造气知识-关于鲁奇炉

造气知识——关于鲁奇炉造气讲课稿一：造气车间的主要装置：备煤系统、碎煤加压气化、煤气冷却、煤气水分离、酚胺回收等。备煤系统一、主要任务及设备：备煤系统的任务是为14台气化炉提供合格的原料煤以及5台锅炉合格的燃料煤；其范围是从汽车卸车槽卸煤开始至造气厂房气化炉顶储煤仓及锅炉系统的煤仓上部为止。主要包括原料煤、燃料煤的卸车、上煤、储存、粉碎、筛分及运输任务。备煤系统主要设备有：带式输送机54台，带式称重给料机48台，叶轮给煤机4台，驰张筛2台，圆振筛2台，环锤破碎机2台等，其中B60101AB两台驰张筛由德国进口，其余全部为国内配套。二、主要工艺控制参数（1）供煤粒度要求a.进煤粒度≤50mm，允许最大粒度≤100mm,含量≤5%。b.锅炉供煤≤30mm。c.造气供煤≥6mm，≤50mm。d.造气供煤粒度小于6mm含量≤5%。（2）供煤内在控制指标a.煤中水份含量≤12%。b.煤中不能含有其它杂物（如木棒、铁器、扫帚、皮带等）。c.块煤中矸石＜4%（3）锅炉每小时耗煤429吨，日耗煤9438吨。锅炉煤仓总储煤6400吨，可供锅炉运行15个小时。（4）造气炉每小时耗煤420吨，日耗煤10080吨。气化炉煤仓总储煤2240吨，可供造气炉运行5个小时。（5）1#～8#圆筒仓储原煤76000吨，1#、2#地槽储原煤3000吨，总储原煤79000吨，可供全厂运行4天。（6）原煤单系列输煤能力1200吨/小时。（7）造气单系列输煤能力750吨/小时。（8）锅炉单系列输煤能力600吨/小时。三、设备参数（四）工艺流程图造气系统一．主要任务及设备：造气系统的主要任务是向煤气冷却工号提供合格的粗煤气，经冷却工段冷却后提供给后序工段，以生产甲醇和二甲醚。造气选用碎煤加压气化炉，其炉型为Mark-Ⅲ,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4000毫米，炉体容积119M3，炉体总重量169.5（其中包括内件重量40吨），操作重量250吨，夹套宽度为46毫米，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，可气化除强黏结性烟煤外的大部分煤种。下图为气化炉图煤锁是用于向气化炉内间歇加煤的压力容器，其上下为圆锥形封头，中间为圆筒形。煤锁的容积为12.1m3,有效容积为11.2m3。煤锁加煤操作时的各阀门的动作靠液压装置来驱动。它是通过泄压，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）煤锁及煤锁下阀，它将煤锁中的煤加入气化炉中。下图为煤锁气化炉炉体：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。其外筒体承高压，一般设计压力3·6MPa,温度260℃，内筒体承受低压，及气化炉与煤气通过炉内料层的阻力，一般设计压力为0·25MPa（外压），温度310℃.内外筒体的间距一般为40-100㎜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得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，基本保持在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，如图所示炉蓖：如图炉篦设在气化炉的底部，它的主要作用：是支承炉内燃料层，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帽组成，共五层炉篦，它们依次用螺栓固定在布气块上。灰锁：用来将炉箅刮下的炉灰间歇排出炉外的锁灰容器，其上部为凸形封头，下部为锥形封头。灰锁容积为10.1m3，有效容积6.4m3。灰锁各阀操作同样是靠液压装置来驱动。灰锁由于是储存气化后的温灰渣，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，以保护灰锁内壁，延长使用寿命。灰锁结构如图所示：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。如图喷淋洗涤冷却器：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400～500℃降至204℃，并且除去焦油和煤尘。结构如图所示：二：加压气化原理1.物理化学基础原料煤气2.煤气化化学反应压力下煤的气化在高温下受氧、水蒸汽、二氧化碳的作用，各种反应如下：工艺流程碳与氧的反应：⑴C+O2=CO2+408.8MJ⑵2C+O2=2CO+246.4MJ⑶CO2+C=2CO-162.4MJ⑷2CO+O2=2CO2+570.24MJ碳与水蒸汽的反应：⑸C+H2O=CO+H2-118.8MJ⑹C+2H2O=CO2+2H2-75.2MJ⑺CO+H2O=CO2+H2+42.9MJ甲烷生成反应：⑻C+2H2=CH4+87.38MJ⑼CO+3H2=CH4+HOO+206.2MJ（10）2CO+2H2=CH4+CO2+274.4MJ3.流体力学基础三：加压气化工艺流程工艺流程图如下床层压力降随气速的变化曲线工艺流程简述：碎煤加压气化装置由气化炉及加煤煤锁和排灰灰锁组成，煤锁和灰锁均直接与气化炉相联接。装置运行时，煤经由自动操作的煤锁加入气化炉，入炉煤从煤斗通过溜槽由液压系统控制充入煤锁中。煤斗的容量可供四小时用，它装有料位测量装置。装满煤之后，对煤锁进行充压，从常压充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤之后，煤锁再卸压至常压，以便开始下一个加煤循环过程。这一过程实施既可用自动控制，也可使用手动操作。用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并由煤锁气鼓风机送往燃料气管网。减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用气化剂—蒸汽、氧气混合物，经安装在气化炉下部的旋转炉蓖喷入，在燃烧区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。在气化炉的上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤经过干燥、干馏和气化后，只有灰残留下来，灰由气化炉中经旋转炉蓖排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣系统。灰锁也进行充压、卸压的循环。灰锁拥有可编程控电子程序器，也可手动操作。充压用过热蒸汽来完成。喷射器抽出。经煤尘旋风分离器除去煤尘后排入大气。为了进行泄压，灰锁接有一个灰锁膨胀冷凝器，其中充有来自循环冷却水系统的水。逸出的蒸汽在水中冷凝并排至排灰系统。气化所需蒸汽的一部分在气化炉的夹套内产生，从而减少了中压蒸汽的需求。为此向气化炉夹套中加入中压锅炉给水，气化炉中产生的蒸汽经汽／液分离器送往气化剂系统，蒸汽／氧气在此按比例混合好喷射入气化炉。离开气化炉的粗煤气以CO、H2、CH4、H2O和CO2为主要组分。还有CnHm、N2、硫化物(H2S)、焦油、油、石脑油、酚和氨等众多气体杂质。气化炉为带夹套的Φ4000型，每台气化炉有一台煤锁、一台灰锁、一台洗涤器和一台废热锅炉与之配套。煤锁和灰锁装卸料的频率取决于产气量。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器，在此，煤气用循环煤气水加以洗涤并使其饱和。洗涤冷却器的用途首先是将煤气温度降至200℃左右，其次是除去可能夹带的大部分颗粒物。饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5Mpa(表压)低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热。在废热锅炉下部收集到的冷凝液的一部分，用洗涤冷却器循环泵送出。多余的煤气水送往煤气水分离装置。离开气化工段的粗煤气在压力2910kpa(g)、温度180℃饱和状况下，通过粗煤气总管进入煤气变换冷却工段。煤气冷却工段一、主要任务与设备主要任务：把气化工段的粗煤气中的热量予以回收利用，并将煤气冷却到37℃～40℃，送往低温甲醇洗工段。设备有：粗煤气洗涤器4台、粗煤气分离器4台、预冷器A/B各4台、中间冷却器4台、最终冷却器4台、最终分离器4台、循环洗涤水泵4台二、工艺原理煤气冷却工号的目的是把来自加压气化工号的粗煤气中的废热回收、利用并冷却至37℃，送往低温甲醇洗工号进一步净化。来自气化的181℃粗煤气经过预热锅炉给水、脱盐水，最终用循环冷却水冷却至37℃，送后系统低温甲醇洗工号。本装置的煤气水洗涤流程为逆流流程，利用煤气水分离装置的高压煤气水及粗煤气自身的冷凝液作为本工号洗涤用水。本装置洗涤煤气后的煤气水返回煤气水分离装置，这样就减轻了煤气水分离工号的处理负荷。三：工艺流程简述来自200#气化的粗煤气大约181℃，首先进入粗煤气洗涤器（B609A01），在洗涤器内粗煤气用来自粗煤气洗涤水泵（J609A01）的煤气水洗涤，洗涤水不足时，由来自煤气水分离装置的高压喷射煤气水补充。在此过程中，粗煤气中的大量灰被洗涤下来，粗煤气温度大约下降2℃，这样粗煤气中少量焦油被冷凝洗涤下来。下游的粗煤气分离器（F609）把夹带在煤气中的少量液滴分离下来，与洗涤水一起收集起来。离开分离器底部的含有焦油的煤气水，送往煤气水分离装置。离开分离器顶部的粗煤气接近无尘，进入预冷器（C609AB）进行第一步冷却，在此粗煤气从179℃冷却至130℃，粗煤气中部分焦油和水蒸气将被冷凝下来。预冷器是立式管壳式换热器，粗煤气从预冷器顶部进入（管程），由底部排出。预冷器底部贮槽收集冷凝液。壳程的冷却介质锅炉给水从105℃加热到150℃。根据需要来自煤气水分离装置的高压喷射煤气水喷入预冷器的管程。第二步冷却，在中间冷却器（C609A02）中粗煤气由130℃降至70℃，煤气中部分油和水蒸气将冷凝。中间冷却器为立式，粗煤气由其顶部进入管程，从底部排出。来自煤气水分离装置的煤气水喷入中间冷却器管程，冲洗NH3，以防止管程表面形成碳酸氢铵结晶。喷射的高压煤气水和冷凝液收集在中间冷却器底部贮槽，并由此排出。中间冷却器壳程冷却介质为脱盐水，在此脱盐水由40℃加热到85℃。第三步冷却，粗煤气在最终冷却器（C609A03）中由70℃降至37℃。最终冷却器也是立式管壳换热器，煤气从顶部进入管程，底部排出。来自煤气水分离装置喷入最终冷却器管程，喷射高压煤气水的目的与第二步的冷却目的相同。高压喷射煤气水与冷凝液收集在最终冷却器的下部贮槽内，并由此排出。最终冷却器壳程冷却介质为循环冷却水，其温度由32℃加热到42℃。最终分离器（F609A02）将从最终冷却器进入的煤气中含有的少量氨、油及煤气中夹带的少量液滴进一步分离，最终离开最终分离器的无氨、无尘、无油、无焦油和酚的粗煤气进入低温甲醇洗工号。煤气冷却工号有两条煤气水管线分别进入煤气水分离工号。——含焦油煤气水——含油煤气水含焦油煤气水是一种混合物，主要成份水、尘和焦油。从预冷器C609A01A/B里冷凝下来的含焦油煤气水和粗煤气分离器F609A01底部排出的含焦油煤气水一并送往煤气水分离初焦油分离器装置。含油煤气水也是一种混合物，主要成份为水、油、氨和酚。此部分煤气水包括来自中间冷却器C609A02和最终冷却器C609A03的喷射煤气水及煤气冷凝液。含油煤气水最终送往煤气水分离工号含油煤气水膨胀器。煤气水分离工段一、主要任务及设备主要任务是将加压气化和煤气冷却工段以及低温甲醇洗等工段来的煤气水膨胀分离出其中的溶解气、固体颗粒及焦油/油，并向气化（606#），煤气冷却（609#）分别提供低压喷射煤气水和高压喷射煤气水。多余的煤气水经过双介质过滤器处理后送往酚胺回收工段在处理。设备有:膨胀冷却器、初焦油分离器、油分离器、第一、二缓冲槽、煤气水储槽、泥浆液槽、纯焦油槽、油槽、焦油污水槽、膨胀气鼓风机气液分离器、膨胀气气液分离器、安全水封汽液分离器、最终油分离器、双介质过滤器、含尘煤气水膨胀器安全水封、含油煤气水膨胀器安全水封、焦油污水槽安全水封、含尘煤气水冷却器、余热回收器、膨胀气冷却器、煤气水换热器、煤气水冷却器、煤气水泵等。二、工艺原理根据无压重力沉降原理，利用不同组分的密度差，把煤气水中的油、含尘焦油分离出来。利用压力降低气体在液体中溶解度减小的原理，经闪减压，分离出煤气水中溶解的CO、NH3、CO2等气体。三、流程简述从601#来的含尘煤气水进入废热锅炉C623ABCD03回收热量，煤气水从199℃降到155℃，产生143℃的饱和蒸汽送除氧站，从C623ABCD01AB出来的含尘煤气水进入串联的含尘煤气水冷却器C623ABCD02A、C623ABCD02B、C623ABCD02C，均用循环冷却水最终冷却到70℃，冷却后的煤气水进入两个并联的含尘煤气水膨胀器（80-F003A/B）。另外，从气化（601#）来的低压含尘煤气水、开车期间由废锅来的煤气水以及从低温甲醇洗（610#）一系列来的部分冷凝液和从煤气冷却（609#）来的部分含油煤气水也进入F623ABCD23ABCD。上述混合煤气水在F623ABCD23ABCD膨胀至接近大气压，煤气水靠重力进入四个并联的初焦油分离器（623ABCD24ABCD），煤气水进入分离器的中心，在此，煤气水通过一中心管进入第一沉降区，在这个区域物流沿径向方向流入分离器壁，粘稠的含尘焦油和大部分重焦油沉降到分离器的锥形底部，分离器内有两个搅拌器，以防止焦油和尘沉积在分离器壁上。含尘焦油从分离器的底部分离出来，就地装车。在分离器中，纯焦油从煤气水中分离出来，并靠一外部可调溢流堰从分离器间断排出，靠重力流入纯焦油槽F623ABCD06，由纯焦油泵J623ABCD11AR将焦油送往罐区。在第二沉降区，煤气水沿径向返回到分离器中心流到安装在分离器中心管四周的固定溢流管到环状槽，靠重力流到最终油分离器（F623ABCD25ABCD），煤气水也可溢流到缓冲槽（F623ABCD01）。从609#煤气冷却来的部分含油煤气水与601#低温甲醇洗一系列来的部分冷凝液进入两个并联的含油煤气水膨胀槽（F623ABCD21AB），膨胀至接近大气压，煤气水靠重力流入两个并联的油分离器（F623ABCD21AB），通过一中心管沿内壁进入第一沉降区形成一均匀的径向流，在第一沉降区焦油沉降在分离器的锥形底部，底部外壁装有蒸汽伴热管。在这个沉降区，油靠浮力从煤气水中分离出来，物流通过油提升器到第二沉降区的煤气水表面，凝结的油滴从煤气水中分离出来，并升到液面上，分离的油沿径向返到分离器中心，经一内部固定的溢流管到环状槽，在这儿，油通过一外部可调溢流堰排到油槽（F623ABCD07），然后用油泵（J623ABCD12）打往罐区。分离后的煤气水靠重力流入最终油分离器（F623ABCD25ABCD）或到缓冲槽（F623ABCD02）。经过初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）和油分离器（F623ABCD22AB）分离出焦油和油的煤气水，混合后由最终油分离器（F623ABCD25ABCD）的底部进入，首先进入焦炭过滤框向上流，在上升过程中，使小的油滴相互碰撞形成大的油滴，以增进油、水、焦油的分离，在油的分离过程中，一些油滴离开焦炭过滤框直接上升到液面，收集在最终油分离器（F623ABCD25ABCD）的集油室，油靠重力通过一外部可调溢流堰流入油槽（F623ABCD07）。分离后的煤气水从TPI板件底部离开，然后向上流到其集水室并经一溢流堰靠重力流到缓冲槽（F623ABCD），由泵J623ABCD04AR经冷却器C623ABCD09A～R完成冷却后送往双介质过滤器F623ABCD26ABCD进行过滤。经过初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）和油分离器（F623ABCD22AB）分离出焦油和油的煤气水也可送到缓冲槽（F623ABCD01），然后经泵（J623ABCD01AR）送到煤气水冷却器（C623ABCD09A～R）完成冷却，冷却后的煤气水再进入F623ABCD25ABCD进行分离，分离后的煤气水再到F623ABCD02由泵J623ABCD04AR经冷却器C623ABCD09A～R的旁路送往F623ABCD26ABCD双介质过滤器进行过滤。另外，通过调节冷却水的量来调节C623ABCD09A～R出口的温度。这样使得F623ABCD26ABCD可在70℃（不冷却）和40℃（冷却）间操作。J623ABCD01AR还向609#提供低压冲洗煤气水。喷射煤气水泵（J623ABCD02AR）从缓冲槽（F623ABCD01和F623ABCD02）向609#提供高压喷射煤气水。经过最终油分离器（F623ABCD25ABCD）分离后的煤气水中还有悬浮固体、油和焦油，所以由F623ABCD25ABCD分离后的煤气水经泵J623ABCD04AR从双介质过滤器顶部进入，经床层过滤后从底部排出，过滤后的煤气水进入煤气水贮槽（F623AD03）。双介质过滤器运行一段时间后，床层压差增大，易于损坏床层，因此必须进行返洗。返洗水由反洗泵（J623ABCD08ABR）从煤气水贮槽（）送到双介质过滤器的底部，每隔24小时对双介质过滤器进行返洗一次，反洗回水即泥浆液收集在泥浆液槽（F623ABCD05）中，然后用泵（J623ABCD07AR）送到初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）进行再处理。来自含油煤气水膨胀器（F623ABCD21AB）的膨胀气，一部分进入含油煤气水膨胀器安全水封F623ABCD28AB后，再经过安全水封气液分离器F623ABCD12AB排入大气，另一部分和来自含尘煤气水膨胀器（F623ABCD23ABCD）的部分膨胀气混合后一起进入膨胀气冷却器（C623ABCD07AB），在此气体被冷却到35-40℃，冷却后的膨胀气通过膨胀气气液分离器（F623ABCD10AB）送到J623ABCD14AR（膨胀气鼓风机）入口管线，经（J623ABCD14AR）送入膨胀气鼓风机气液分离器（F623ABCD09）,然后送往硫回收装置。来自含尘煤气水膨胀器（F623ABCD23ABCD）的膨胀气，一部分进入含尘煤气水膨胀器安全水封F623ABCD27AB后，再经过安全水封气液分离器F623ABCD12AB排入大气，另一部分和来自含油煤气水膨胀器（F623ABCD21AB）的部分膨胀气混合后一起进入膨胀气冷却器（C623ABCD07AB），在此气体被冷却到35-40℃，冷却后的膨胀气通过膨胀气气液分离器（F623ABCD10AB）送到J623ABCD14AR（膨胀气鼓风机）入口管线，经膨胀气鼓风机（J623ABCD14AR）送入膨胀气鼓风机气液分离器（F623ABCD09）,然后送往硫回收装置。来自初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）、油分离器（F623ABCD22AB）和最终油分离器（F623ABCD25ABCD）的呼吸气经总管排入大气。623#所有排放或溢流的煤气水流入F623ABCD08中，然后经焦油污水泵（J623ABCD09AR）将煤气水打往初焦油分离器（F623ABCD24AB危险因素分析一、人员自身方面1、人员精神状态要好工艺复杂操作严格，不能疲劳作业，班前要充分休息，不能连班作业，班前不能喝酒。2、劳动保护佩戴工作环境复杂，皮带输送机较多，且煤粉较大，周围易燃易爆的气体、化工燃料较多，工作服要三紧，且防静电，安全帽要正确佩戴，高温、有腐