问题和后序气体处理问题，需进行专题研究。 进一步研究炉篦布气方式，提出并研试最佳布气方案，可以进一步提进一步研究炉篦布气方式，提出并研试最佳布气方案，可以进一步提高煤气化强度。高煤气化强度。 鲁奇炉煤气水所带来的环境问题，需要配以专项技术加以治

14、理。鲁奇炉煤气水所带来的环境问题，需要配以专项技术加以治理。 目前，鲁奇炉在南非和美国使用非常成功，另外我国云南解放军化肥厂已运行多年，哈尔滨煤气厂也正常生产，天脊集团和hn义马气化厂的鲁奇炉通过多年实践与研究也达到了设计要求。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsily煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsily煤化工能 源化 工x

15、jly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi1.41.4、鲁、鲁奇加压奇加压气化炉气化炉炉型及炉型及构造构造 1.4.11.4.1：炉型介绍：炉型介绍： 第三代加压气化炉其型号为Mark-,是目前世界上使用最广泛的一种炉型。其内径为3.8M,外径4.128M,炉体高12.5M,炉内燃料堆放高度4.0M，炉体容积119M3，炉体总重量169.5（其中包括内件重量40吨）吨，操作重量250吨，夹套宽度为46mm，总容积为13M3,气化炉操作压力为3.05Mpa。该炉生产能力高，炉内设有搅伴装置

16、，可气化除强黏结性烟煤外的大部分煤种。 为了气化有一定黏结性的煤种，在炉内上部设置了布煤器与搅拌器，它们安装在同一空心轴上，其转速根据气化用煤的黏结性及气化炉生产负荷来调整，一般为10-20转小时，从煤锁加入的煤通过布煤器上的两个布煤孔进入炉膛内，平均每转布煤15-20厚，从煤锁下料口到布煤器之间的空间，约能储存0.5小时气化炉用煤量，以缓冲煤锁在间歇充、泄压加煤过程中的气化炉连续供煤。 在炉内 ，搅拌器安装在布煤器的下面，其搅拌桨叶一般设上、下两片桨叶。桨叶深入到煤层里的位置与煤的结焦性能有关，其位置深入到气化炉的干馏层，以破除干馏层形成的焦快。桨叶的材质采用耐热钢，其表面堆焊硬质合金，以提

17、高桨叶的耐磨性能。桨叶和搅拌器，布煤器都为壳体结构，外供锅炉给水通过搅拌器，布煤器的空心轴内中心管，首先进入搅拌器最底下的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器，最后从空气轴套与中心管间的空间返回夹套形成循环。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 该锅炉水的冷却循环对布煤器的正常运行非常重要。因为搅拌桨叶处于高温区工作，水的冷却循环不正常将会使搅拌器及桨叶超温烧坏造成漏水，从而造成气化炉运行中断。 该炉型也可用于气化不黏结煤种，这里就可以不安装布煤搅

18、拌器，整个气化炉上部传动机构取消，只保留煤锁下料口到炉膛的储煤空间，结构简单。 在该炉型中，煤锁与灰锁的上、下锥形阀都有了较大的改进，采用硬质合金密封面，使煤、灰锁的运行时间延长，故障率减少。南非沙索尔公司在煤、灰锁上下锥形阀的密封面采用了碳化硅粉末合金技术，使锥形阀的使用寿命延长到18个月。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi第二部分鲁奇加压气化炉及附属设备构造ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengy

19、uanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi2.12.1、鲁奇炉工艺流程：、鲁奇炉工艺流程： 粒度为650mm的原料煤由贮煤仓经煤锁间断地加入到气化炉内，单日投煤量8001000t/d，在3.1MPa压力下，煤至上而下经干燥层、干馏层、气化层逐层下移，与底部进入的气化剂逆流接触发生气化反应，生产的高温煤气将热量传递给下降的煤层，热交换后以大约500 600 的温度离开气化炉。 离开气化炉的煤气首先进入文丘里喷淋洗涤冷却器，在此，煤气被冷却至204 ，大部分重组分被冷凝洗涤下来，随后气液混合物一同进入废热锅炉回收了煤气的大量显热和潜热，而被冷却至180 的煤气经

20、汽液分离器后送至煤气冷却工段。 经反应后产生的灰渣以固态形式由炉内旋转炉篦排至灰锁，从灰锁定期排至炉外。 从废锅分离下的煤气水送至煤气水处理装置。鲁奇气化是自热式，所需热量由煤的部分燃烧提供。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi2.22.2、鲁奇炉主要组成、鲁奇炉主要组成 2.2.1：气化炉本体： 筒体：加压气化炉的炉体不论何种炉型均是一个双层筒体结构的反应器。其外筒体承受高压，一般设计压力3.6MPa,温度260，内筒体承受低压，煤气通过气化炉内料层的阻力

21、，一般设计压力为0.25MPa（外压），温度310.内外筒体的间距一般为46其中充满锅炉水，以吸收气化反应传给内筒的热量产生蒸汽，经汽液分离后并入气化剂中。这种内外筒结构的目地在于尽管炉内各层温度高低不一，但内筒体由于有锅炉水的冷却，基本保持锅炉水在该操作压力下的蒸发温度，不会因过热而损坏。由于内外筒受热后的膨胀量不尽相同，一般在内筒设有补偿装置。夹套蒸汽的分离也分为内分离或外置汽包分离两种类型。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 在正常操作下，中压锅炉给

22、水进入水夹套冷却气化炉内壁，并产生中压饱和蒸汽，经夹套蒸汽气液分离器分离液滴后的蒸汽作为气化炉自身气化用中压蒸汽。中压锅炉给水在夹套中维持在一定的液位，液位低于临界时，气化炉将联锁停车。中压蒸汽、夹套蒸汽混合后，作为气化剂，气化剂通过分布在旋转炉篦表面孔隙进入气化炉。 ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi2.2.2、搅拌与布煤器： 根据气化煤种的不同，在气化不黏结煤时炉内不设搅拌器。在气化自由膨胀指数的煤种时需要设搅拌器，以破除干馏层的焦块。一般在设置搅拌器

23、的同时也设置转动的布煤器，它们连接为一体，由设在炉外的传动电动机带动。 我公司使用的是不黏结煤或黏结度较小的煤种，所以炉内不设搅拌器； ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi2.2.3、炉篦： 炉篦分为五层，从下至上逐层叠合固定在底座上，顶盖呈锥形，炉篦材质选用耐热耐磨的絡锰合金钢铸造。最底层炉篦的下面设有三个灰刮刀安装口，灰刮刀的数量由气化原料煤的灰分含量来决定。灰分含量较少时安装1-2把刮刀，灰分高的安装3把刮刀。支承炉篦的止推轴承上开有注油孔，由外部高压

24、注油泵通过油管注入止推轴承面进行润滑，该润滑油为耐高温的过热汽缸炉篦润滑油，其传动采用变频电机传动。由于气化炉直径较大，为使炉篦受力均匀两台电动机对称布置。 ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi a、结构： 第一、二层支承炉内燃料层，均匀地将气化剂分布到气化炉横截面上，维持炉内各层的移动，将气化后的灰渣破碎后并排出，所以炉篦是保证气化炉正常连续生产的重要装置。 现在运行的装置在设计上大多采用了宝塔形炉篦。宝塔形炉篦一般由四层依次重叠成梯形锥状的炉篦块及顶部风

25、帽组成，共五层炉篦，它们依次用螺栓固定在布气块上。 炉篦整体由下部的支承盘支撑，支承盘由焊接在炉体内壳上的三个内通锅炉水的三角锥形筋板支撑，其内部的锅炉冷却水与夹套相通，形成水循环，以防止三角形支撑筋板过热变形。一般炉篦总高度为1.2M，为便于将炉篦从气化炉上孔吊入炉内安装除为整体外，其余为第三层：2块，第四、五层3块。炉篦是通过两个对称布置的小齿轮传动带动同一个大齿轮而转动的，两个小齿轮通过大轴与炉外的减速机连接，减速机有变频电机带动。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzer

26、engongsily煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsib、旋转炉篦有下列作用： 1）使气化剂均匀分布到气化炉内物料的截面上； 2）排灰并维持一定的灰层高度； 3）破碎灰结块，使灰渣粒度减小，防止灰锁阀门堵塞； 4）保持煤层、灰层在移动中达到均衡。均匀灰层条件，防止气化剂在煤层中形成沟流。 c、炉篦炉篦排灰的能力取决于安装在旋转炉篦底部刮刀的数量和炉篦的转速，炉蓖是连续操作的，其转速自动控制。 炉篦转速是通过两个变频电机来控制。气化剂离开炉蓖向上直接进入下列反应

27、区：灰层，燃烧区，气化区，干馏层，干燥和预热区。 煤中的碳与气化剂进行复杂多相的物理化学反应，生成的粗煤气成份主要包括：CO2、CO、H2、CH4和H2O，（以及碳氢化合物轻组份，H2S、N2、焦油、油、石脑油、酚、腐植酸、NH3等少量物）离开气化炉温度大约为400。 气化炉在3.1MPa（g）下，产气量近40345Nm3/h干煤气。改变气化剂蒸汽、氧气的比率，可以改变粗煤气组成。d d、炉篦的传动功率一般考虑以下几方面因素：、炉篦的传动功率一般考虑以下几方面因素： （1）克服燃料层对灰渣错动产生的摩擦阻力。 （2）克服灰刮刀将灰刮入下灰室的阻力。 （3）克服炉篦在满料操作下与支撑轴承的摩擦阻

28、力。 （4）炉内有结渣时破除大渣块的储备功率。 （5）备用系数。 根据经验，第三代38M气化炉宝塔形炉篦驱动变频电机功率一般为45KW，最大扭矩为2450KN.M。 由于炉篦工作环境为高温灰渣，所以炉篦的材质一般选用耐磨、耐热、耐灰渣腐蚀的鉻锰铸钢，在其表面堆焊有硬质合金，并焊有一些硬质合金耐磨条。在最下层炉篦下设有用于排灰的刮刀，可将大灰块破碎，并将炉灰刮至灰锁。刮刀安装位置在铸造时留好的三个位置。根据所气化煤的灰分决定实际安装的数量。 支撑炉篦的止推轴承形如圆盘，为滑动摩擦。为减少摩擦系数，一般用高压润滑油泵将耐高温的润滑油经油管导入止推轴面进行润滑，以保证炉篦的安全平稳。ly煤化工能 源

29、化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi2.2.42.2.4、煤锁：、煤锁： a 、全自动循环程序为： 1.煤锁在大气压下（下阀关、上阀开）煤从煤斗经煤溜槽流入煤锁。 2.煤锁充满后，关闭上阀及圆筒阀。 3.煤锁用来自煤气冷却工号的冷变换气充至约2.65MPa。最终有气化炉出口煤气充压至与气化炉内等压； 4.打开下阀，煤加入气化炉； 5.当煤锁空后，下阀关闭； 6.煤锁卸压、煤锁气进入煤锁气柜。上阀打开，卸压后的残留煤气由喷射器抽出，并在旋风分离器中除去煤尘后排入大气。 7.循

30、环重新开始。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi b、结构： 煤锁是一个容积约12M3的压力容器，可以定期将煤加入气化炉。煤锁上下阀均为液压控制。煤锁的操作由就地手轮、遥控、半自动、全自动四种操作方式来实现。 煤锁是用于向气化炉内间歇加煤的压力容器，它通过泄压，充压循环将存在常压煤仓的原料煤加入高压的气化炉内，以保证气化炉的连续生产。煤锁包括两部分： （1）连接煤仓与煤锁的煤溜槽。 （2）煤锁上阀及煤锁下阀，它将煤锁中的煤加入气化炉中。圆筒型溜槽阀，两侧开孔

31、。当圆筒被液压放下时，圆筒上的两侧孔正好对准溜煤槽，煤就会通过上阀上部的圆筒溜入煤锁。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，圆筒内的煤留在煤锁。这样，只要溜煤槽在一个加煤循环时开一次，煤锁就不会充得过满，从而避免了仪表失误造成的煤锁过满而停炉。其工作示意图所示：ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 煤锁上、下锥形阀的密封非常

32、重要，一旦泄漏将会造成气化炉运行中断。煤锁上、下阀的锥形阀头一般为铸钢件，并在与阀座的密封处堆焊硬质合金，阀头上的硬质合金为30mm,阀座的密封面也采用堆焊硬质合金，宽度与阀头相同。 煤锁上阀由于操作温度较低，一般采用硬质合金和氟橡胶两道密封。即橡胶密封圈嵌入其中，构成了软碰硬和硬碰硬的双道密封，这样能延长上阀的使用寿命。煤锁在设计上还采用了自压锁紧形式，即在阀们关闭后，由于受气化炉或煤锁内压力的压迫使阀头受到向上力的作用，即便误操作阀门也不会自行打开，从而避免高温煤气外漏，保证了气化炉的安全运行。煤锁上、下阀的密封结构见下图。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinji

33、ang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsily煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi2.2.52.2.5灰锁和灰锁膨胀冷凝器：灰锁和灰锁膨胀冷凝器： 灰锁是将气化炉炉篦排出的灰渣，通过升、降压间歇操作排出炉外而保证气化炉连续运转。 灰锁由于是储存气化后的高 温灰渣，工作环境较为恶劣， 所以一般灰锁设计温度为470， 并且为了减少灰渣对灰锁内壁的 磨损和腐蚀，一般在灰锁筒体内部都衬有一层钢板，以保护灰

34、锁内壁，延长使用寿命。 灰锁结构如图所示：ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 灰锁直接联接在气化炉的底部法兰上，有效容积12m3，上阀、下阀均为液压操作。 灰锁连续不断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。灰锁这一功能与有关机械（如阀门、锥阀等）是通过自动循环控制程序控制，灰锁的循环包括下列步骤： 1）灰锁以及相连的膨胀冷凝器，充压至气化炉的压力，打开灰锁顶阀，灰通过气化炉旋转炉篦进入灰锁。 2）灰锁的料位检测，通

35、过射线料位计，或者是计算炉篦转数的方法控制，当灰锁储满时，灰锁顶阀关闭。 3）打开灰锁膨胀冷凝器泄压阀门，灰锁开始泄压、灰蒸汽进入水中冷凝（冷凝器内充满水后灰锁才能泄压），泄至常压，打开冷凝器底阀，将冷凝器排空。 4）打开灰锁底阀，灰经灰溜槽排入水力排渣沟。 5）在灰锁排灰期间，关闭膨胀器底阀，膨胀冷凝器重新注水（准备下次循环）。 6）关闭灰锁底阀，用过热中压蒸汽给灰锁充压，直到重新达到气化炉的压力。 7） 打开灰锁上阀，气化炉向灰锁排灰。灰锁每小时循环次数，取决于气化炉的负荷和灰锁的容积。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanz

36、hundongmeihuagongyouxianzerengongsi 灰锁上阀的结构及材质与煤锁下阀相同，因其所处工作环境差，温度高，灰渣摩损严重，为延长阀门使用寿命，在阀座上设有水夹套进行冷却，还在阀座上设置了两个蒸汽吹扫口，在阀门关闭前先用蒸汽吹扫密封面上的灰渣，从而保证了阀门的密封效果，延长了阀门的使用寿命。灰锁上阀密封结构见图： 灰锁上、下阀在设计上也采用了自锁紧闭型式，即阀门关闭后受到气化炉或灰锁的压力作用于阀头上，压差越大关闭越严密，下阀只有在泄完压与大气压相近时才能打开，上阀只有在灰锁充压与气化炉压力相同时才能打开，这样就保证了气化炉的运行安全。ly煤化工能 源化 工xjly能

37、源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 灰锁膨胀冷却器： 灰锁膨胀冷却器是第三代鲁奇炉所专用的附属设备。它的作用是在灰锁泄压时将含有灰尘的灰锁蒸汽大部分冷凝、洗涤下来。一方面使泄压气量大幅度减少，另一方面保护了泄压阀门不被含有灰尘的灰锁蒸汽冲刷磨损，从而延长阀门的使用寿命，提高气化炉的运转率。膨胀冷却器是灰锁的一部分，它上部与灰锁用法兰连接，中心利用中心管与灰锁气相联通；下部设有进水口与排水口，上部设泄压气体出口，正常操作时其中充满水。当灰锁泄压时，灰锁灰蒸汽通过中心管进入膨胀冷却器的水中，

38、在此大部分灰尘被水洗涤沉降、蒸汽被冷凝，剩余的不凝气通过上部的泄压管线排至大气。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi膨胀冷凝器的设计压力、温度与灰锁相同，只是中心管的材质由于长期受灰蒸汽的冲刷需采用耐磨性能较好的合金钢。灰锁膨胀冷却器的结构如右图。第一、二代碎煤加压气化炉的灰锁没有设置膨胀冷凝器，它们的泄压是将灰锁的灰蒸汽直接通过泄压管线排出灰锁后，再进入一个常压的灰锁气洗涤器进行洗涤、除尘。这种结构的主要问题是灰锁气的泄压阀门与泄压管线由于长期受蒸汽的冲刷

39、，使用寿命较短，需频繁更换泄压阀门，从而影响气化炉的正常运行。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi2.2.6：喷淋洗涤冷却器 喷淋洗涤冷却器（简称喷冷器）与气化炉粗煤气出口管垂直相连，其作用是对气化炉出来的高温粗煤气进行洗涤冷却，使粗煤气温度由600700降至204 ，并且除去焦油和煤尘。结构如图所示：喷冷器为文丘里式喷冷器，内径682壁厚40，总高度为6200。内件是一通流文丘里洗涤器，其喉口处直径为270 ，此处流速为5070Ms,上部缩段入口直径为45

40、0 ，锥角为300 30 ，长度828 段出口直径为630 锥角为2740 ，长度1280 ，出口速度为15 20m/s。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi粗煤气含尘高压煤气水 2.2.6 2.2.6、洗涤冷却器和废热锅炉：、洗涤冷却器和废热锅炉： 直接联接在气化炉煤气出口的洗涤器备有一刮刀，刮刀与器壁的间隙为1 ，刮刀行程1260 。用来清理煤气出口，以防止焦油和煤尘沉积；在此利用来自废热锅炉贮槽的循环煤气水喷淋洗涤，使粗煤气急冷到201并饱和。 除循环

41、煤气水外，来自煤气水分离器的高压煤气水也加入到洗涤冷却器中，当循环煤气水循环中断时，高压煤气水将自动增加。 油、焦油和其它一些物质在冷却过程中冷凝，并离开洗涤冷却器，包括部分从气化炉来的煤灰，与煤气水粗煤气一起进入废热锅炉贮槽中，在废锅管程内粗煤气进一步冷却到181，液滴将进一步分离。 残留在粗煤气中的冷凝液，在粗煤气气液分离器中进行汽液分离，分离出的煤气水进入废热锅炉底部贮槽。 在此过程中，大约有200m3h循环水煤气水由洗涤冷却循环水泵打循环至洗涤冷却器。 离开气化工段的粗煤气在压力3.01MPa温度181饱和状况下，通过粗煤气总管进入煤气冷却工段。 在废热锅炉内，靠低压锅炉水回收废热，副

42、产600kPa低压蒸汽，每台废热锅炉大约可生产28Th低压蒸汽ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi第三部分鲁奇炉在国内的应用ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 鲁奇加压气化炉在我国的应用始于20世纪50年代，由原苏联转进口，主要用于气化褐煤生产合成氨原料气。 20世纪70年代后期到20世纪末，又相继从原联邦德国、原民主德

43、国、原捷克引进了几套气化炉，用于生产合成氨原料气、城市煤气，主要原料煤种为长焰煤、贫瘦煤。 以下介绍我国几套大型气化装置：3. 1、山西天脊煤化工集团有限公司 天脊集团（原山西化肥厂）气化装置于20世纪80年代初从原联邦德国鲁奇公司引进四台38m第三代鲁奇加压气化炉，用于生产合成氨原料气。其加压气化流程如图所示： 该炉的特点: （1）.在气化炉后设有废热锅炉，以回收煤气的废热，付产低压蒸汽。 （2）.在炉内装有搅拌器，气化有一定黏结性的贫痩煤。 （3）.夹套补充水与夹套循环泵打出的水首先进入搅拌器强制冷却后再进入夹套上部，夹套产生的蒸汽经夹套顶部及外设汽液分离器分离液滴后全部并入气化剂，减少了

44、新鲜蒸汽消耗量。 （4）.煤锁充压采用二次充压：首先，用煤锁气充压，这时的煤锁气温度较低，然后再用气化炉本身的粗煤气充至最终压力。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsily煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi3. 2、：hn省义马气化厂装置 义马气化厂装置于20世纪90年代末从澳大利亚引进，用于生产城市煤气并联产甲醇。期工程建有

45、38M两台气化炉，期建有38M三台气化炉，采用德国鲁奇公司专利技术，除灰锁、炉篦引进外，其余设备均由中国国内制造。 义马气化厂装置与天脊同为德国鲁奇公司设计，工艺流程基本相同，鲁奇公司在局部进行了改进，使设计更趋合理： 特点： 1：气化炉的灰渣采用水力排渣法冲灰，操作环境优于其他排渣方法。 2：夹套水由补充锅炉水通过引射进行循环，避免了由于夹套水循环不畅造成的夹套鼓包。 3：采用变频电机驱动炉篦易于调节，减少了泄压设备频繁故障造成的停车。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzer

46、engongsily煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi粗煤气高压含尘煤气水已处理循环煤气水除尘器3.3：哈尔滨气化装置 哈尔滨气化厂气化装置于20世纪90年代从原德意志民主共和国引进，由原德意志民主共和国黑水泵厂与PKM设计院，用于生产城市煤气并联产甲醇。共有五台3.8M气化炉，其中一台由中国制造。 特点： （1）：气化炉设计采用蒸汽升温后，再通入氧气点火，（而一般的鲁奇炉采用蒸汽升温，空气点火，然后再将空气切换为氧气）简化了开车程序，缩短了开车时间。 （2）

47、：煤锁空后，在卸压前先将煤锁内冲入中压蒸汽，将煤锁中的煤气压入气化炉内，所以不用考虑回收煤锁气。 （3）：气化炉内壁仍设置有耐火衬里。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi第四部分xjly能源zd煤化工气化工艺ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi4.1、公司进度及气化装置介绍：、公司进度及气化装置介绍： 我公司自2013年9

48、月22日拿到国家发改委下发的项目路条，项目建设用地征用手续已办理完毕，厂区围墙已初具规模；气化工艺装置定为碎煤加压气化联合水煤浆气化，项目产量为40亿m3 /.年天然气，分两期滚动建设，设备数量配置为碎煤加压气化炉36+3（备），水煤浆气化炉为6+2（备），该项目目标产品是人工合成天然气（SNG）。 碎煤加压气化炉生产出的产品气含有效气甲烷（CH4）约为812 ，相当于产品气总量的3040 ，大大减少了后续装置（变换、净化、甲烷化以及甲烷压缩等）的负担，且该炉型采用了原煤直接入炉，不需预干燥、磨粉等装置。 水煤浆气化炉使用由于输煤系统产生的碎煤，气化生成的气体成分主要是CO、H2、CO2及少量

49、有效气CH4、H2S等气体，并且能够处理部分碎煤加压气化炉产生的煤气水（用煤气水制浆），减轻了下游污水处理的压力。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 主要工艺参数说明：以下列出单台碎煤加压气化炉的主要工艺参数及其正常值或范围粗煤气流量 1950038500Nm3/h（干）气化剂蒸汽流量 2000036000kg/h氧气流量 30006000Nm3/h（纯度99.6%）汽氧比 5.56.0Nm3气化炉出口煤气压力 2.95MPa炉蓖转速 根据灰份及负荷调整气

50、化剂温度 320350气化炉出口煤气温度 420灰锁温度 300350气化炉顶部法兰温度 150洗涤冷却器出口温度 201废热锅炉出口煤气温度 187粗煤气（干气）中CO2含量 3035%（体积）灰粒度 稍有烧结灰渣残碳量 6%ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi4.24.2鲁奇碎煤加压气化炉鲁奇碎煤加压气化炉4.2.1、气化原理 在气化炉内, 高温、高压下的煤受氧、水蒸气、二氧化碳的作用,发生如下各种反应： 根据化学反应速率与化学反应平衡原则,提高反应压力

51、有利于化学反应向体积缩小的反方向移动,提高反应温度,化学反应则向吸热的方向移动,后面对其图示说明。 ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 4.2.2鲁奇加压气化炉的气化过程ly煤化工能 源化 工Mark-IV鲁奇炉结构图2 气液分离器3 炉体4 洗涤冷却器5 转动炉篦6 炉篦传动轴7 灰锁8 膨胀冷凝器9 水夹套10 气化剂管线1 煤锁4.2.2、煤质分析与气化过程分析 4.2.2.1、煤质分析： 原料煤元素分析ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有

52、限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 煤煤 种种 项目项目 CHNSCIO天脊天脊894.541.340.290.094.74义马义马79.325.220.952.16-庆华庆华54.754.74.034.030.860.860.47-12.8lyly56.4556.453.583.580.920.920.460.0511.9项目项目 煤种煤种挥发分挥发分V灰分灰分A水分水分W固定碳固定碳备注备注天脊天脊14.420.80.364.5贫瘦煤贫瘦煤义马义马31.1523.232.1543.47褐煤褐煤庆华

53、庆华54.75.0613.0237.03长焰煤长焰煤ly27.9412.098.0751.9长焰煤长焰煤原料煤工业分析原料煤工业分析 原料煤灰熔点煤分析数据综合性能煤分析数据综合性能 1、挥发份比较高，说明成煤年代比较浅、易燃、甲烷及轻质油含量比较高；焦油产量可能较高，会带来较多的不利因素，给煤气冷却分离带来不利影响。 2、固定碳含量较低，采用固定床单位煤有效气含量低、副产品产量高，煤耗相对比较高；采用气流床气化单位煤有效气含量高，气化产率较高。 3、灰熔点FT在11201400，灰软化ST在10701400之间。变化幅度比较大。对固定床来说，气氧比较高。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd

54、煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi项目项目 煤种煤种变形温度变形温度软化温度软化温度熔融温度熔融温度天脊天脊义马义马庆华庆华134013506ly114011751268 4、热稳定性及机械强度较低，基本在固定床下限，床层阻力大，不易操作。 5、结焦性，此煤不结焦，比较适合固定床。 6、可磨指数低。 结论性评价结论性评价意见意见 1、此煤种对固定床气化技术适用性中等原因如下： 灰熔点低，气氧比高，引起装置能耗高。 热稳定性差，煤受热粉碎较严重，床层阻力大，对系统带来不利影响。 机械强度较低，粉

55、尘多，气体带出灰量较大，对系统带来不利影响。 2、特点： 挥发性高采用固定床气化技术副产品产量高（甲烷、油、焦油）， 煤耗高，单位煤产气（合成气）率低 。 ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 3:固定床气化对煤的质量要求： 3.1：水分： 煤中水分含量随煤的碳化度而异。无烟煤和烟煤含水多在5以上。次烟煤和褐煤含水约1030.煤中水分与挥发份含量有关，随挥发份降低而降低。气化用煤含水量越低越好，一般要求不超过8. 煤中水分高，会增加气化过程的热损失，降低煤气

56、产率和气化效率，使用消耗定额增加。有资料认为，若灰分含量不超过10，则允许水含量达到35，但必须有足够高的燃料层使原料在进入气化区时得到充分预热。 3.2：挥发份： 固定床气化制合成气时挥发份含量以不超过6为宜。因为，挥发份经干馏后进入煤气，焦油和其它烃类凝结后易堵塞管道，处理相当困难。而其中的甲烷等不凝性气体会增加压缩工序的功耗。 3.3：化学活性： 是指煤与气化剂中氧、蒸汽、二氧化碳及氢的反应能力。化学活性高有利于气化过程，可以提高气体质量和增加气化能力。 3.4：灰分及灰熔点： 灰分的组成多为钙、镁、铁的碳酸盐，钾、镁等硅铝酸盐，钙、镁、铝、钠、钾等的硅酸盐，硫酸盐及硫化物，钠盐及氧化亚

57、铁等。气化用煤灰分越低越好。一般控制在16以下ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 一般要求灰熔点T2在1250以上，在生产中常用通入过量蒸汽的方法防止灰分烧结。 3.5：固定碳： 是气化燃料的有效成分，一般要求固定碳在60以上. 3.6：硫分 煤中的硫分为有机硫、单质硫、硫化物和硫酸盐四种形态。气化时硫变成硫化氢和有机硫存在于煤气中，对设备会产生腐蚀。作为合成气硫化物会引起后工序触媒中毒，所以，要求煤中硫越低越好。 3.7：热稳定性： 指在高温下燃料保持原

58、来粒度大小的性质，对气化工艺影响很大。热稳定性差的煤在气化过程易破碎，使床层阻力增加，煤气中带出物增加。热稳定性70.为宜。 3.8：机械强度： 机械强度差的煤在运输和破碎中易于生成碎屑。不仅增加成本，而且不利于气化过程。要求煤的抗碎强度65. 3.9：黏结性： 气化对煤的黏结性很敏感。黏结性强的煤很容易在气化炉内生成拱焦，破坏气化层中气体的分布，以至于使气化过程无法进行。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 3.10：粒度 入炉原料的粒度大小和粒度范围对气

59、化炉的操作有很大影响。小粒度原料的表面积大，有利于气化，但床层阻力上升使生产强度下降。而大块则相反。固定气化特别要求粒度均匀。否则影响气化炉的正常操作。 综上所述，固定床气化对原料的要求是：低水、低硫、高活性、高灰熔性好，机械强度高，不黏结、粒度均匀的燃料。ly煤化工能 源化 工xjly能源zd煤化工有限责任公司Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 4.2.2. 2、气化过程分析 煤在气化炉内的气化过程可分为：干燥层、干馏层、气化层、燃烧层、灰渣层等五层； （1）、灰渣层：是煤在气化炉内经过干燥、干馏、气化、燃烧

60、后所留下的残留物，其高度约在0300mm。气化剂（蒸汽与氧气）按一定比例混合后，约320进入气化炉炉篦，均匀地在灰床中分布、与灰渣充分的换热后，灰渣由1500被冷却到比气化剂温度约高30-50排入灰锁；灰渣层温度大约在450 左右；灰渣在旋转炉篦的作用下，定期排入灰锁，以保证气化过程的正常运行。 （2）、燃烧层：燃烧层由低层正在燃烧着的碳所组成。碳就是刚从上层落下已被气化过的碳，它由灰机械地支承着，其厚度约为300600mm之间，温度10001100 。这一层为紧接着上面的气化层供应热量和二氧化碳，其主要反应是碳和氧相反应产生热量和二氧化碳。其反应式为： a: C+O2=CO2 b： 2C+O