水煤浆加压造气工艺仿真软件.doc

水煤浆加压造气工艺仿真软件操 作 手 册一、背景在今后相当长一段时期内，煤炭仍是我国最主要的一次能源。目前我国中、小型氮肥厂以煤为原料的占80%，且基本采用山西晋东南无烟块煤，长距离运输限制了发展，改变煤气化原料，利用单地煤气化，具有十分重要的意义。为此，水煤浆加压气化法，是近年来国际上新开发的最成功的煤气化方法，不仅可以使用储量丰富的烟煤，而且生产效率高，因而发展速度较快。水煤浆加压气化法的是生产过程是将原料煤制成可以流动的水煤浆， 用泵加压后喷入气化炉内，在高温下与氧气进行气化反应，生成（H2+CO）含量大于75%的水煤气。高温煤气与熔融态煤渣，由气化炉下部排出，降温后煤气与灰渣分离，煤气经过经进一步除尘后，送到后工序。该法的优点是原料煤种适应性强，碳软化率高，能耗低，生产强度大，污染少，排渣方便。二 生产工艺及流程（一）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，工艺流程如下图1-1所示。煤料斗中的原料煤，经称量给煤机加入磨煤机中。向磨煤机中加入软水，煤在磨煤机中与水混合，被湿磨成高浓度的水煤浆。为了降低水煤浆的粘度，提高稳定性，需要加入添加剂。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，再经磨煤机出口槽泵，送到气化炉。磨煤机出口槽设有搅拌器。1-1水煤浆制备（二）水煤浆加压气化工艺流程根据气化炉出口高温水煤气废热回收方式的不同，水煤浆气化的工艺流程可分为急冷式、废热锅炉式及混合式三种。急冷流程是高温水煤气与大量冷却水直接接触，水煤气被急速冷却，并除去大部分煤渣。同时水迅速蒸发进入气相，煤气中的水蒸气含量达到饱和状态。对于要求将煤气中一氧化碳全部变换为氢气的合成氨厂，适宜采用急冷流程，这样在急冷室可以得到变换过程所需的水蒸气。本软件采用急冷式冷却。水煤浆气化急冷简略流程如下图2-1、2-2、2-3所示。浓度为65%左右的水煤浆，经过振动筛出去机械杂质，进入煤浆槽，用煤浆泵加压后送到德士古喷嘴。由空分来的高压氧气，经氧缓冲罐，通过喷嘴，对水煤浆进行雾化后进入气化炉。氧煤比是影响气化炉操作的重要因素之一，通过自动控制系统控制。气化炉是一种衬有耐火材料的压力容器，由反应室和直接连在反应室底部的急冷室组成。水煤浆和氧气喷入反应室后，在压力为6.5MPa左右，温度为1300-1500的条件下，迅速完成气化反应，生成以氢气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，如图2-4所示。离开反应室的高温水煤气进入急冷室，用由碳洗涤塔直接进行急速冷却，温度降到210-260，同时急冷水大量蒸发，水煤气被水蒸气饱和，以满足一氧化碳变换的需要。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物中除去。根据粒度大小的不同，灰渣以两种方式排出，粗渣在急冷室中沉淀，通过水封锁渣罐，定期与水一同排出。细渣以黑水的形式从急冷室中连续排出。设备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。离开气化炉的水煤气，依次通过文丘里洗涤器及洗涤塔，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末及未反应的碳粒。净化后的水煤气离开洗涤塔，送到一氧化碳变换工序。为了保证气化炉的安全操作，设置压力为7.6MPa的高压氮气系统。2-1煤浆给料2-2氧气给料2-3气化炉造气2-4烧嘴冷却系统（三）灰处理工艺流程灰处理的任务是将气化过程送来的灰渣与黑水进行分离，回收的工艺水循环使用，灰渣及细灰作为废料，送出工段。灰处理工艺流程如下图3-1所示，从气化炉锁渣罐与水一起排除的粗渣，进入渣池。经链式输送机及皮带输送机，送入渣斗，排出厂区，渣池中分离出来的含有细灰的水，用渣池泵送到沉淀池，进一步进行分离。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，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降温后，水蒸气冷凝成水，在高压闪蒸分离器中分离出来，送到洗涤塔给料槽。分离出来的二氧化碳、硫化氢等气体，送到变换工段的ABC汽提塔中,如图3-2所示。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，进行第二级减压膨胀，闪蒸气进入洗涤塔给料槽，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，送到真空闪蒸罐中，在负压下闪蒸出酸性气体及水蒸气,如图3-3所示。从真空闪蒸罐底部排出的黑水，含固体量约为1%，用沉淀给料泵送到沉淀池。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淀在沉淀池底部，沉降物含固体量20%-30%，用沉淀池底部泵送到过滤给料槽，再用过滤给料泵送到压滤机，滤渣作为废料排除厂区，滤液又返回沉淀池。在沉淀池内澄清的灰水，溢流进入立式灰水槽，大部分用灰水泵送到洗涤塔给料槽。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，沉淀出固体。从洗涤塔给料槽出来的灰水，用洗涤塔给料泵输送到灰水加热器，加热后作为洗涤用水，送如碳洗涤塔。一部分灰进入渣池。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,如图3-4所示。 3-1粗渣分离3-2黑水一次分离3-3黑水二次分离3-4沉淀过滤及灰水处理3-5除氧水制备三、操作步骤（一）正常开车1.建立热水循环1.1 打开新鲜水补给阀门LIC1309，补给界外新鲜水。1.2 为渣池V1303建立液位，在50%附近投自动。1.3 打开气化炉下部急冷室至渣池V1303开工黑水管线上的手动阀VX1303。1.4 启动渣池泵P1303.1.5 打开渣池泵出口管线上的手动阀VX1314，向急冷室供水。1.6 调节FIC1314，使流量大于50m3/h。2.启动开工抽引器2.1 将气化炉合成气出口管线至开工抽引器管线上的手动阀VX1304全开。2.2 打开开工抽引器蒸汽调节阀PV1304。3.煤浆制备系统投用3.1 打开界外循环水至滤液槽上的阀门LIC1410。3.2 当滤液槽V1416液位达到50%时，LIC1410投自动。3.3 启动滤液泵P1409。3.4 启动磨煤机出料槽的搅拌器X1101。3.5 启动磨煤机M1101。3.6 启动煤称重给料机W1101，向磨煤机供煤。3.7 打开FIC1101，按比例向磨煤机供水。3.8 打开FV1201，按比例向磨煤机供添加剂。3.9 建立磨煤机出料槽液位为50%。3.10 启动煤浆槽搅拌器X1201。3.11 启动煤浆振动筛S1201。3.12 启动低压煤浆泵P1101，为煤浆槽V1201建立液位。4.建立烧嘴冷却水系统4.1 打开脱盐水至烧嘴冷却水槽V1301管线上的阀门LIC1306。4.2 将烧嘴冷却水槽加水，注满液位。4.3 打开低压氮气阀VX1306。4.4 打开界外循环水阀VX1301。4.5 全开烧嘴冷却水入烧嘴进出口切断阀XV1307。4.6 全开烧嘴冷却水出烧嘴进出口切断阀XV1308。4.7 启动烧嘴冷却水泵P1301A,建立水循环。4.8 在冷却水泵出口压力PI1310增加到1.6MPa以上时，确认P1301B自动启动投运。5.建立除氧槽和高温热水罐液位5.1 打开管网脱盐水至除氧槽V1405管线上的阀门LIC1403。5.2 控制除氧槽V1405液位为80%。5.3 打开低压蒸汽阀PIC1404，向除氧槽通入蒸汽，调节压力为0.04MPa。5.4 启动脱氧水升压泵P1403。5.5 调节FIC1416，向蒸发热水塔T1402的高温热水储罐V1407建立液位为81%。6.建立高温冷凝液槽液位6.1 打开变换高温冷凝液至变换高温冷凝液罐V1404管路上的阀门LIC1402。6.2 调节中压氮气通入阀PV1402A。6.3 打开中压氮气调节阀PV1402B。6.4 调节变换高温冷凝液流量，控制变换高温冷凝液槽V1404液位为80%。6.5 控制V1404的压力为1.8MPa。7.建立水洗塔和旋风分离器液位7.1 启动高温热水泵P1402。7.2 启动变换冷凝液泵P1405。7.3 启动黑水循环泵P1404。7.4 打开旋风分离器V1408的黑水入口阀FIC1308。7.5 打开FIC1314，使黑水从渣池V1303流入真空闪蒸罐V1402。7.6 关闭渣池至气化炉管线上的预热水阀门VX1314。7.7 关闭气化炉下部手动阀VX1303。7.8 调节灰水至水洗塔T1401管线上的阀门LIC1404和FIC1404，调节高温冷凝液至T1401管线上的阀门FIC1402，给水洗塔T1401建立液位为50%。7.9 为旋风分离器V1408建立液位，调节V1408出料阀FIC1309，使液位保持再50%。7.10 调节FIC1408，使流量大于50m3/h。8.建立真空闪蒸罐液位8.1 向真空分离罐V1406注水，启动真空泵P1402。8.2 打开真空闪蒸分离罐V1403的泄液阀VX1405。8.3 打开真空闪蒸冷凝器E1402的循环水阀VX1404。8.4 调节真空闪蒸罐V1402的液位LIC1407的阀门开度，使液位稳定在50%，液位投自动。8.5 调节真空闪蒸罐顶压力控制阀门PIC1411，控制真空闪蒸罐V1402的压力为-0.056MPa。9.建立灰水槽液位9.1 启动澄清搅拌器V1411。9.2 启动低压灰水泵P1406向蒸发热水塔T1402供水。9.3 打开灰水至蒸发热水塔管线的上的阀门FIC1422，使灰水槽V1412液位LIC1409稳定再80%。9.4 灰水由澄清槽V1411溢流至灰水槽V1412，V1412液位LIC1409控制为80%。10.锁斗开车10.1 打开锁斗冲洗水罐V1308入口阀LIC1308，设定液位70%，投自动。10.2 按下“锁斗开车”按钮，锁斗开始周期循环。10.3 启动锁斗循环泵P1302。10.4 打开锁斗循环泵至气化炉R1301管线上的阀门FIC1302,调节循环量。11.安装工艺烧嘴11.1 点击“安装气化炉工艺烧嘴”按钮，安装工艺烧嘴。11.2 关闭开工抽引器X1303的气体入口阀VX1304。11.3 关闭蒸汽阀PV1304。12.建立开工流量12.1 启动高压煤浆泵P1201A和P1201B。12.2 打开煤浆循环泵XV1203A/B/C/D。12.3 打开氧气入工段阀HV1301A/B。12.4 打开氧气放空阀XV1303A/B/C/D。12.5 打开氧气流量调节阀FIC1303A/B/C/D。12.6 调节高压煤浆泵转速，简历煤浆流量FI1202A/B/C/D的流量为9.0 m3/h。12.7 调节氧气流量FIC1303A/B/C/D在3800 m3/h。13.气化炉投料并调整13.1 按下“气化炉开车”按钮，确认投料阀门动作正常。13.2 打开手动阀VX1411，往澄清槽V1411中加入絮凝剂。13.3 打开手动阀VX1412，往灰水槽V1412中加入分散剂。13.3 逐渐关闭PIC1401，提高系统压力至1.0MPa。13.4 打开酸气分离罐的泄液阀LIC1406，调节液位稳定再50%，液位投自动。13.5 酸气分离罐液的压力PIC1410设定为0.43MPa。13.6 确认水洗塔T1402的液位LIC1404稳定在50%。13.7 使旋风分离器V1408液位LIC1305控制在50%。13.8 使气化炉R1301液位LIC1302控制在50%。13.9 气化炉R1301的温度TI1302/3/4/5控制在1320度。13.10 控制烧嘴冷却水温度TI1321为50度。13.11 蒸发热水塔T1402的液位LIC1404控制在80%。13.12 打开PV1407和PV1408，使黑水进入蒸发热水塔。13.13 以升压速率为0.1Mpa/min使系统压力PIC1401提高倒2Mpa。13.14 打开蒸发热水塔T1404的塔底出口阀LIC1404，调节液位稳定再50%，液位投自动。13.15 当系统压力升高倒2.0MPa，逐渐打开合成气出口阀门HV1401至正常状态。13.16 逐渐提高气化炉负荷，系统压力PIC1401上升倒3.66MPa。13.17 煤浆流量FI1204A/B/C/D控制再15.7 m3/h。13.18 氧气流量FI1303控制在34000 m3/h。14.启动压滤机系统14.1 气化炉投料运行后，启动皮带输送机M1402。14.2 启动压滤及M1401。14.3 启动澄清槽底物泵P1407。14.4 启动滤液槽V1416搅拌器。14.5 打开澄清槽V1411出料阀FIC1424，调节黑水流量4.5 m3/h，将黑水引入压滤机M1401。14.5 打开废水流量调节阀FIC1421，调节废水流量为27.3 m3/h。（二）正常停车1.降低运行负荷1.1 通过氧气流量调节阀FIC1303A/B/C/D逐步均匀减少入炉氧气量。1.2 并相应降低煤浆泵P1201A/B的转速设定值，降低入炉煤浆量。1.3 使炉温相对稳定。1.4 当甲合成气变换系统切气后，将合成气送放空火炬燃烧，关闭电动阀HV1401。1.5 逐渐降低出水洗塔合成气压力调节阀PIC1401的设定值。2.停车过程操作2.1 缓慢降低系统负荷至60%，切放空阀PIC1401有一定开度后，按下停车按钮。3.煤浆制备系统停运3.1 将给水流量调节阀FIC1101投手动。3.2 停煤称重给料机W1101，停止向磨煤机供煤。3.3 关闭FV1201,停止向磨煤机供添加剂。3.4 约5分钟后，停磨煤机M1101。3.5 停滤液泵P1409。3.6 关闭水流量调节阀FIC1101。3.7 当磨煤机出料槽V1102液位LI1102低于10%时，停低压煤浆泵P1101。3.8 停煤浆振动筛S1201。3.9 停磨煤机出料草地搅拌器X1101。3.10 调节界外循环水调节阀LIC1410，使V1416的液位保持再50%。4.保压循环过程4.1 气化炉R1301洗涤冷却室液位LIC1302升高，将洗涤冷却水FIC1405的流量减为100 m3/h。4.2 全开旋风分离器V1408泄液阀FIC1309。4.3 全开水洗塔T1401泄液阀FIC1406。4.4 逐渐关闭系统放空阀PIC1401，系统保压。4.5 逐渐关小水洗塔T1401灰水入口阀FIC1402,LIC1401。4.6 逐渐关小水洗塔T1401高温冷凝液入口阀FIC1402。4.7 关闭变换高温冷凝液入口阀LIC1402。4.8 变换高温冷凝液罐V1404液位低于50%后，停变换冷凝液泵P1405。4.9 关闭低温冷凝液阀HV1404。4.10 关闭低压蒸汽进口阀PIC1404，除氧器停止供蒸汽。5.系统泄压5.1 逐渐打开出水洗塔合成气压力调节阀PIC1401。5.2 气化炉系统泄压：压力大于2.0MPa时，减压速率不大于0.1MPa/min；压力小于2.0MPa时，减压速率不大于0.05MPa/min。5.3 关闭旋风分离器V1408黑水入口阀FIC1308。5.4 旋风分离器V1408液位低于10%后关闭出口阀FIC1309。5.5 关闭黑水循环泵P1401前阀HV1403。5.6 当系统压力小于1MPa时，关闭黑水至蒸发热水塔T1402管线上的阀门PV1407，使气化炉黑水直接进入真空闪蒸罐V1402。5.7 关闭黑水至蒸发热水塔T1402管线上的阀门PV1408，是水洗塔和旋风分离器黑水泄入渣池V1303中。5.8 关闭中压氮气阀PV1402A。5.9 当水洗塔T1401压力低于0.1MPa后，打开渣池V1303加水阀LIC1309,液位投自动。5.10 打开渣池至气化炉管线上的阀门VX1314。5.11 关闭渣池至蒸发热水踏塔管线上的阀门FIC1314，此时水送到气化炉。5.12 打开气化炉R1301底部循环阀VX1303。6.拆卸工艺烧嘴6.1 将气化炉合成气出口管线至开工抽引器管线上的手动阀VX1304全开。6.2 打开开工抽引器蒸汽调节阀PV1304。6.3 若干分钟后确认卸下工艺烧嘴，点击按钮使其处于非工作状态。6.4 关闭开工抽引器阀VX1304和PV1304。6.5 关闭烧嘴冷却水槽补水阀LIC1306。6.