循环经济配套项目-提质煤生产工艺.doc

循环经济配套项目提质煤生产工艺1.提质煤生产工艺本设计结合10万吨镁合金厂所需煤气量，确定采用SH2006型内热式直立炭化炉32座，每座年产提质煤15万吨，总产量为480万吨。2.对原料的质量要求提质煤是煤炭资源的初级转化方式之一。煤炭经过加工生产出提质煤、煤焦油和煤气等三种产品，实现了完全转化，没有残留物。本次工程采用白彦花等地煤炭，采用低温干馏提质工艺生产提质煤，年需要原料煤780万t/a，煤质分析结果见表4-1。表4-1 本项目原料煤煤质分析结果全水分（%）灰分（%）挥发分（%）固定碳（%）碳（%）氢（%）全硫（%）氮（%）氧（%）低位发热值（kJl/kg）14.8016.2031.0237.9848.823.231.730.5814.6419250（2）辅助原料辅助材料包括煤气净化工段所用的脱硫催化剂、浓氨水、93%硫酸、40%NaOH等。其中浓氨水为项目的中间产品，其余辅助原料可从当地化工市场采购，用汽车运入厂内。3.工艺过程本工艺按工艺过程可分为备煤、干馏提质、筛分储运、煤气净化、废水处理等工序。4.备煤车间（1）概述备煤工段由贮煤场、受煤坑、筛分室、煤塔、带式输送机及通廊、转运站等设施组成。按年产提质煤480万吨计算，日需l5120mm块煤约20606t。（2）工艺流程及主要设施1) 贮煤场贮煤场用于贮存合格的原料煤，贮煤场面积约为32300，贮煤量约206060t，能保证提质煤炉正常生产10天的用煤量。煤场铺设l20mm厚混凝土地坪，并采用挡风抑尘墙环保措施。2) 受煤坑贮煤场的原料煤用铲车运至受煤坑，并卸到受煤槽内，再经煤-l带式输送机运至破碎筛分室项层。受煤槽共12个，在1#受煤槽底部设有手动平板闸门，在受煤槽底部设有电磁振动给煤机，以便控制受煤量。3) 筛分室直立炉所需原料煤粒度为15120mm，为保证生产工艺要求，须对进厂的原料煤进行破碎和筛分。从带式输送机卸下的原料煤通过溜槽直接进入设在筛分室顶层的篦条筛上，筛上120mm的原料煤通过溜槽进入颚式破碎机进行破碎。经颚式破碎机破碎的原料煤和篦条筛的筛下料分别经过溜槽进入单层高效振动筛进行筛分。高效振动筛筛上15mm的原料煤经溜槽落至带式输送机上。高效振动筛筛下15mm原料煤直接落入振动筛下部的料仓里，可由移动带式输送机运往煤场堆放。4) 煤塔经筛分后的合格原料煤经煤-3带式输送机送至煤塔顶部，并经溜槽落入煤塔内。煤塔设于炉组中部，分成6个储煤仓，约贮煤2580t，可满足提质煤炉3个小时的生产用煤。在储煤仓下部漏咀处设有电液动平板闸门，打开平板闸门，储煤仓中的原料煤经溜槽进入提质煤炉顶部带有卸料车的带式输送机上。移动卸料车，使其下料漏斗对准某一炉顶料仓，开动煤-4带式输送机，则胶带上的原料煤就落入炉顶料仓中，待炉顶料仓装满原料煤后，再移动卸料车到下一个料仓继续上煤。带式输送机共6条，可使炉顶料仓布料均匀，以提高炉顶料仓利用系数。（2）主要设备选型煤带式输送机 B=1000 12条5.炭化车间（1）概述直立炉工艺流程和设备充分考虑当地煤炭资源和本项目的资金筹集、投入等情况，选择工艺成熟、技术先进、操作可靠、装备水平较先进的工艺流程及设备。根据年产480万吨提质煤规模的要求，本设计炭化工艺采用SH2006型内热式直立炭化炉32座，每座年产提质煤15万吨。（2）主要工艺参数SJ型内热式直立炭化炉的主要几何尺寸如下： 1) 炭化炉高 8000mm 2) 炭化炉宽 4320mm 3) 炭化炉长 8500mm（3）工艺流程由备煤工段运来的合格入炉煤，经带有卸料车的带式输送机卸入炉顶最上部煤仓，再经放煤旋塞和辅助煤箱装入炭化炉内。根据生产工艺要求，每半小时打开放煤旋塞向炭化炉加煤一次。加入炭化炉的块煤自上而下移落，与燃烧室送入的高温气体逆流接触。炭化室的上部为干燥段，块煤在此段被加热到400左右；接着进入炭化室中部的干馏段，块煤在此段被加热到700左右，并被炭化为提质煤：提质煤通过炭化室下部的冷却段时，经排焦箱水夹套循环水冷却至l50左右，最后被推焦机推入炉底水封槽内被冷却到50由刮焦机连续刮出，通过刮焦机尾部时经烘干后落入提质煤料仓后进入筛焦工段。煤料炭化过程中产生的荒煤气与进入炭化室的高温废气混合后，经上升管、桥管进入集气槽，l20左右的混合气在桥管和集气槽内经循环氨水喷洒被冷却至80左右。混合气体和冷凝液送至煤气净化工段。直立炉加热用的煤气，是经煤气净化工段净化和冷却后的回炉煤气。空气由离心风机鼓入直立炉内，煤气和空气混合后进入燃烧室燃烧，燃烧产生的高温废气，通过砖煤气道两侧的进气孔进入炭化室，利用高温废气的热量将煤料进行炭化。（4）炭化工段布置本设计炭化工段建设2条生产线，每条生产线由16座直立炉组成，分别布置在相互平行的两个轴线上，用一个备煤系统和一个筛焦系统。两炉组外侧为备煤工段和筛焦工段，另一侧为煤气净化工段。空气鼓风机布置在煤气净化工段一侧。煤塔底层、中层分设配电室、仪表室和值班室。（5）直立炉炉体设计采用陕西省冶金设计研究所研发的SH2006型直立炭化炉。炉体结构主要特点：1）高效内燃、低温干馏，提质煤、焦油和煤气质量有保障；2）单座产能15万t/a，规模效益明显；3）采用密闭上煤、水封出焦，环保效果好；4）采用多项密封隔热保温措施，保证炉体严密性，既可防止高温烟气外逸，又可提高炭化炉热工效率、改善操作环境。（6）主要设备选型1）离心通风机型号： 9-19 转速：1450rmin 16台 全压：8678Pa 流量：24713m3h2）平板推焦机 32台3）刮板机 32台4）烘干机 32台6.筛选车间（1）概述本工段配套480万t/a提质煤炉生产能力设计。每日运输筛分提质煤14400t左右。筛分工段将提质煤炉下部刮板运输机刮出的提质煤进行熄火、沥水、烘干(排除部分水分以利胶带运输、筛分等)后，通过筛分，分出25mm共四个等级。成品提质煤外运采用汽车运输。筛分工段由平板推焦机、刮板运输机、带式输送机及通廊、转运站、提质煤筛分室、提质煤堆场等部分组成。（2）工艺流程1) 提质煤输送平板推焦机在提质煤炉下部，不断做往复运动。将提质煤炉排出的炽热提质煤推落至炉子下部的水封槽中，水封槽中的刮板运输机将冷却后的提质煤从水槽中刮出并沥去大部分水份。提质煤在运输过程中经热废气烘干，排出剩余的大部分水份。烘干后的提质煤在机头处经过溜槽落入带式输送机上，再经提质煤转运站、带式输送机运至提质煤 筛分室预部。2) 提质煤筛分室经带式输送机动运来的提质煤经溜槽落入双层高效振动筛上进行一次筛分，可分出25mm、8-25mm两种规格，筛中料直接经溜槽进入2#料仓。筛上料经料仓上提质煤 -4带式输送机进入l#料仓。筛下料落到单层高效振动筛进行二次筛分，分为3-8mm和3mm两种规格，分别存入各自料仓。料仓下料口装有电液动扇形阀，打开阀门，将提质煤放入汽车中运走。（3）主要设备选型 带式输送机 B=1000 8条7.煤气净化车间（1）概述480万t/a提质煤厂，年产煤气量32亿m3，煤焦油年产量24万t/a。（2）产品质量指标1）煤气质量 年产量 32亿m3 日产量 969.6万m3 小时产量 40.4万m3表4-3成份H2CH4COCmHnC02N202Q(KJNm3)含量(v)12.817.610.20.88.449.40.875002）煤焦油本工程年产煤焦油24万t。该煤焦油为低温和中温焦油的混合物，是加工燃料油的优质原料其轻质组分含量高，轻质组分可作为燃料油；重质部分可作为炭黑、炭素、活性炭的原料。表4-4 煤焦油质量指标(DB61T385-2006)序号项 目一级二级1外观黑褐色或紫红色粘稠状液体，无粗颗粒和异物2密度(20)， gcm31.02l.O51.031.083甲苯不溶物(无水基)，3.57.04灰分， 0.13O.l55水份， 3.55.06粘度(E80) 3.04.0（3）煤气净化工艺流程本设计采用直接冷却工艺流程。从直立炭化炉顶部出来的粗煤气经过上升管、桥管后进入集气槽。在桥管、集气槽处用氨水喷嘴喷洒从热循环池来的热环氨水，将l20左右的粗煤气冷却至80左右。桥管、集气槽处的氨水以及冷凝下来的焦油、冷凝液通过设在集气槽底部的管道自流回焦油氨水澄清分离槽(热环池)；煤气则汇入荒煤气总管，经气液分离器分离出冷凝液后，煤气由底部分别进入文氏塔前的总管，再通过管体的支管由上部进入文氏塔体内，分离器底部的冷凝液通过回流管自流入焦油氨水澄清分离槽(热环池)内。文氏塔上部设有多个氨水喷洒管，由此均匀喷洒热环氨水。煤气由文氏塔底部出来进入旋喷塔底部，旋喷塔内设有多层旋流塔板，顶部用冷环氨水进行喷洒、冷却、净化，煤气经电捕除焦油器除焦油雾滴后自顶部逸出，沿煤气管道经煤气鼓风机加压后，经螺旋板捕雾器进一步脱除焦油雾后，大部分送回炭化炉供炉体加热，少部分送至刮板烘干机端部烘干装置，与空气混合燃烧烘干提质煤，剩余部分煤气送至金属镁车间作燃料使用。煤气在旋喷塔内经冷环氨水喷洒冷却至45左右，煤气中大部分的焦油、氨气、水蒸汽被冷凝下来从塔体底部通过冷环回流管自流到冷环池内。（4）氨水、焦油的分离从集气槽底部下来的焦油、氨水混合液进入热环池。在热环池内，焦油氨水冷却、静置、分离后混合液分三层，表层轻油捕入轻油池，沉积池底的重质焦油用焦油泵抽到焦油池内贮存，中层经分离、冷却后的氨水用热环泵送至炭化炉桥管、集气槽再进行喷洒、冷却粗煤气。旋喷塔塔体底部的氨水焦油混合液自流入冷环池。在冷环池内，氨水焦油冷却、静置、分离后混合液分三层，表层轻油捕入轻油池，池底沉积的焦油用焦油泵抽到焦油池内贮存，中层经分离、冷却后的氨水用冷环泵送至各塔顶进行循环洗涤、净化煤气。（5）冷环氨水的深度冷却为了降低旋喷塔的入塔循环氨水温度、强化煤气净化回收效果，将冷环氨经管壳式换热器换热冷却后后循环使用；而被加热的循环冷却水被送往玻璃钢冷却塔进行冷却后再送回循环使用。（6）轻油的分离及焦油混合液的抽取为了增强入池冷凝液的冷却分离效果，在热环池及冷环池间设有轻油池，入池热环氨水混合液和冷环氨水混合液经静置后，表层轻油捕入轻油池。各池底层的粗焦油可由焦油泵抽至焦油槽加热静置处理。（7）焦油脱水为了满足外售焦油的质量要求，用炭化炉生产自有热能，将排焦箱水夹套内吸收炽热提质煤热量的出水经清水回水管路回流至焦油池内所设多列蛇形盘管内。管外粗焦油经加热脱水静置分离后，合格焦油由焦油泵抽出外售。脱出的氨水由焦油泵抽回热环池循环使用。盘管内清水底进上出，经冷却池顶喷洒管泉状均匀喷涌冷却、定期补充新水后经清水泵送至水夹套，部分清水至炭化炉顶高位水箱，以防停电等事故状态下水夹套缺水，少部分清水经补水管至刮焦水槽，以保证刮焦水槽所需的正常液位，大部分自水夹套吸收热量后循环使用。焦油槽盘管入水总管及出水总管之间设有旁通管路，可满足焦油槽分槽检修及全槽检修要求。（8）主要工艺操作参数1) 进文氏塔煤气温度 602) 出旋喷塔煤气温度 40453) 进塔冷环氨水温度 25284) 鼓风机机前吸力 -200150mmH2O柱5) 鼓风机机后压力 3500 mmH2O柱6) 鼓风机进出口煤气温升 107) 鼓风机油冷却润滑油温度 408) 鼓风机油冷却润滑油油压 0.5kgf29) 鼓风机轴承温度 5510) 焦油脱水温度 8090（9）工艺布置本设计结合炭化炉特点，在设备、管道等方面以“满足安全生产、操作方便、布置紧凑、节约投资”为原则：1) 采用一座直立炉一套煤气净化系统；2) 塔群正对鼓风机室，双行排列；3) 塔基布置较高，以利于冷凝液排出；4) 离心风机布置在单层厂房内，设有仪表间、更衣室以利操作、检修；5) 设综合泵房，以节约投资、方便操作；6) 焦油氨水分离槽，既能分离焦油、氨水，又能起到放空槽和水封的作用。（10）主要设备选型1）文氏塔 110010000 32台2）旋流板塔 220010000 32台3）静电捕焦油器 XLl26型 32台4）煤气风机 9-19-14D 48台(开32备16)8.主要设备选型提质煤生产主要设备见表4-5。表4-5 提质煤生产主要设备表序号生产工序设备名称规格型号数量生产能力备注1备煤带式输送机B=100062炭化炭化炉SH-200632480万t/a离心通风机9-191624713m3/h.台平板推焦机32刮板机32烘干机323筛焦带式输送机B=10008双层高效振动筛44煤气净化文氏塔11001000032旋流板塔22001000032静电捕焦油器XL126型32煤气风机9-19-14D4832开16备总计3069. 提质煤厂总平面布置（1）总平面布置本工程根据工艺流程的要求，结合具体外部条件，将厂区分为贮煤场、半焦存放场、炭化炉区和厂前区。厂前区包括办公楼、中心化验室、食堂、倒班宿舍，布置在厂区的西北部，与生产区有绿化带隔离，且处于主导风向的上风向；炭化炉布置在厂区的中部，半焦堆放区布置在厂区的南部；原料煤布置在炭化路两侧；水处理系统布置在厂区的东北部。厂区道路环形布置，主干道宽10m，次干道宽7m。地中衡布置在厂区东部靠近东出口的环形支干道上。厂区设两个出入口，中部出入口供人员出入，原料、产品进出在东出口。（2）竖向布置根据厂区地形状况，东高西低及工艺对工程的要求，可采用阶梯式与平坡式结合的布置，使土石方工程量最小，在满足各生产厂工艺布局要求的条件下，综合厂房、道路的布置连接。厂区排水方式采用沿地面坡度自然排水和明渠、暗管排水相结合，最终排入原来自然形成的排水渠河之中。（3）技术经济指标（见表6-2）表6-2 提质煤生产线总图布置主要技术经济指标序号名 称单位面积备注1厂区占地总面积万m223.842建（构）筑物建筑面积m2336963堆场占地面积m21429004道路和广场占地面积m2293405绿化系数%206建筑系数%14.1310.主要污染源与污染物一、废气（1）备煤车间备煤车间主要污染源有原煤堆场、煤粉碎机室、煤各转运站及运煤通廊等，主要污染物为煤尘。（2）干馏车间本项目直立炉采用内热式工艺，直立炉炉顶装煤箱产生少量废气易散，干馏车间主要污染源为焦炭在筛分、烘干、焦转运站及通廊等过程中的废气排放等。由于焦碳在冷却段冷却后，再在水封槽中继续冷却，因此基本无出焦烟气。筛储焦废气筛储焦过程产生的废气主要包括：筛分及转运过程产生的焦尘以及提质煤堆存时产生的扬尘。提质煤烘干废气直立炉产生的提质煤烘干采用净化后的煤气作燃料，热风炉产生的热风在烘干机内烘干物料，烟气中主要污染物为颗粒物、SO2和NOX。直立炉无组织废气直立炉炭化过程炉顶煤箱会逸出少量烟气，主要含烟粉尘、H2S、BaP、NH3，为面源无组织排放。（3）煤气净化车间焦油回收废气本项目冷鼓、电捕焦油过程产生无组织放散的废气，废气中主要污染物为NH3。脱硫再生塔尾气脱硫再生塔尾气中主要污染物为H2S和NH3。流化干燥床尾气硫铵工段干燥床采用净化后的煤气作燃料，尾气中主要污染物为颗粒物、SO2和NOX。（4）其他废气本项目其他废气包括：原料、产品在公路运输过程产生的二次扬尘。二、废水干馏车间干馏废水主要为出焦废水、煤气管道水封下水及煤气冷凝液，其中煤气管道水封下水及煤气冷凝液送生化处理，出焦废水设有沉淀池，废水经沉淀后循环使用，不外排。煤气净化车间煤气净化化产工艺废水主要为冷鼓剩余氨水送硫铵工段，废水经蒸氨后送冷鼓、电捕工段洗涤各贮槽尾气后与分离器分离送生化处理。主要污染物为挥发酚、硫化物、HCN、NH3、CODcr、石油类等。三、固体废物本系统主要为备煤、干馏装置及筛储焦等各除尘系统回收的粉尘；原煤筛分产生的粉煤；冷凝鼓风工段产生的焦油渣；粗苯蒸馏工段产生的再生器残渣；蒸氨塔产生的沥青渣、脱硫工段产生的脱硫废液等。11.主要污染源与污染物控制措施一、粉尘、废气（1）备煤车间备煤车间的主要污染物为煤尘，主要污染源有原料煤堆场、煤粉碎机室、各转运站及输送机等。为减少备煤各转运站及破碎产生的煤尘排放带来的污染，采用单机脉冲带式除尘机组进行除尘，本项目共设4套备煤除尘装置，每套除尘系统粉尘产生浓度为6g/m3，除尘效率99%以上，粉尘排放浓度60mg/m3，经22m高的排气筒排放，每套系统烟气量为8000m3/h，粉尘排放浓度及速率可满足大气污染物综合排放标准中的二级标准要求。煤转运站、粉碎机室及运煤输送机等均为封闭式设计。在原煤堆场等主要扬尘场所设喷洒水以及堆场四周设置10m高防风抑尘网等抑尘设施，防止煤尘逸散造成二次扬尘污染。（2）干馏车间干馏车间排放的大气污染物主要为提质煤在筛分过程中产生的焦尘以及烘干机烟气。炉顶煤箱无组织溢散、筛分及转运过程主要污染源有筛焦楼、各焦转运站等；烘干过程产生的烟气中主要含有粉尘、SO2和NOx。筛贮焦系统本系统在粉尘较大的筛分设备上设置了单元袋式除尘装置，焦仓上设置了自然通风管。在栈桥及筛焦楼上设有水冲洗低坪装置，经除尘后，粉尘产生浓度为3.5g/m3，除尘效率99%以上，粉尘排放浓度35mg/m3，经22m高的排气筒排放，系统烟气量为12000m3/h，粉尘排放浓度及速率可满足大气污染物综合排放标准中的二级标准要求。在提质煤堆场等主要扬尘场所设喷洒水以及堆场四周设置10m高防风抑尘网等抑尘设施，防止焦尘逸散造成二次扬尘污染。提质煤烘干烘干热风炉采用净化后的煤气为燃料，煤气使用量为18200104m3/a，产生的热风进入烘干机中，热风在烘干机中烘干物料后通过风管进入布袋除尘器除尘后通过30m高烟囱排放，烘干机废气中粉尘产生浓度约为5g/m3，除尘效率99%以上，粉尘排放浓度50mg/m3，SO2排放浓度为56.45mg/m3，NOx排放浓度为20mg/m3，系统烟气量为46000m3/h。烟气中各污染物排放浓度及速率可满足工业炉窑大气污染物排放标准中的二级标准要求。原料煤和产品运输必须采用帆布或彩条尼龙布覆盖措施，或者在表面喷洒抑尘剂，最大限度地减少运输扬尘对环境的影响。直立炉无组织直立炉炉顶煤箱会逸出少量烟气，主要含烟粉尘、H2S、BaP、NH3，呈面源无组织排放。主要通过将阀式给料器、炉顶煤箱与炉体连接在一起，采用连续加煤的方式，加煤口控制在微负压状态，煤箱中的煤层保证一定高度，炉顶煤箱和炉体间采用石棉带及特制泥浆密封等方式减少无组织粉尘的排放。（3）煤气净化车间煤气净化车间向大气排放的污染物主要有原料中的挥发性气体、燃烧废气等。包括冷凝鼓风工段各槽类设备的放散气，主要含有H2S等污染物；脱硫工段再生塔产生的尾气，主要含有NH3等污染物；硫铵工段干燥尾气，主要含有微量硫铵等污染物。针对煤气净化车间产生的污染特点，设计采取以下控制措施：煤气净化本项目煤气净化工艺流程采用PDS+栲胶法脱硫技术，减少煤气作为燃料燃烧时SO2等污染物的排放量，净化后的煤气中H2S浓度120mg/m3。冷鼓、电捕工段废气冷鼓工段中各贮槽无组织废气中H2S排放量为0.024m3/h，NH3排放量为0.12m3/h。脱硫再生塔尾气脱硫工段再生塔产生的尾气经排气洗涤塔净化后排放，尾气中NH3排放浓度约为30mg/m3，NH3排放量为0.23m3/h。尾气中各污染物排放浓度及速率可满足大气污染物综合排放标准表2中的二级标准要求。流化干燥床尾气硫铵工段由振动流化干燥床排出的尾气经旋风除尘器捕集夹带的细粒硫铵结晶后，由排风机抽送至布袋除尘器进行再除尘，最后排入大气，硫化干燥床采用煤气作燃料，煤气使用量为6200104m3/a，尾气中烟尘排放浓度为20mg/m3，SO2排放浓度为25mg/m3，NOx排放浓度为20mg/m3；烟气量为16000m3/a，烟尘排放量为0.272m3/h，SO2排放量为0.34m3/h，NOx排放量为0.272m3/h。通过30m高烟囱排放，烟气中各污染物排放浓度及速率可满足工业炉窑大气污染物排放标准中的二级标准要求。经对干馏各车间采取上述控制措施后，可使其厂区边界H2S浓度小于0.06mg/m3，氨浓度小于1.5mg/m3，均符合恶臭污染物排放标准要求。二、废水（1）复用水系统为减少新鲜水用水量，提高水的利用率，本工程设置了复用水系统。复用水系统包括清净下水复用水系统和生化处理水复用水系统。A 清净下水复用水系统清净废水复用水主要将循环水排污水、软水站排污水等清净下水收集至复用水水池，通过反渗透装置处理后，用于循环水系统补充水。反渗透装置系统设计规模为60m3/h，实际处理量为49.6m3/h。供水量为34.8m3/h，全部回用于循环水系统补水。产生浓盐水14.8m3/h，全部用于出焦水封。B 生化处理水复用水系统本工程生产、生活污水全部送至生化处理装置，生化处理后的水经加压后全部用于干馏工段作为排焦水封补充水和绿化。本系统与生化处理装置统一布置。系统设计供水量为142m3/h。（2）循环水系统本工程循环水系统分为常温循环水系统及制冷循环水系统。常温循环水系统循环主要包括各生产系统及余热锅炉和余热发电机组的循环水，循环水量为17520m3/h，其中普通循环水给水温度32，给水压力0.4MPa，回水温度40，回水压力0.2MPa，制冷循环水系统循环水量为220m3/h，循环水给水温度16。（3）排水系统本工程排水系统分为生产废水、生活污水排水系统和清净下水排水系统。A 生产废水、生活污水排水系统本系统收集全厂生活化验污水、煤气管道水封下水、蒸氨废水、煤气冷凝的生产废水收集后全部排入生化处理装置进行生化处理。本项目生化污水处理站建设规模为160m3/h。本系统生产及生活污水产生量为149.8m3/h，生化污水处理站处理后排出水量为142m3/h。B 清净下水排水系统清净废水复用水主要将循环水排污水、软水站排污水等清净下水收集至复用水水池，通过反渗透装置处理后，用于循环水系统补充水。反渗透装置系统设计规模为60m3/h，实际处理量为49.6m3/h。供水量为34.8m3/h，全部回用于循环水系统补水。产生浓盐水14.8m3/h，