PKM加压气化培训手册

PKM加压气化培训手册中煤龙化化工公司人力资源部编制二0一二年八月企业文化圣火精神：工作上求实业务上求精标准上求高治理上求严讲科学严谨讲团队协作讲拼搏奉献讲进展创新参加《PKM加压气化培训手册》丛书审核领导：高鹏飞参加手册起草人员：施宝春、郎晓东引言：煤炭是我国的要紧能源，也是重要的化工原料。我国煤炭产量近七亿吨，约占总能耗的70%。煤炭是一种固态物质，储运和使用既不方便，燃烧和反应也难完全，而且又污染了环境，加大煤炭转化为煤气或合成原料气等洁净的二次能源，减少或改变煤直截了当燃烧的状况，不仅能够大大提升其利用效率和燃烧效能，而且能够全然改善环境条件，减少了乃至消灭污染。《PKM加压气化培训手册》丛书总结二十年PKM加压气化炉运行体会，并与其他气化方法对比，简单介绍了工艺原理、工艺流程，设备构造并列举大量案例分析、实训题目等，其中案例分析着重列举了二十年所发生的各类生产运行中的事故，对发生的缘故、吸取的体会教训和事后的防范措施做了较详实的介绍，对从事煤化工的同行来讲是一本难得的体会之书、借鉴之书。编著此书，我们是初次尝试，限于水平，错误与不当之处，在所难免，恳请读者指正。请更换措辞方式请更换措辞方式1、注意调整引言部分措辞方法、语言结构与逻辑顺序，叙述中心要一致。2、本书正文部分文字内容较多，应适当添加图片或流程图，如图片选材有困难，请在图片添加处添加如下形状，并标明添加内容。加压气化图加压气化图3、更换添加部分只供编者做形式参考，具体内容请编者按照全书内容，自行编辑。

目录第一章煤炭加压气化理论基础 6一、煤炭加压气化简介 7二、鲁奇碎煤加压气化的进展 10三、加压气化反应的物理化学基础 13四、加压气化过程及反应 17五、煤的性质对加压气化的阻碍 19六、生产操作条件的阻碍 28案例分析 33分享与讨论（作业）： 35有关链接 36本章小结： 37第二章PKM加压气化 38一、造气分厂PKM加压气化装置 39二、PKM加压气化 39三、PKM加压气化参数操纵 48案例分析 52分享与讨论（作业）： 53有关链接 55本章小结： 55第三章PKM加压气化炉的构造及附属设备 56一、煤锁 57二、气化炉 59三、排灰系统 62四、废热锅炉0060 62五、喷淋洗涤器0050 62六、灰蒸汽喷淋冷却器0160 62七、酚水罐0240 62八、酚水收集槽0230 62九、闪蒸槽0220 62十、冷凝液收集槽0260 62案例分析 62分享与讨论（作业）： 63有关链接 65本章小结： 66第四章PKM加压气化炉的操作治理 67一、PKM加压气化炉开车与点火 68二、日常运行 68三、气化炉停车及专门操作 68四、现场治理 68五、安全生产治理 68案例分析 71分享与讨论（作业）： 72有关链接 74本章小结： 75题库 76

第一章煤炭加压气化理论基础本章简介：1、煤炭加压气化简介2、加压气化的进展3、加压气化反应的物理化学基础4、加压气化的反应5、煤的性质对加压气化的阻碍6、生产操作条件的阻碍

第一章煤炭加压气化理论基础一、煤炭加压气化简介1、煤的气化的定义气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉。2、煤的各种气化方法（1）按照气化压力的不同：煤的气化方法一样分为常压气化和加压气化。常压气化的煤气发热值较低，在采纳间歇法生产水煤气时，发热值也仅有2500千卡/标米3左右，要进一步使发热值提升是十分困难和不经济的。因此，这种气化方法达不到都市煤气的质量要求，仅作为一些工厂内的气体燃料和生产合成氨的原料气。为了解决上述咨询题，加压气化法就因运而生。（2）按照气化原料的粒度及其运动方式：煤的气化方法可分为移动床、流化床和气流床法。在这些气化方法中，按照加热方式，又可分为外热式、内热式、自热式和热载体式等；按照排渣的方式，又可分为固态排渣和液态排渣；按照气-固接触方式，又可分为逆流操作和并流操作。3、鲁奇式加压气化法及其特点鲁奇加压气化法是一个自热式、逆流移动床生产工艺，采纳氧气-水蒸气或空气-水蒸气为气化剂，在2.0～3.0MPa的压力和900～1100℃的温度条件下对煤炭进行气化，制得的煤气经脱除二氧化碳后的发热值在4000千卡/标米3左右。鲁奇炉的生产方式要紧有固态排渣和液态排渣两种。鲁奇式加压气化法与其它气化法比较，有如下优点：（1）原料方面①能够采纳灰熔点较低的煤；②能够采纳粒度较小（一样在5～25毫米）的煤，对煤的机械强度和热稳固性的要求较低；③可采纳一些水分较高（例如20～30%）和灰分较高（例如30%）的劣质煤，并生产出优质的都市煤气，这在其它一些气化方法中是难以是实现的；④近年来，通过改进的鲁奇炉，已能气化一样粘结性和稍强粘结性的煤，这就大大地扩大了气化用煤的选择范畴；⑤耗氧量低，在20公斤/厘米2的压力下气化所需的氧气量仅为常压气化时的1/3～2/3，压力更高还可降低；（2）生产过程方面①气化炉的生产能力高。如以水分为20～25%的褐煤来讲，气化炉的操作强度在2500公斤/米2·时左右，这要比一样常压气化炉高4～6倍；②气化过程是连续进行的，有利于实现自动化；③产气压力高，能够缩小设备和管道的尺寸，降低单位产气量的金属消耗量和减少投资；（3）气化产物方面①能够得到各种有价值的焦油和轻质油副产品，前者产率近于低温干馏（例如以煤的可燃物运算达8～9%）,后者的产率甚至比低温干馏还多；②压力高的煤气也易于净化处理，副产品的回收率比较高；③通过改变气化压力和气化剂的汽氧比等条件，以及通过对气化炉生产的煤气净化加工处理后，几乎能够制得H2/CO各种不同比例的化工合成原料气，从而大大地发挥了加压气化技术的应用范畴。（4）煤气输送方面①能够降低动力消耗。据运算，在30公斤/厘米2的压力下用氧-水蒸气混合物作为气化剂时，所需压缩的氧气，约占所制得的煤气体积的14～15%，这比常压造气后再压缩到30公斤/厘米2几乎可节约动力2/3。②煤气从加压气化炉中出来时所具有的压力能够被利用于远距离输送（或用于化工合成），在20公斤/厘米2压力下气化时，中间不用再设置加压站，便可将煤气输送到150公里以外的地区。因此，一些煤气生产厂能够设置在矿区邻近，从而减少了煤的运输费用。鲁奇加压气化法缺点：①除具有的高压工厂所固有的复杂性以外，固态排渣的鲁奇炉中水蒸气的分解率低。常压气化炉中水蒸气的分解率约50%左右，而在20公斤/厘米2压力下水蒸气分解率仅能达到32～38%。如此，就需耗用大量的高压水蒸气。近年来，新进展的液态排渣鲁奇炉，水蒸气的消耗量就可大大降低，水蒸气分解率为95左右；②在生产运行中，设备的损坏与检修较为频繁，因此生产运行开工率比较低，一样在75～85%；③需要昂贵的制氧装置。在制氧装置中的空压机、氧压机采纳电动时，则煤气生产的电耗较大，电费占煤气生产成本的1/5～1/4。因此降低氧气生产成本是十分重要的。目前，国外一些大型化工煤气工厂的动力要紧是采纳蒸汽轮机，并从蒸汽轮机中间抽出一部分背压水蒸气供气化、净化用，这种动力利用形式效率最高，氧气的生产成本最低，值得借鉴。二、鲁奇碎煤加压气化的进展鲁奇碎煤加压气化技术的进展按照炉型的变化大致可划分为三个进展时期。第一时期（1930～1954年），内径φ2.6m，外径为φ3m，单炉产气量可达5000～8000m3/h，只能气化非粘结性煤，气化强度较低，气化剂为氧气和水蒸气，气化剂通过炉篦的中空转轴由炉底中心送入炉内，出灰口设在炉底侧面，炉内壁有耐火砖，耐火砖厚度一样为120～150mm，砌筑在内壁的支撑圈上。内衬砖既可幸免炉体受热损坏，又可减少气化炉的热缺失。第二时期（1954～1965年），内径φ2.6～3.7m，设置了搅拌装置，起到了破黏作用，从而能够气化弱粘结性煤，炉篦由单层平型改为多层塔节型结构，取消了炉内的耐火衬里，设置了水夹套，排灰改为炉底中心排灰，气化剂由炉底侧向进入炉篦下部。第三时期（1969～1980年），第三代鲁奇炉，内径增大到φ3.8m，外径为φ4.128m，高度12.5的圆筒体，气化炉操作压力为3.05Mpa。采纳双层夹套外壳，装有搅拌器和煤分布器，它们安装在同一空心转轴上。桨叶和搅拌器、布煤器都为壳体结构，外供锅炉水通过搅拌器、布煤器的空心轴内中心管，第一进入搅拌器最下底的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器，最后从空心轴与中心管间的空间返回夹套形成水循环。转动炉篦采纳宝塔型结构，分为五层，从下到上逐层叠合固定在底座上，顶盖呈锥形，炉篦材质选用耐热、耐磨的铬锰合金钢铸造。灰刮刀的安装数量由气化原料煤的灰分含量来决定。支撑炉篦的止推轴承体上开有注油孔，由外部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油。单炉产气量可达35000～55000m3/h，自动化程度较高。在该炉型中，煤、灰锁上下锥阀采纳硬质合金密封面。南非“萨索尔”公司采纳了碳化硅粉末合金技术。第四代鲁奇炉，内径5m，几乎能习惯各种煤种，单炉产气量可达75000m3（标）/h。液态排渣气化炉，能够大幅度提升气化炉内燃烧区的反应温度，不但减少了蒸汽消耗量，提升了蒸汽分解率，而且气化炉出口煤气有效成分增加，从而使煤气质量提升，单炉生产能力比固态排渣气化炉提升3～4倍。气化后灰渣呈熔融态排出。气化压力2.0～3.0Mpa，气化炉上部设有布煤搅拌器，气化剂由气化炉下部喷嘴喷入，气化时，灰渣在高于煤灰融点温度下呈熔融状态排出，熔渣快速通过气化炉底部出渣口流入急冷器，在此被水急冷而成固态炉渣，然后通过灰锁排出。鲁奇公司还进行了“鲁尔-100”气化炉的研究开发，该气化炉将气化压力提升到10MPa（100atm），随着操作压力的提升，氧耗量降低，煤气中甲烷含量提升，以替代天然气。液态排渣气化炉有以下特点：（1）由于液态排渣气化炉的汽氧比远低于固态排渣，因此气化层的反应温度高，碳的转化率增大，煤气中的可燃成分增加，气化效率高。煤气中CO含量较高，有利于生成合成气。（2）水蒸汽耗量大为降低，且配入的水蒸汽仅满足于气化反应，蒸汽分解率高，煤气中的剩余水蒸汽专门少，故而产生的废水远小于固态排渣。（3）气化强度大。由于液态排渣气化煤气中的水蒸汽量专门少，气化单位质量的煤所生成的湿粗煤气体积远小于固态排渣，因而煤气气流流速低，带出物减少，因此在相同带出物条件下，液态排渣气化强度能够有较大提升。（4）液态排渣的氧气消耗较固态排渣要高，生成煤气中的甲烷含量少，不利于生产都市煤气，但有利于生产化工原料气。（5）液态排渣气化炉体材料在高温下的耐磨、耐腐蚀性能要求高。在高温、高压下如何有效地操纵熔渣的排出咨询题是液态排渣的技术关键，尚需进一步研究。三、加压气化反应的物理化学基础1、平稳常数是温度的函数（1）对放热反应，增加温度使转化率降低，即反应向减少生成物的方向移动。因此要增加放热反应的生成物产量，宜在较低温度下进行，但随着温度减少，反应速度会降低。（2）对吸热反应，平稳常数随着温度升高而增加，平稳转化率也增加，即反应向增加生成物的方向移动。因此，吸热反应应当在高温下进行。2、压力对平稳的阻碍尽管平稳常数与压力无关，然而关于反应前后有体积变化的反应，则压力对系统反应有阻碍。（1）反应前后体积不发生变化的反应，压力对反应平稳没有阻碍。（2）反应后体积缩小的反应，系统压力增加，使反应远离平稳点，反应自动向体积缩小方向进行。（3）反应后体积增大的反应，提升压力，不利于反应向增大体积的方向进行。3、浓度对平稳的阻碍在平稳体系内增加反应物的浓度，平稳就会向着减少反应物的浓度方向移动，也确实是向产生生成物的方向移动。在气化过程中，关于C+H2OCO+H2的反应，为了充分利用碳，使反应向生成CO+H2的方向进行，通常采纳过量的水蒸气，并持续从气化炉中将产品煤气引出，这有利于碳的气化。4、气化反应的化学平稳（1）碳与水蒸汽的反应在高温下，碳与水蒸汽的反应要紧为：C+H2OCO+H2-Q1C+2H2OCO2+2H2-Q1这两个反应差不多上强的吸热反应。温度对上述两个反应的阻碍程度不同，在温度较低时，C+2H2O的反应平稳常数比C+H2O的为大，这表明温度较低不利于C+H2OCO+H2的进行。在温度较高时则情形相反。随着温度的增加，有利于提升CO含量和降低CO2含量。（2）碳与二氧化碳的反应碳与二氧化碳的反应也是强的吸热反应，反应所需的吸热更多，这就表明它的平稳常数受温度的阻碍比与水蒸汽反应时更为强烈。尽管在一样的气化炉中并不以二氧化碳作为气化剂，然而在燃烧过程中产生大量二氧化碳，而此二氧化碳的还原反应在气化过程中是一个重要的反应。（3）碳的加氢反应碳加氢直截了当合成甲烷是强的放热反应。因此，为了增加煤气中的甲烷含量，提升煤气的热值，宜采纳较高的气化压力和较低的温度。反之，为了制取合成原料气，应降低甲烷的含量，则能够采纳较低的气化压力、较高的反应温度。（4）甲烷化反应在加压气化过程中，除了煤干馏、碳加氢产生甲烷外，CO与CO2的甲烷化反应以及碳与水蒸汽直截了当生成甲烷的反应差不多上产生甲烷的重要反应。一氧化碳或二氧化碳的甲烷化反应尽管差不多上均相反应，但由于它们需要有4个或5个分子的相互作用，一样都要在有催化剂的条件下才能进行，而煤中灰分的某些组分，对甲烷的生成起了催化作用。为了使这两个反应向生成CH4的方向进行，必须没有炭沉积在催化剂的表面。通常在系统中添加足够量的蒸汽，进行CO+H2OCO2+H2反应，以保持高的H2和CO2的活性，如此能够幸免碳的沉积。（5）一氧化碳变换反应在气化炉中，最后出气化炉的煤气组成必定由CO+H2OCO2+H2反应操纵。该反应应称为一氧化碳变换反应或称水煤气平稳反应。5、气化反应平稳混合物组成运算对实际的气化过程来讲，化学平稳只表示能够前进的、然而不能达到的目的。也确实是讲，它是化学反应的极限状态。按照平稳常数，可用于运算平稳转化率和平稳组成。例1：运算压力为0.1、1、3.4Mpa，温度为800、1000、1500K时，C+H2OCO+H2反应水蒸汽的平稳转化率。解：设为转化的蒸汽摩尔数，以1mol蒸汽为基准，压力为。由表查得，平稳常数=0.04406，=2.6170，=608.1。当达到平稳时，H2O（蒸汽）=（1-）mol，CO=mol，H2=mol总气相体积mol则，，因此以不同条件的总压力及值代入，可求得蒸汽转化率。例2：运算800、1000K，0.1、1、3.4Mpa时，C+2H2→CH4反应，H2的平稳转化率。解：设H2的摩尔转化率为，并以2molH2为运算基础，其部分转化率为，总压为。在平稳时，H2=mol，CH4=mol气相总体积mol，因此；将不同的值与总压力代入，当转化率为时得到结果；运算结果证明了提升压力有利于CH4的合成反应。但如果再成倍提升压力（如由3.4提升到6.8Mpa），甲烷的浓度仅稍有提升，而设备、操作、修理费用却增加专门多，如此在经济上并不合算。因此，一样的加压气化常选用（2.0～3.5）MPa的压力。同时看到，在温度低时有利于该反应的进行。四、加压气化过程及反应1、干燥湿煤（操作燃料）加入气化炉后，由于煤与热气流之间的热交换，煤中的水分蒸发。湿煤干煤+H2O2、干馏当干煤的温度进一步提升，从煤中逸出挥发物。在干馏时期进行着煤的热分解反应。热分解反应是所有气化工艺共同的差不多反应之一。干煤煤气（CO2、CO、H2、CH4、H2O、NH3、H2S）+焦油（液体）+焦3、气化经干馏后得到的焦与气流中的H2O、CO2、H2反应，生成可燃性气体。（1）碳与水蒸汽的反应在一定温度下，碳与水蒸汽之间发生下列反应：C+H2OCO+H2吸热C+2H2OCO2+2H2吸热这是制造水煤气的要紧反应，前一式子称为水煤气反应。（2）碳与二氧化碳的反应在气化时期进行的第二个重要反应为发生炉煤气反应，即碳与二氧化碳的反应。C+CO22CO吸热这是专门强烈的吸热反应，必须在高温条件下才能进行的反应。（3）甲烷生成反应煤气中的甲烷，一部分来自煤中挥发物的热分解，另一部分则是气化炉内的碳与煤气中的氢反应、气体产物之间的反应结果。C+2H22CH4放热CO+3H22CH4+2H2O放热2CO+2H2CH4+CO2放热CO2+4H2CH4+2H2O放热这些生成甲烷的反应，差不多上放热反应。（4）变换反应CO+H2OCO2+H2该反应称为一氧化碳变换反应，或称水煤气平稳反应，该反应为一可逆反应。它是气化时期生成的CO与水蒸汽之间的反应。为了制取H2，需要利用这一反应。由于该反应易于达到平稳，通常在气化炉煤气出口温度条件下，反应达到平稳，从而该反应决定了出口煤气的组成。4、燃烧经气化后残留的焦与气化剂中的氧进行燃烧。由于碳与水蒸汽、二氧化碳之间的反应差不多上强烈的吸热反应，因此气化炉内必须经常保持专门高的温度。为了提供必要的热量，通常采纳煤的部分燃烧。ζ焦+O22（ζ-1）CO+（2-ζ）CO2+灰其中，ζ是统计常数，取决于燃烧产物中CO与CO2之比例，其范畴在1～2之间。五、煤的性质对加压气化的阻碍1、煤种对煤气组分和产率的阻碍（1）煤气组分煤种不同，经加压气化后生成的煤气质量是不一样的，随着煤碳化度的加深，煤的挥发份减少。挥发份越高的煤，干馏组分在煤气中占的比例越大。在不同压力下，煤种与净煤气发热值Q的关系如图4-3-4所示。图1-1煤种与净煤气热值的关系图1-2粗煤气组成与气化原料的关系图1-3比例图表要使用可更换数据图表，要清晰形式可变换。由于干馏气中的甲烷比气化段生成的甲烷量要大，因此在相同气化压力下，越年轻的煤种，气化后煤气中的甲烷含量越高，煤气的热值越高。由图4-3-4可看出，用加压气化法制取都市煤气时，劣质的褐煤或弱黏结烟煤作为气化原料佳。此外，年轻煤种的半焦活性高，气化层的反应温度较低，如此有利于甲烷的生成。因此，煤种越年轻，产品煤气中的CH4和CO2呈上升趋势，CO呈下降趋势，这些煤种以挥发分表示时，粗煤气组成与气化原料的关系如图4-3-5所示。⑵煤气产率煤气的产率与煤中的碳的转化方向有关，煤中挥发分越高，转化为焦油的有机物就越多，转入到焦油中的碳越多，进入真正气化区生成煤气的碳量减少，煤气生产率就下降。煤中挥发分与煤气产率、干馏气量之间的关系如图4-3-6所示。2、煤种对各项消耗指标的阻碍随着煤的变质程度加深，也确实是碳化度加深，煤中C/H比则加大，煤气化转化成煤气的过程，是一个缩小C/H比的过程。在煤的气化过程中，要紧通过入炉水蒸气与酷热的碳进行反应产生氢：C+H2OCO+H2-QC+2H2OCO2+2H2-Q在炉内燃烧层碳和氧的反应给上述反应提供了热量。因此，随着煤的变质程度加深，气化所用的水蒸气，氧气量也相应增加。另外，由于年轻煤活性好，挥发分高，有利于CH4的生成，如此就降低了氧气耗量。3、煤种对其他副产品的特性和产率的阻碍（1）硫化物煤中的硫化物在加压气化时，一部分以硫化氢和各种有机硫形式进入煤气中。煤中的硫含量，要紧取决于原料煤中的硫含量。硫含量高的煤，气化生成的煤气中硫含量就高。一样煤气中的硫化物总量占原料煤硫化物总量的70%～80%。（2）氨煤气中的氨的产生与原料煤的性质、操作条件及气化剂中的氮含量有关。在通常操作条件下，煤中的氮约有50%～60%转化为氨，气化剂中也约有10%的氮转化为氨，气化温度越高，煤气中氨含量就越高。因此煤气中的氨含量与原料煤中的氮含量成正比关系。（3）焦油和轻油原料煤的性质是阻碍焦油产率的要紧因素。一样是变质程度浅的褐煤比变质程度较深的气煤和长焰煤的焦油产率大，而变质程度更深的烟煤和无烟煤其焦油产率更低。加压气化焦油比重较轻，烷烃，烯烃含量高，酚类含量高，沥青质少。加压气化焦油的性质与低温干馏焦油的性质相近，这是因为气化炉内干馏段的温度与低温干馏的温度差不多相同，一样为600℃左右，因此它们的组成、性质也差不多相同。煤种不同，所产焦油的性质也不同，一样随着煤的变质程度增加，其焦油中的酸性油含量降低，沥青质增加，焦油的比重增大。①随着气化用煤的活性减少，气化炉的生产能力明显降低，投煤量减少；②煤的变质程度越深，气化后生成的煤气产率越大；③随着煤的活性减小，气化所耗用的氧气量增加；④水蒸气的消耗要紧随氧气用量增加而增加，以便使碳—氧燃烧反应所放出的热量与水蒸气—碳气化反应所吸取的热量相平稳，此外，为了幸免灰渣熔融，还要求水蒸气过量。①高活性的煤制得的煤气中甲烷含量较高。②随着煤变质程度的提升，气化炉的煤气出口温度提升，气化炉夹套的水蒸气产量也有所增加，热效率将随着煤的品位的提升而下降。4、煤的理化性质对加压气化的阻碍（1）煤的粒度对加压气化的阻碍在加压气化过程中，煤的粒度对气化炉的运行负荷、煤气和焦油的产率以及各项消耗指标阻碍专门大。煤的粒度越小，其比表面积越大，在动力学操纵区的吸附和扩散速度加快，有利气化反应的进行。煤粒的大小也阻碍着煤预备时期的加热速度，专门明显粒度越大，传热速度越慢，煤粒内部与外表面之间的温差也大，使颗粒内焦油蒸汽扩散阻力和停留时刻延长，焦油的热分解增加。煤粒的大小也对气化炉的生产能力阻碍专门大，与常压气化相比，加压气化过程中气体的流速减慢，相同粒度情形下煤的带出物减少，故而可提升气流线速度，使气化炉的生产能力提升，但粒度过小将会造成气化炉床层阻力加大，煤气带出物增加，如此就限制了气化炉的生产能力。气化炉床层阻力随着生产能力的提升或煤粒度的减小而增加，提升操作压力，使气流速度降低，则床层阻力就会变小。另外，煤的粒度越小，水蒸气和氧气的消耗量增加，煤耗也会增加。通常2mm以下的煤粉每增加1.5%，氧气和水蒸气的消耗将提升5%。综上所述，煤的粒度大小对加压气化的阻碍较大。煤粒过小，还会造成气化炉加料时产生偏析现象，即颗粒大的煤落向炉膛，而较小的颗粒和粉末落到床层中间，如此气化炉横断面上的阻力将不平均，易造成燃料床层偏斜或烧穿。严峻阻碍气化炉的运行安全。但煤粒过大又易造成加煤系统堵塞和架桥，灰中残碳也会升高。φ3.8m加压气化炉一样入炉要求煤粒度分布粒度范畴/mm占入炉煤比例/%粒度范畴/mm占入炉煤比例/%标准范畴范畴标准0～55～66～132.59.752.6＜59～1150～5513～2525～5050～10017.515.22.515～2015～20＜5（2）原料煤中水分对气化过程的阻碍煤中所含的水分随煤变质程度的加深而减少，水分较多的煤，挥发分往往较高，则进入气化层的半焦气孔率也大，因而使反应速度加快，生成的煤气质量较好。另外在气化一定的煤种时，其焦油和水分存在着一定的关系，水分太低，会使焦油产率下降。由于加压气化炉的生产能力较高，煤在炉内干燥、干馏层的加热速度专门快，一样在20～40℃/min之间，因此对一些热稳固性差的煤，为防止热裂，要求煤中含有一定的水分，但煤中水分过高又会给气化过程带来不良阻碍。①水分过高，增加了干燥所需热量，从而增加了氧气消耗，如图4-3-8所示，降低了气化效率。②水分过高，煤处于潮湿状态，易形成煤粉黏结和堵塞筛分，使入炉粉煤量增加。（3）煤中灰分及灰熔点对气化过程的阻碍①随着煤中灰分的增加，灰渣中的残碳总量增大，燃料的缺失增加。另外灰分增大后，带出的显热增加，从而使气化过程的热缺失增大，热效率降低。②随着煤中灰分的增加，加压气化的各项消耗指标，如氧气消耗、水蒸气消耗、原料煤消耗等指标上升，而煤气产率下降。当灰熔点降低时，在气化炉氧化层易形成灰渣熔融，即通常所讲的灰结渣。结成的渣块导致床层透气性差，造成气化剂分布不均，致使工况恶化，气化床层紊乱，煤气成分大幅波动，严峻时将导致恶性事故的发生。另外，灰结渣易将未反应的碳包裹，使碳未完全反应即被带出炉外，使灰渣中含碳量增加，燃料缺失增加。为了坚持氧化层反应温度低于灰熔点，就需要增加入炉气化剂中的水蒸气量，从而增加了水蒸气的消耗。相反，关于灰熔点较高的煤，即使活性较差，亦可提升氧化层温度，从而提升了煤的反应性能，汽氧比降低，降低了水蒸气消耗，并使气化强度得到提升，故煤中灰分的灰熔点越高，对加压气化过程越有利。（4）煤的粘结性对气化过程的阻碍煤的粘结性是指煤在高温干馏时的粘结性能。粘结性煤在气化炉内进入干馏层时会产生胶质体，这种胶质体粘结较高，它将较小的煤块粘结成大块，其机理与炼焦过程相同，这就使得干馏层的透气性变差，从而导致床层气流分布不均和阻碍料层的下移，使气化过程恶化。（5）煤的机械强度和热稳固性的阻碍煤的机械强度是指煤的抗碎能力。易破裂的煤在筛分后的传送及气化炉加煤过程中必定产生专门多煤屑，如此会增加入炉煤的粉煤含量，使煤气带出物增加。煤的热稳固性是指煤在经受高温顺温度急剧变化时的粉碎程度。热稳固性差的煤在气化炉内容易粉化，给气化过程带来不利阻碍。另一方面由于热稳固性差，气化时煤块破裂却增加了反应表面积，从而增加了气化反应速度，提升了气化强度。（6）煤的化学活性的阻碍煤的化学活性是指煤同气化剂反应时的活性，也确实是指碳与氧气，二氧化碳或水蒸气相互作用时的反应速度。煤种不同，其反应活性是不同的。一样煤的碳化程度越浅，焦炭质的气孔率越大，即其内表面积越大，反应性越高。煤的反应活性越高，则发生反应的起始反应温度越低，气化温度也越低，有利于甲烷生成反应的进行，煤气热值相应提升。放热的甲烷反应又促进其他气化反应的进行，为气化层提供了部分热量，降低了氧气的消耗。在气化温度相同时，煤的反应活性越高，则气化反应速度越快，反应接近平稳的时刻越短。因此，反应活性高的煤种气化炉的生产能力较大，与反应活性差的煤相比，有时竟差40%～50%。煤的反应活性对气化过程的阻碍在温度较低时较大，当温度升高时，温度对反应速度的阻碍明显加大，这时相对降低了反应活性的阻碍程度。六、生产操作条件的阻碍1、压力对煤气组成的阻碍提升气化压力，有助于下列诸反应的进行C+2H2CH4-84.3KJ/molCO+3H2CH4+H2O-219.3KJ/molCO2+4H2CH4+2H2O-162.8KJ/mol2CO+2H2CH4+CO2-247.3KJ/mol提升气化压力，不利于下列诸反应的进行2H2O2H2+O2C+H2O2H2+COC+2H2O2H2+CO2随着气化压力的提升，CO2和CH4含量增加，而CO和H2含量减少，气体的总体积减小，煤气产率出现下降趋势，净化后的煤气发热值亦随压力的提升而增加。2、压力对煤气产率的阻碍随着压力升高，煤气产率下降。煤气产率随压力升高而下降是由于生成气中甲烷量增多，从而使煤气总体积减少。3、压力对氧气和水蒸汽消耗量的阻碍在气化过程中，甲烷生成的反应为放热反应，随着压力升高，生成甲烷反应速度加快，反应开释出的热量增加，这些反应热可为水蒸汽分解、二氧化碳还原等吸热反应提供热源，因此甲烷生成的放热反应即成为气化炉内除碳燃烧反应以外的第二热源，从而减少了碳燃烧反应中氧的消耗，故随气化压力提升，氧气的消耗量减少。随着气化压力升高，水蒸气消耗量增加。因压力升高，生成甲烷所耗氢量增加，则气化系统需要水蒸气分解的绝对量增加，而压力增高却使水蒸气分解反应向左进行的速度增大，即水蒸气分解率降低。由于水蒸气分解率下降，使加压气化的热效率有所降低。4、压力对气化炉生产能力的阻碍气化炉的生产能力取决于气化反应的化学反应速度和气固相的扩散速度。随着气化压力的提升，既加快了气化反应进行的速度，又增加了气—固反应接触的时刻（气流在炉内的停留时刻长），从而强化了生产。在加压情形下，同样的温度条件，能够获得较大的生成甲烷的反应速度。因而在相同温度下加压气化的化学反应速度比常压快，对提升气化炉的生产能力有利。炉内气流速度的提升，对提升生产能力亦是重要的措施。气化温度相同，在压力P下操作的气化炉内的气流仅为常压气化气流速度的1/P。由此可见，在不增大飞灰的前提下，加压气化的气流速度能够大大提升。按照运算，加压气化炉的生产能力比常压气化大约高出根号P倍。5、气化层温度与气化剂温度对煤气生产的阻碍气化层温度降低，有利于放热反应的进行，也确实是有利于甲烷的生成反应，使煤气热值提升，但温度降低太多，如在650～700℃时，不管是甲烷生成反应或其他气化反应的反应速度都专门缓慢，也会使灰中残余碳量增加，增大了原料缺失。同时低温还会使灰变细，增大了床层阻力，降低了气化炉的生产负荷。气化层温度的选择取决于煤的熔化特性，按照灰熔点来确定气化层温度，此温度对气化反应速度及平稳常数有专门大的阻碍，同时还阻碍到煤气的组成，在实际操作中，气化层温度在专门大程度上取决于水蒸汽和氧气消耗量，随着温度的提升，CO2、CH4、H2O诸气体组分的形成量明显下降，CO、H2的量增加。温度的提升，能够加快反应速度。气化剂温度是指气化剂入炉前的温度，提升气化剂温度能够减少用于预热气化剂的热量消耗，从而减少氧气消耗量，较高的气化剂温度有利于碳的燃烧反应的进行，使氧的利用率提升。一样在气化剂温度较低时，则带进炉内的显热相应减少，为了保持炉中正常气化温度和反应热平稳，应适当提升气化剂中的氧含量，增加一些碳的燃烧热。因此，随着气化剂温度降低，亦应降低汽氧比，随着气化剂温度的提升，水蒸汽的消耗量略为上升，而分解率下降，这是由于在较高的气化剂温度下，2C+O2=2CO2和CO2+C=2CO反应能力加大，使粗煤气中CO2和CH4的含量略有降低，因而煤气产率获得增加。水蒸汽的过热度太低，也是不承诺的，一方面由于氧气耗量增加太多而不经济，另一方面可能造成气化炉下灰的困难。气化层温度的降低，将有助于下列诸反应的进行C+2H2CH4-84.3KJ/molCO+3H2CH4+H2O-219.3KJ/molCO2+4H2CH4+2H2O-162.8KJ/mol2CO+2H2CH4+CO2-247.3KJ/mol6、汽氧比的选择汽氧比是指气化过程中，水蒸汽与氧气耗量比，改变汽氧比，实际上是调整与操纵气化过程的温度。碳化程度深的煤，采纳的汽氧比较小，能适当提升气化炉内的温度，以提升生产能力。采纳不同的汽氧比，对煤气生产过程的阻碍要紧有：①在一定的热负荷条件下，水蒸汽的消耗量随汽氧比的增加而增加，氧气的消耗量随汽氧比的增加而相应减少。②随着汽氧比的提升，水蒸汽分解率明显降低。③汽氧比的改变对煤气组成的阻碍专门大，随着汽氧比的增加，气化炉内反应温度降低，气化炉内CO+H2OCO2+H2的还原反应增强，使得煤气组成中CO含量减少，CO2、H2含量增加，甲烷的增量在粗煤气的组成中尚不明显，但在脱除CO2后的净煤气组成中相应增加，煤气发热值提升。④汽氧比改变和炉内温度的变化对产品和焦油的性质也有阻碍，提升汽氧比，焦油中碱性组分下降，芳烃组分则明显增加。案例分析（仅为示例，请参照格式补充有关内容）例1：E炉YV910阀杆折，点动YV911煤喷出，险些伤人一、事故时刻：2010年10月21日后夜班二、事故地点：造气分厂造气车间七楼E炉三、事故通过：21日凌晨0:40分，造气车间E炉煤锁上锥阀YV910显现故障信号，当班人员王英民赶忙通知当班班长刘志峰去现场确认阀位，告知开关都到位，点动后充压，但压力不涨，通知车间主任及分厂领导，经现场确认YV910故障，摘完L406射源后，检修人员拆料筐手孔，由于汽大，无法看清阀的情形也无法处理，又将手孔带上，请示停车泄压后处理，四点多钟通过YV914放空管泄压的气化炉压力差不多泄净了，检修工再次拆开手孔，仍有气，车间主任让中控打开YV911将煤加到气化炉以后，重新点动YV911，然后再进行处理，现在，从料筐手孔窜出气流夹带煤块，将七楼东侧的玻璃打碎。四、事故缘故：（一）要紧缘故：①炉内没有排料，煤锁有煤，虽无压，但专门热，点动煤锁下锥阀YV911时，强烈的热气流夹带粉煤从手孔窜出；②手孔没有及时用螺丝拧紧。（二）间接缘故：①判定不准，如果直截了当判定出阀头掉了，就不必拆手孔；②体会不足，炉内没有排料，尽管无压了，但专门热，手孔开着的时候，不应点动煤锁下锥阀YV911；③为了抢进度，对风险评估不够。五、防范措施车间开展一次安全学习大讨论，加大对作业现场的风险评估；加大学习，提升安全意识，真正做到“四懂三会”；坚决按照检修规程作业，不要为了抢进度，抢时刻，违章作业。六、事故教训：此次事故暴露出我们的安全意识不强，风险评估的能力不足，判定故障的水平欠缺，期望大伙儿在以后的工作中，要认真学习，加大防范，提升自己的业务水平和安全水平，举一反三、警钟长鸣。此次幸好没有造成人员损害，一旦造成事故，后果将极其严峻。期望大伙儿引以为戒，确保生产和检修的绝对安全。七、安全红线：严格按照检修规程左右，杜绝违章作业。分享与讨论（作业）：（仅为示例，请参照格式补充有关内容）（1）煤锁就地检查哪些内容？①现场压力表功能是否正常；②检查个阀门、锥阀以及闸阀的密封性；③检查各阀门、锥阀和闸阀液压缸的活塞杆和密封圈的密封性，检查填料密封函，阀门法兰密封性；④阀门的正确位置（2）操纵室监测内容有哪些？①P216指示功能是否正常指示功能是否正常，角阀、锥阀、插板阀以及料位显示功能是否正常；②监测加煤过程是否正常；③液压油压力P2201；④润滑泵NBA975、NBA976每小时2分钟；⑤加煤筐吹扫氮气F001是否正常；⑥监测煤样灰分仪是否正常（A840-1、A840-2）。（3）煤锁泄压困难缘故？①外表显示故障，指示不准；②蒸汽吹扫阀YV905内漏；③煤锁充压阀YV908内漏④煤锁下锥阀YV911不密封。有关链接（仅为示例，请参照格式补充有关内容）1金仲秋，马真安.工程测量.北京：人民交通出版社，2007

本章小结：1、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

第二章PKM加压气化本章介绍：1、造气分厂PKM加压气化装置概述2、PKM加压气化原理及工艺流程3、各工艺参数的操纵指标

第二章PKM加压气化一、造气分厂PKM加压气化装置中煤龙化化工公司造气分厂造气车间共设有五台PKM加压气化炉，四台为原民主德国制造，一台为太原重型机械厂制造，分两期工程，Ⅰ期安装三台气化炉，Ⅱ期安装两台气化炉，在正常生产负荷下，有一台处于备用状态。每台气化炉单独配有一台洗涤冷却器和一台废热锅炉。二、PKM加压气化PKM加压气化是一种自热式、逆流移动床生产工艺，以依兰长焰煤为原料，在2.8MPa（表压）压力下，900℃～1100℃的温度条件下，用高压蒸汽和氧气为气化剂进行气化，生产粗煤气。生产的煤气经净化，一部分作为都市燃气，另一部分用于甲醇合成的原料气。就单台气化炉而言，粗煤气的能力为35000Nm3/h，当整个装置的负荷增加到120%时，干基粗煤气的总产量可达到138000Nm3/h。粗煤气从气化炉以6954Nm3/h进入洗涤冷却器顶部，在此对含有水蒸汽、焦油和粉尘的粗煤气用热酚水进行洗涤，将粗煤气从出口温度550℃骤冷至约210℃，在规定每标准立方米粗煤气使用1.0Kg洗涤水的情形下，有0.52kg洗涤水被蒸发，有0.48kg洗涤水随粗煤气流经喷嘴，并沉积釜底，产生的酚水焦油按照液位调剂送往回收工段的液态产分离装置。为了回收余热，每台气化炉配置一台废热锅炉，粗煤气的部分热能传递给水，生产饱和蒸汽，在正常操作条件下，按照氧负荷调剂蒸汽压力，在粗煤气产量为35000Nm3/h的情形下，生产0.5～0.55Mpa（表压）蒸汽量约为22000Kg/h，此蒸汽量随压力的升高和负荷的降低而减少，在废热锅炉生成的煤气冷凝液通过液位调剂，通过角阀和利用压差排往酚水站，作为喷冷器的洗涤用水。气化炉需连续加煤和间断排灰，在气化炉生产能力为35000Nm3/h粗煤气情形下，通过煤锁进入气化炉的煤量为27195Kg/h，通过灰锁排出的灰量为7743Kg/h。产品讲明如下：状态介质压力温度产量来源（MPa）℃Ⅰ期Ⅱ期出处去处粗煤气2.7518053395Nm3/h61605Nm3/h气化炉后续工号废热蒸汽0.5-0.5515834478Kg/h39779Kg/h0060总厂管网表2-1产品讲明1、气化原料煤原料煤来自于依兰县达连河煤矿的长焰煤组分分析：水9-重量%灰26-重量%挥发分32-重量%固定碳33-重量%100-重量%元素分析：水9-重量%灰26-重量%C49.98-重量%O10.08-重量%H3.9-重量%N0.78-重量%S0.26-重量%100-重量%膨胀指数—O（不粘结）投料粒度—6.3～50mm（小于6.3mm的粒度低于3%-重量）灰熔点—高于1400℃2、煤气化工艺的模拟条件气化用原料煤由煤锁通过煤分布器进入到气化炉中，并与气化剂逆流流淌，原料由上往下，气化剂由上而下，逐步完成煤炭由固态向气态的转化，随着反应的进行，反应热的放出或吸取，使料层纵向温度分布并不平均，依据料层各区域不同的温度特点，将料层分为以下六层：（1）灰渣层：该层位于料层的最底部。该层中碳差不多耗尽，气化反应已告终止，因而温度急剧下降，在爱护了炉篦不被灼热的碳层烧坏或变形的同时，又使刚入炉的气化剂得到预热，把热量带回反应层中。（2）第一反应层：既氧化区，要紧进行碳的氧化反应，生成大量的二氧化碳和少量的一氧化碳，该层要紧反应均为放热反应，是气化反应的要紧供热层，为了保证工艺热量，大约30%的煤需燃烧掉。（3）第二反应层：该层中氧已全部消耗，水蒸汽开始大量分解，CO2被还原，因此一氧化碳、氢气的量增加，二氧化碳和水蒸汽量逐步减少。该层反应要紧为还原反应，为吸热反应，因而上部料层温度逐步下降。（4）甲烷层：该层进行的要紧反应是碳与氢及一氧化碳和氢之间生成甲烷的反应，生成甲烷速度比氧化层和还原层反应速度小得多，因此，能够通过该层厚度的调整，来调剂煤气中甲烷含量。（5）干馏层：在干馏层干燥的原料煤在300℃和700℃之间，通过净煤气蒸汽混合物进行热分解（热解作用），生成热解水及各种干馏产物，干馏产物不是煤中原有的，而是在高温作用下生成的，从煤的分子结构看，热解过程是煤的差不多结构单元周围的侧链和官能团等，对热不稳固成分持续裂解，形成低分子化合物并挥发出去，其差不多结构单元的缩合芳香核部分对热稳固，互相缩聚形成固体产品（半焦或焦碳），热解过程中，焦油生成的曲线大约从320℃开始，在约430℃时，达到最高值。在焦油生成的同时，温度高于400℃就会产生脂肪族类型的碳氢化合物（如甲烷）和他的链烯烃化合物的同系物。只有在温度欲为420℃时才开始裂解出氢。在含氢的情形下专门是温度和压力专门高时，会明显提升热解时挥发组分的产出率。通过热解作用，原料煤被转化为焦油、煤气和焦碳。（6）干燥层：入炉原料煤在上升热煤气流的对流传热作用下，失去外在水分，并逐步升温，预热温度程度决定与原料煤中的水分。各层间并没有十分明确的界面，气化炉内的反应是十分复杂的，大部分反应相互交溶在一起，因此只能视其要紧反应或特性进行分层。3、气化反应的热力学气化热立学要紧研究气化过程进行的方向和限度，以解决在某种操纵条件下气化反应的可能性咨询题。由于煤是一种复杂的化合物，在加热过程中又发生热分解，其热力学性质较难测定，文献上的数据也不一致。气化过程的要紧反应，既碳与水发生的异相反应，是强烈的吸热反应。（1）碳的氧化反应：C+O2CO2+393.8KJ/mol（2）碳的不完全氧化反应：2C+O22CO+221.1KJ/mol（3）二氧化碳还原反应：C+CO22CO-221.1KJ/mol（4）水蒸汽分解：C+H2OH2+CO-131.5KJ/mol（5）水蒸汽分解反应：C+2H2O2H2+CO2-90.0KJ/mol（6）一氧化碳变换反应：CO+H2OCO2+H2+41KJ/mol（7）异相甲烷化反应：C+2H2CH4+74.9KJ/mol（8）均相甲烷化反应：CO+3H2CH4+H2O+206.4KJ/mol（9）均相甲烷化反应：2CO+3H2CH4+CO2+247.4KJ/mol（10）均相甲烷化反应：CO2+4H2CH4+2H2O+165.4KJ/mol注：“+”表示为放热反应，“-”为吸热反应气化的目的产品是燃料气或化工原料气，其有萧成分是：CO、H2、CH4。可见反应（3）、（4）是生产可燃性气体的要紧反应。因此要求气化过程中，该反应能顺利进行，反应（6）可把CO变换为H2，故该反应在生产原料气时，可用于调整原料气中CO和H2的比例，在生产都市煤气时，可用于降低CO的含量，反应（7）是生成甲烷的要紧反应，该反应的进行，有利于煤气热值的提升。反应（1）、（2）为放热反应，作为内部热源，提供工艺过程所需的热量，使气化过程坚持在高温下进行。（3）、（4）是强烈的吸热反应，其热量的来源由式（1）、（2）供给，（6）、（7）是放热反应，气化过程中这两个反应的进行，有利于热量的平稳，可节约消耗于燃烧反应的碳量，以（8）为主的甲烷化反应均为强放热反应。按照负荷最低定律，用水蒸汽气化原料煤时，会有以下结果，随着温度的提升，CO2、CH4、H2O诸气体组分的形成量明显下降，CO、H2的量增加。随着压力的提升，CH4比重增大，而H2和CO的形成量下降，CO2略有增加。因为各个反应过程是相互抑制的，仅通过热力学来调剂各个反应过程的平稳是不可能的。另一方面，异相的水煤气反应是灰中的铁和硷金属催化的。各种变量关于平稳组成的阻碍，定性表示于下表中，表中的箭头（↑）表示增加；箭头朝下（↓）表示减少；箭头符号为（↘）表示初始时增加，经历一最大值后减少。摩尔分率温度↑压力↗YCO↑↓YCO2↘↓YH2O（g）↓↑YH2↑↓YCH4↓↑4、气化反应动力学气化动力学要紧揭示气化进行的速度和反应机理，用以确定各个气化反应的反应速度，以及温度等各因素对反应速度的阻碍，从而获得最适宜的反应条件，使反应按我们期望的速度进行。温度的提升，能够加快反应速度。在气化过程中，对作为主反应的水蒸汽分解反应来讲，蒸汽分解的速度与燃料特性具有专门大的关系，温度在800℃以下时，化学转化的速度要紧取决于化学反应的速度，现在速度大大低于气体在焦碳孔隙或四周物质传递过程，而在现在，温度的提升，会使化学反应的速度提升专门快。活性高的煤，化学反应速度大。因此采纳火性高的煤，能够在较低的温度下达到较大的化学反应速度。当温度大于1000℃时，随着温度的提升，化学反应速度和孔隙扩散的速率都专门快，现在化学转化速率决定与物质传递的速度，煤的本身特性对反应速度就不再发生阻碍。对反应过程来讲，焦碳的粒度是专门重要的，由于反应过程需要热传递和物质传递，因此表买内反应速度与比表面积大小有关，固体的粒度越大，所需要的反应时刻越长。随着温度的提升，气体在焦碳的孔隙内的扩散和化学反应速度对化学转化的速度都有阻碍，当达到一定温度时，孔隙扩散和化学反应的速度都专门快，现在，化学转化取决于物质传递的速度，煤的本身特性对化学转化速度就不再发生阻碍，温度对总的反应速度阻碍也专门小。5、灰的阻碍灰床的厚度，是一个生产操作操纵值。一样操纵在500mm左右，以保证气化炉的炉篦不被灼热的碳烧坏或变形。PKM加压气化工艺原则上对原料的灰分无严格要求，因为在压力气化炉内，气化剂的浓度比较高，即使煤粒的外表包裹着较厚的灰层，气化剂的浓度比较高，即使煤粒的外表包裹着较厚的灰层，气化剂有有能力透过灰层与内部的煤核作用，而且，在压力下气体的实际流速较低，气固接触的时刻较长，这对气化剂的扩散和反应均较有利。但原料煤的灰分高，气化的各项技术经济指标变差，如氧耗，汽耗随灰分增加而增加，煤气产率降低，煤气质量变坏。6、灰熔点灰熔点是阻碍气化操作的汽氧比和气化强度的关键因素，汽氧比的确定，取决于灰组分的熔融特性，灰熔点越高，对加压气化越有利。煤灰的熔融性要紧取决于煤灰化学组成，此外，煤灰的结渣情形还与煤中灰分含量有关，煤灰中AL2O3含量高，而FE2O2含量高，其灰熔点一样较低，而CaO、K2O、MgO、Na2O碱性氧化物含量越高，则煤灰熔点越低。依兰煤的灰分如下：SiO252.1(重量%)Fe2o34.75(重量%)MgO0.95(重量%)Al2O336.75(重量%)CaO1.25(重量%)SO20.40(重量%)灰熔特性可分为—软化温度（A）（软化点）—熔化温度（B）（熔点）—液化温度（C）（流化点）下述值分别是在氧化气氛和还原气氛中确定的。依兰煤气化的灰熔特性：氧化气氛：tA>1450；tB>1450(℃)；tC>1450。还原气氛：tA=1400；tB>1450(℃)；tC>14507、灰的外观煤灰来自于煤中矿物质，在气化过程中可按照温度分为以下状态：<950℃灰构架；950℃～1400℃烧结；>1400℃渣温度低于950℃时，煤的颗粒在整个容积内受到气化剂的作用。在此过程中，有机物被析出，而薄的，富灰的煤粒表层作为灰构架保留了下来，在机械应力下，颗粒会被粉碎成专门细的粉煤。在温度范畴为950℃和1400℃之间时，按照部分区域的组成情形，灰开始软化，颗粒烧结成块并和其它的灰分聚结。当温度高于1400℃时，全部矿物质有可能变为流体和溶渣。要紧操作条件三、PKM加压气化参数操纵1、气化压力在PKM加压气化过程中，生产操作压力是气化工艺过程中的一个重要操纵参数。气化压力对煤气组成，蒸汽消耗量，氧气消耗量，气化炉生产能力以及煤气生产率都有不同程度的阻碍。随着气化压力的提升，CH4和CO2含量增加，而H2和CO含量减少，压力的提升既加快了气化反应进行的速度，又增加了气-固反应接触的时刻（气流在炉内的停留时刻长），从而强化了生产能力。随着气化压力的提升，甲烷生成量增多，放出大量的热，从而使氧气的消耗量减少，水蒸汽消耗量增加，水蒸汽分解率降低。随着气化压力的提升，使得甲烷的生成量增加，气体的总体积减小，煤气产率出现下降趋势。加压气化的压力，通常应使生产的煤气热值符合都市煤气要求并达到脱CO2所需净化压力。煤种不同，气化压力不一样，随着煤的碳化程度的加深，要求相应的气化压力升高。2、气化层温度和气化剂温度。气化温度对气化过程的热力学和动力学均产生决定性阻碍，生产证明提升操作温度是强化生产的最重要手段，可减少投资，降低成本。阻碍燃料层温度的因素专门多，其中最要紧的是通入炉中气化剂的组成，由于燃烧反应放出大量热量，而还原反应需吸取热量，因此，气化剂的汽氧比下降，会使燃料层的温度上升，因此最适宜的气化温度的选择，要紧是按照原料煤的灰熔点和灰性能来决定的，气化层温度必须低于灰的熔融温度。通常在生产都市煤气时，当原料为褐煤，操作温度在950～1050℃左右最佳。生成合成燃料气时，能够提升到1150℃，温度再高，将带来一系列不良后果，增大出口煤气显热缺失，使灰分发生软化，熔融而成高粘度的液态或半液态物质。入炉气化剂温度的高低关系到气化剂带入炉内的显热的大小，为保证炉内正常的气化温度和化学热平稳，当入炉气化剂温度低时应降低汽氧比。入炉气化剂温度对煤气生产的各项指标均有阻碍，气化剂温度升高时，氧耗下降，但汽耗略有上升，水蒸汽分解率也有所下降，因此在选择气化剂过热温度时，应权衡氧耗，汽耗及水蒸汽过热费用等多种因素，综合考虑，以求最佳的经济成效。3、汽氧比的选择加压气化煤气生产中，汽氧比是一个重要操作条件，改变汽氧比的过程，实际是调整和操纵气化温度的过程。当汽氧比低时，气化层温度就高，为操纵氧化层的最高温度，在固态排渣气化炉中，第一应保证在灰不熔融成渣的基础上，坚持足够高的温度，以保证煤完全气化。在一定的气化程度和不同煤气组成要求的条件下，同一种煤，汽氧比有一个变动范畴，每一种气化用原料煤，其汽氧比值的变动范畴不同。通常，变质程度深的煤，采纳小的汽氧比，能适当提升气化炉内的温度，以提升生产能力。采纳不同的汽氧比，对煤气生产过程的阻碍要紧有：（1）在一定的热负荷条件下，水蒸汽的消耗量随汽氧比的增加而增加；氧气的消耗量随汽氧比增加而相对减少。（2）随汽氧比的升高，水蒸汽的分解明显降低。（3）汽氧比的改变对煤气组成的阻碍专门大。（4）汽氧比改变和炉内温度的变化应付产品的产率和性质也有阻碍。4、气化原料和气化剂的要求。通过原料煤热分解，在气化炉内上升的煤气流将软化的挥发分吸取，并作为混合气体离开气化炉之后，在热解后剩余的焦碳孔隙内发生异相气化反应，煤的粒度小，反应物质交换和热传递的提升就会越快。然而气化原料的粒度范畴，不仅有上限的限制，细粒会提升粉尘的带出量，从而导致热效率降低。粗粒在有效的工作时刻内，不能被干燥和脱气，这种情形会引起气化过程的叠加，引起粗煤气产量下降，而CO2和水蒸汽含量则增加。在原料煤的粒度范畴为6.3～50mm（细粒小于6.3mm低于3%）的情形下，气化炉的粗煤气产量可达35000Nm3/h。关于气化炉内反应区的形成来讲，第一必须保证物料平均移动这一条件，灰渣的排出方式和气化剂组合及供给形式起着决定性作用。旋转炉篦的设计能够使气化炉内固体物料平均地由上到下移动。气化剂混合物通过气化炉截面的平均分布同时决定着固体物料的平均移动。加入气化炉中煤的颗粒的组成的平均性，也是专门重要的，能够保证物料机械结构的均一性，原料颗粒的大小不均一，在物料流过程中容易引起堆料结构发生全然变化，显现沟状流淌，PKM炉要求最大与最小粒度之比为5，低负荷生产时，能够放宽到8。案例分析例1：E炉YV910阀杆折，点动YV911煤喷出，险些伤人一、事故时刻：2010年10月21日后夜班二、事故地点：造气分厂造气车间七楼E炉三、事故通过：21日凌晨0:40分，造气车间E炉煤锁上锥阀YV910显现故障信号，当班人员王英民赶忙通知当班班长刘志峰去现场确认阀位，告知开关都到位，点动后充压，但压力不涨，通知车间主任及分厂领导，经现场确认YV910故障，摘完L406射源后，检修人员拆料筐手孔，由于汽大，无法看清阀的情形也无法处理，又将手孔带上，请示停车泄压后处理，四点多钟通过YV914放空管泄压的气化炉压力差不多泄净了，检修工再次拆开手孔，仍有气，车间主任让中控打开YV911将煤加到气化炉以后，重新点动YV911，然后再进行处理，现在，从料筐手孔窜出气流夹带煤块，将七楼东侧的玻璃打碎。四、事故缘故：（一）要紧缘故：①炉内没有排料，煤锁有煤，虽无压，但专门热，点动煤锁下锥阀YV911时，强烈的热气流夹带粉煤从手孔窜出；②手孔没有及时用螺丝拧紧。（二）间接缘故：①判定不准，如果直截了当判定出阀头掉了，就不必拆手孔；②体会不足，炉内没有排料，尽管无压了，但专门热，手孔开着的时候，不应点动煤锁下锥阀YV911；③为了抢进度，对风险评估不够。五、防范措施车间开展一次安全学习大讨论，加大对作业现场的风险评估；加大学习，提升安全意识，真正做到“四懂三会”；坚决按照检修规程作业，不要为了抢进度，抢时刻，违章作业。六、事故教训：此次事故暴露出我们的安全意识不强，风险评估的能力不足，判定故障的水平欠缺，期望大伙儿在以后的工作中，要认真学习，加大防范，提升自己的业务水平和安全水平，举一反三、警钟长鸣。此次幸好没有造成人员损害，一旦造成事故，后果将极其严峻。期望大伙儿引以为戒，确保生产和检修的绝对安全。七、安全红线：严格按照检修规程左右，杜绝违章作业。分享与讨论（作业）：（1）煤锁就地检查哪些内容？①现场压力表功能是否正常；②检查个阀门、锥阀以及闸阀的密封性；③检查各阀门、锥阀和闸阀液压缸的活塞杆和密封圈的密封性，检查填料密封函，阀门法兰密封性；④阀门的正确位置（2）操纵室监测内容有哪些？①P216指示功能是否正常指示功能是否正常，角阀、锥阀、插板阀以及料位显示功能是否正常；②监测加煤过程是否正常；③液压油压力P2201；④润滑泵NBA975、NBA976每小时2分钟；⑤加煤筐吹扫氮气F001是否正常；⑥监测煤样灰分仪是否正常（A840-1、A840-2）。（3）煤锁泄压困难缘故？①外表显示故障，指示不准；②蒸汽吹扫阀YV905内漏；③煤锁充压阀YV908内漏④煤锁下锥阀YV911不密封。有关链接1金仲秋，马真安.工程测量.北京：人民交通出版社，2007本章小结：1、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

第三章PKM加压气化炉的构造及附属设备本章介绍：1、PKM加压气化炉的构造2、PKM加压气化炉附属设备3、历年来发送的事故案例

第三章PKM加压气化炉的构造及附属设备PKM加压气化炉由煤锁、炉体、炉篦和排灰系统等组成。一、煤锁（1）加煤操作来自煤斗的硬煤通过打开的液压插板阀YV909和锥阀YV910进入泄压后的煤锁0030中，为防止锥阀YV910漏出粗煤气进入煤斗，同时防止加煤过程中空气进入煤锁0030，用N2连续吹扫位于煤斗和煤锁之间的加煤筐，从加煤筐出来携带粉尘的N2进入旋风除尘器0250以分离出粉尘，然后排入大气，管线置换或吹扫使用的是低压蒸汽，为了防止旋风除尘器0250下部的冷凝管线堵塞，旋风分离器0250上部的冲洗水必须打开。煤锁的锥阀是通过液压操纵的，煤锁中的料位，通过辐射测量仪进行指示。气化炉的加煤方式有三种：运算机自动、操纵室模拟手动、现场手动。操作方式相互是联锁的。当煤锁加煤至L406显现后插板阀YV909自动关闭，然后关闭煤锁上锥阀YV910，打开YV908，用来自废热锅炉0060之后的粗煤气对煤锁进行部分充压，在压力试验成功之后，用粗煤气连续充压至气化炉操作压力打开煤锁下锥阀YV911，煤进入气化炉，气化炉满料位状态，随着煤的气化和旋转炉篦的转动，煤锁中的煤料位逐步降低。当煤锁0030中达到第二最低料位L408显现后，打开蒸汽吹扫阀YV905；煤锁煤气通过高压蒸汽压入气化炉0010内，蒸汽吹扫阀YV905只有在煤锁下锥阀YV911差不多开启之后，才可打开（联锁），蒸汽吹扫120秒后，关闭蒸汽吹扫阀YV905和煤锁下锥阀YV911。这时，煤锁通过液压角阀YV907向煤锁气洗涤器0270部分泄压，当压力试验成功后，连续进行泄压至常压，然后打开煤锁上锥阀YV910，再打开煤锁插板阀YV909。如果试验失败，煤锁0030通过充压阀YV908，重新用粗煤气充压，并重新用高压蒸汽进行吹扫。至此，循环过程即告终止，煤锁0030重新加煤。煤锁容积15m3，在煤的堆密度为0.86～0.91t/m3，煤的充填为80%时，每次往气化炉中装入的煤量为10～11t；其料位测量采纳辐射式测位计测定，采纳的是铯137辐射源，测量原理是射线穿过容器的壁和内腔，由于所充填物料的吸取而显现的射线量变化由一个或若干个同意器测出，并通过一个电子放射栅产生一个二进制信号。射源用一个制剂支架固定外壁上，或者通过一个管式探测器固定在容器内腔中。同意器固定在外壁上，能够进行调剂，并将信号传递给安全栅（Ex）i，由它传送到操纵室。煤锁上、下阀的锥形阀头一样为铸钢件，并在与阀座的密封处堆焊硬质合金（现改为碳化钨硬质合金圈），阀头上的硬质合金宽度为30mm，阀座的密封面也采纳堆焊硬质合金，宽度与阀头相同。一样要求堆焊后的密封面硬度为HRC＞48。煤锁上、下锥形阀在设计上还采纳了自压锁紧形式，即在阀门关闭后，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，即便误操作阀门也可不能自行打开，从而幸免高温煤气外漏，保证了气化炉的安全运行。（2）工艺参数：料位测量：L406～L408温度测量：T505100～250℃H=300℃压力测量：P216加煤筐N2：F001350～450Nm3/hL=300Nm3/h二、气化炉PKM加压气化炉的本体用双层钢板制成，在这两个筒体之间装高压给水，借以吸取炉膛所散失的一些热量产生蒸汽，称之为水夹套。产生的蒸汽通过两条上升管聚拢在一个高压汽包内，然后通过汽包顶部的一条蒸汽管线与炉体相连通。在夹套的下部装有排污阀，生产中定期排出沉淀杂质。气化炉的炉膛内径为3.636米（取消衬砖后），外径为4米；炉体部分高达10.89米，约装65吨煤。在炉膛的上部有一个圆筒形布煤器，以便使煤锁流下的煤能在炉膛内平均分布并达到良好的集气成效。在生产中，炉篦上面需保持500mm左右的灰渣层，以防止炉篦被灼热的燃料烧坏。灰渣层太薄，灰渣中碳含量亦高，缺失增大。炉篦采纳宝塔形炉篦，一样由四层依次重叠成梯锥状的炉篦块及顶部风帽组成，共五层炉篦，它们依次用螺栓固定在布气块上，炉篦整体由下部的止推盘支撑，止推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。一样炉篦总高度为1.2m，为便于将炉篦从气化炉上孔吊入炉内安装，除第一、二层为整体外，其余分为：第三层2块，第四、第五层三块。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，减速机由液压电动机（或变频电动机）带动。炉篦的传动功率一样考虑以下几方面的因素：克服燃料层对灰渣错动产生的摩擦阻力；克服灰刮刀将灰刮入下灰室的阻力；克服炉篦在满料操作下与止推轴承的摩擦阻力；炉内有结渣时破除大渣块的储备功率；备用系数。由于炉篦工作环境为高温灰渣，因此炉篦的材质一样选用耐磨、耐热、耐灰渣腐蚀的铬锰铸钢16Mo5，在其表面堆焊有硬质合金E20-50-2CT，并焊有一些硬质合金耐磨条。支撑炉篦的止推轴承形如圆盘，为滑动摩擦。为减小摩擦系数，一样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运行。三、排灰系统四、废热锅炉0060五、喷淋洗涤器0050六、灰蒸汽喷淋冷却器0160七、酚水罐0240八、酚水收集槽0230九、闪蒸槽0220十、冷凝液收集槽0260案例分析例2：C炉充压角阀YV908阀体断裂一、事故时刻：2008年7月8日前夜班二、事故地点：造气分厂造气车间七楼C炉三、事故通过：7月8日C炉打算开车点火，17:40切开工煤气管线提压，19:45炉压1.85MPa时煤锁充压角阀YV908体突然断裂，因煤锁下锥阀YV911内漏，现场充满大量煤气，C炉停车并切冷火炬管线缓慢紧急泄压，现场断照明电。四、事故缘故：1、阀门质量存在缺陷，阀体有裂纹；2、巡检不到位，阀体渗焦油没有在第一时刻发觉。五、防范措施1、提升巡检质量，现场漏点及隐患应及时发觉及时处理，并通知车间；2、煤气泄漏时，断电由配电间完成，禁止现场断电；3、现场作业及监护时，需佩带好个人防护器材（过滤式空气呼吸器）；4、通知有关人员，消防车监护，气防监护；5、查明缘故，操纵现场，防止二次爆炸。六、安全红线：分享与讨论（作业）：、实训题目煤锁超压：缘故：外表故障操作压力和系统压力过高YV905与YV911联锁发生故障措施：外表排除故障降低气化炉负荷复原联锁煤锁超温缘故：阀门不密封包括YV905、YV910、YV907料位测量故障、缺煤加煤中断煤锁中产生堵塞外表故障措施：气化炉降低负荷点动上述阀门手动加煤射线、外表班排除故障排除堵塞更换YV905、YV907停车泄压更换YV910煤锁堵塞：缘故：煤粒度大有异物煤湿、煤斗进水煤斗贮煤没有空了射线料位故障措施：切换到手动加煤气化炉按照情形降负荷点动YV909、YV910、YV911如果下部堵塞，点动YV911无效能够用YV905吹扫射线班复原料位信号T517H2时，气化炉停车有关链接1金仲秋，马真安.工程测量.北京：人民交通出版社，2007

本章小结：1、XXXXXXXX