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1、大唐克旗煤制天然气项目气化装置介绍克旗公司生产技术部.祝逢栋.2010年3月课程结构介绍课程结构介绍1.煤气化装置在生产工艺的位置2.煤气化的原理3.煤气化概述4.碎煤加压气化法工艺技术特点5.碎煤加压气化炉的发展过程6.克旗公司气化装置概况7.碎煤加压气化装置流程8.碎煤加压气化的优缺点9.原料消耗及产出10.主要调节及联锁11.碎煤加压气化的应用12.工程进度及开车难点渣处理动力车间备 煤空 分加压气化煤气水分离变换甲醇洗甲烷化克劳斯硫回收丙烯压缩制冷酚氨回收废水处理焦油：16.2万吨/年中油：20.0万吨/年粗酚：6.2万吨/年硫磺：16.5万吨/年石脑油：5.7万吨/年原料煤1566万
2、吨/年燃料煤667万吨/年天然气1200万Nm3/d循环利用空气一、煤气化装置在生产工艺的位置一、煤气化装置在生产工艺的位置二、煤气化的原理二、煤气化的原理 原料煤原料煤 煤气煤气 干燥热解气化燃烧1.物理化学基础物理化学基础lGasifier Gasl Compositionl(Vol%)lH2 25-40lCO 13-60lCO2 5-35lCH4 0-15lH2S 0.2-1lCOS 0-0.1lN2 0.5-4lAr 0.2-1lNH3+HCN 0-0.3lAsh/Slag/PMC+1/2 O2 COC+O2 CO2 C+CO2 2CO C+H2O CO+H2C+2H2 CH4CO +
3、H2O H2 +CO2CO+3H2 CH4+H2O S H2S+COS N NH3+HCN 碳碳氧气氧气蒸汽蒸汽2.煤气化化学反应煤气化化学反应二、煤气化的原理二、煤气化的原理3.流体力学基础流体力学基础床层压力降随气速的变化曲线床层压力降随气速的变化曲线二、煤气化的原理二、煤气化的原理3、煤的气化方法煤气的用途多种多样，制取煤气的控制方式也多种多样。以压力控制方式分类煤气化可分为常压气化炉和加压气化炉；以气化原料在气化炉内的运动方式分类，气化可分为固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法；根据排渣方式分类，煤的气化可分为，固态排渣方式和液态排渣方式。三、煤气化概述三、煤气化概述四、碎煤加压气
4、化工艺技术特点四、碎煤加压气化工艺技术特点煤气化 （鲁奇)加压气化是自热式、逆流移动床、固态排渣的生产工艺，气化过程所需要的热量靠煤的部分燃烧来供给。气化炉是双层壁压力容器，夹套由中压锅炉水保持液位，操作期间，热量传递到夹套，在此产生略高于气化炉操作压力下的饱和蒸汽，此蒸汽返回作气化剂，从而减少了外供的过热蒸汽供给量。煤进入气化炉后首先受热干燥脱去水分，随着燃料层的移动进入干馏层，在此煤中挥发份受热后逸出，热解后的煤焦质在气化层与上升的气体发生气化反应，从而产生以CO2、CO、H2、CH4为主要成份的粗煤气。五、碎煤加压气化炉的发展过程五、碎煤加压气化炉的发展过程第一代MARK I直径2600
5、 mm单炉产气量 50008000 Nm3/h 1939年建成投产内衬边置灰锁气化剂中空主轴进入 密封限制了生产强度的提高平型炉篦第二代MARK II（2.63.7m，产气量32000-45000 Nm3/h）搅拌破粘装置塔型炉篦进气量大均匀炉篦传动改为侧向传动灰锁改在炉体下部正中，下灰五、碎煤加压气化炉的发展过程五、碎煤加压气化炉的发展过程第三代MARKIII(我们采用的炉型）（直径3.8m;单炉产气量35000-50000 Nm3/h）改进了煤分布器和破粘装置改进多层炉篦改进了传动机构和控制系统五、碎煤加压气化炉的发展过程五、碎煤加压气化炉的发展过程五、碎煤加压气化炉的发展过程五、碎煤加压
6、气化炉的发展过程第四代MARK（直径5m;单炉产气量75000 Nm3/h）去掉炉蓖改为喷嘴增加内衬里液态排渣六、克旗公司气化装置概况克旗公司气化装置三期共有48台气化炉，一期16台（15开1备）。一期两系列，每系列8台气化炉、一套气柜。单系列有一台冷火炬、一台热火炬、一台氧气预热器、两套煤锁气洗 涤器、一套开车煤气洗涤器。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气水装置三期3套，一期一套，每套四系列。气化区分厂目前实施的进展一期工程气化全部设备安装完成。工艺管道开始配制，排查池施工完成，煤锁气压缩机厂房封闭完成，压缩机安装完成，两台气柜制作安装完成一期煤气水分离全部
7、现场制作的非标设备安装完成，两台氨球罐制作安装完成。酚氨回收基础全部出零米。气化炉结构及配套附属设备炉体夹套炉篦灰锁煤锁洗涤冷却器(1)煤锁煤通过煤锁由常压系统间歇地加入到气化炉内，容积18.7m3，设计压力4.6MPa，设计温度250，操作温度20-150。采用上下阀门加煤形式。高负荷时每小时向气化炉加煤35次，每次加煤时间约 8-10min。采用液压操作系统，驱动底部、顶部锥形阀和泄压阀控制系统：自动可控电子程序装置，可以实现自动、半自动、手动煤锁循环过程：煤由煤斗加入煤锁 充压；向气化炉加煤；煤锁泄压；开始新的加煤循环(2)气化炉操作压力4.11MPa气化炉外壳外4000mm外壳壁厚60
8、mm设计压力4.6MPa设计温度260气化炉内径内3848mm内壁厚30mm设计外压0.25MPa炉高H13000mm。炉篦炉底宝塔型炉篦，四层相叠而成，转速012rh(正常转速34rh)，炉蓖缝隙出口气化剂速度5ms四只塔形分布器，气量分布自下而上分别为40、30、20、10采用液压或电机操作系统驱动控制系统：自动可控电子程序装置，可以实现自动、手动结构和煤锁相似，也是上下阀形式容积13.2m3，设计压力4.6MPa，设计温度470，操作温度400 采用液压操作系统，驱动底部、顶部锥形阀和泻压阀控制系统：自动可控电子程序装置，可以实现自动、半自动、手动灰锁循环过程：灰由气化炉排入灰锁；灰锁卸
9、压；排灰；充压；接灰；开始新的排灰循环。(3)灰锁(4)洗涤冷却器 设备作用：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。设计压力 4.65 MPa 工作压力 4.11 MPa设计温度 450操作温度 397八、碎煤加压气化的优缺点：优点：(1)技术成熟，氧耗较低；(2)气化节省动力，生产能力大；(3)可以气化劣质褐煤；(4)气化过程是连续进行的，有利于实现自动化；缺点：(1)蒸汽分解率低，气化过程的热效率有所降低；(2)有复杂的传动机构，设备检控频繁；(3)废水量大，废水处理复
10、杂；(4)需块煤；煤质要求：(1)需块煤（一般入炉煤在550mm之间）(2)灰熔融性软化温度大于1200 (3)除强粘结性煤外都能气化1九、原料消耗及产出九、原料消耗及产出主要单耗主要单耗项目单位东胜利褐煤备注1.煤耗t煤/KNm3粗煤气 1.042.氧耗Nm3/KNm3粗煤气 1353.汽耗t/KNm3粗煤气 0.93含夹套自产0.826外供九、原料消耗及产出九、原料消耗及产出产品指标产品指标典典型型成成份份,%：氢氢气气 3 9.0 4一一氧氧化化碳碳 14.45二二氧氧化化碳碳 31.89甲甲烷烷 1 2.8 2C 2+0.5 0硫硫 化化 氢氢 0.7 0工工 艺艺 指指 标标温温 度
11、度 1 8 1压压力力 4.0MPa(G)总总气气量量 620090Nm3/h单单 炉炉 产产 气气 量量38756Nm3/h主主要要消消耗耗指指标标(单单 炉炉)煤煤:4 0.3 1 t/h氧氧 气气:5232Nm 3/h蒸蒸汽汽：3 6 t/h十、主要调节及联锁十、主要调节及联锁运行中的主要调节运行中的主要调节 汽氧比及蒸汽、氧气流量调节 汽氧比即入炉蒸汽量和氧气量的比值，取决于原料煤的灰熔点。正常生产中蒸汽和氧气同比例增减。克旗气化炉的汽氧比在7.0kg/Nm3左右。正常生产中处于自动调节。气化炉的负荷调节 改变气化剂的入炉量即改变气化炉的负荷。为满足后工序的相对稳定，一般在气化装置出口
12、煤气总管上设置自动调节系统，通过改变气化剂入炉量来稳定出装置的煤气流量和压力。炉篦转速调节 调节炉篦转速可增加或减少气化炉的排出灰量，以维持炉内反应层的高度。十、主要调节及联锁十、主要调节及联锁气化炉的联锁系统 为了保证设备和整个装置的安全，气化炉一般设有以下联锁，连接在紧急停车系统。-氧气总管压力低 -蒸汽总管压力低下列是单台气化炉联锁 -夹套水液位低 -煤锁温度高 -灰锁温度高 -气化剂温差高 -汽氧比低 -夹套压力高 -气化炉出口温度高 -洗涤冷却器出口温度高 -夹套与气化炉压差高 -紧急停车按钮 十一、碎煤加压气化的应用十一、碎煤加压气化的应用国内已运行装置天脊集团5台义马煤气化5台哈
13、尔滨气化厂5台兰州气化厂4台云解化12台第一代十一、碎煤加压气化的应用十一、碎煤加压气化的应用国内主要在建装置 由于鲁奇炉发展成熟，运行较其它炉型有不可比拟的优点，在国内的煤化工发展中又有多家采用。1、潞安煤基油示范装置 6台气化炉，使用不粘结性贫瘦煤，目前在试车中。（2008年12月22日出油，23日CCTV1报道。国内第一家间接煤制油）2、新疆广汇合成甲醇装置 16(14)台气化炉，在建中，使用长焰煤。3、石家庄金石集团 4台气化炉，与晋煤集团合资。气化炉在制作中。4、国电合成氨尿素 6台气化炉，使用褐煤。5、内蒙古大唐克旗煤制气项目三期滚动建设，共48台气化炉，使用褐煤。十二、工程进度及
14、开车难点十二、工程进度及开车难点工程进度及节点2011年6月15日，全厂蒸汽管网具备接汽条件，满足空分试车要求；2011年6月1日，第一套空分装置中交2011年8月15日 第一套空分产出合格氧氮；2011年7月1日 加压气化炉、煤气水中交；2011年8月31日 加压气化实现首炉点火；2011年10月30日 加压气化16台炉调试完成；十二、工程进度及开车难点十二、工程进度及开车难点难点：加压气化8.31实现点火，空分则需要提前一月提供合格的氧氮，根据目前工程进展难度大；煤气水工段需在点火前具备接水条件，否则气化运行两个月煤气水无法排放，按目前工程进度难度较大；熟练工太少，目前气化分厂从事过鲁奇气
15、化操作的仅有3人，满足不了试开车人员要求。2011年8月31日，气化炉首炉点火，原料煤粒度要求1350mm，我公司输煤系统没有碎煤设备，只能依靠矿业提供符合粒度要求的燃料煤、原料煤，但矿业公司与我公司配套的破碎、筛分设备预计2011年12月投运。配套的破碎、筛分设备不能按我公司工程节点投运。我公司动力区用燃料煤低位基发热量设计值为2850Kcal/Kg，气化炉用原料煤低位基发热量设计值为3200Kcal/Kg。矿业公司原煤煤质平均热值2800 Kcal/Kg左右，如何保证气化炉试车用煤热值值得探讨。由于我公司气化装置所用煤的煤种为褐煤，机械强度低，水份大，易破碎，而气化装置用煤粒度是有要求的，
16、煤粒度过大或过少和水份的变化对气化的工况有严重的影响。气化分厂的冬季运行及防冻:克旗煤制气现场冬季漫长、气温寒冷，对于整个气化装置都是考验，管线、伴热、调节阀、电动阀、仪器仪表都会出现故障及指示不准的现象，对整个气化分厂安全稳定运行都是严峻考验。国内外鲁奇炉操作压力为2.95-3.05MPa，主要用于生产城市煤气和合成氨，而我公司生产的天然气主要成分为CH4，为了提高CH4的含量和减少后续装置规模投资，将气化操作压力由提高到4.0 MPa，在国内外尚属首例，并没有任何实际操作经验，操作控制不当易发严重后果。十二、工程进度及开车难点十二、工程进度及开车难点 谢谢 谢谢！谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH