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1、（中职）煤气化工艺及设备项目五：粉煤加压气化过程教学课件项目五项目五项目五项目五 粉煤加压气化过程粉煤加压气化过程粉煤加压气化过程粉煤加压气化过程煤气化工艺及设备煤气化工艺及设备2项目五项目五粉煤加压气化过程粉煤加压气化过程任务任务任务任务11干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备任务任务任务任务22粉煤的气化粉煤的气化粉煤的气化粉煤的气化任务任务任务任务3 3 ShellShell气化炉的操作气化炉的操作气化炉的操作气化炉的操作学习目标学习目标1.了解粉煤加压气化技术的发展背景，开发过程以及国内应了解粉煤加压气化技术的发展背景，开发过程以及国内应用现状。用现状。2.认识粉煤气化的原
2、料，并掌握原料的特性要求。认识粉煤气化的原料，并掌握原料的特性要求。3.熟悉粉煤制备的工艺流程，掌握主要设备的结构和开、停车过程。熟悉粉煤制备的工艺流程，掌握主要设备的结构和开、停车过程。4.能运用热力学和动力学的知识分析粉煤气化反应影响因素。能运用热力学和动力学的知识分析粉煤气化反应影响因素。5.重点学习重点学习Shell气化技术的工艺流程和主要设备结构。气化技术的工艺流程和主要设备结构。6.掌握掌握Shell气化系统的开、停车操作过程。气化系统的开、停车操作过程。7.掌握掌握Shell气化正常运行过程中的主要控制点和控制指标气化正常运行过程中的主要控制点和控制指标 任务任务1 1 干煤粉的
3、制备干煤粉的制备 分任务分任务1 1 识读干煤粉制备工艺流程识读干煤粉制备工艺流程 煤是有机物和矿物质的复杂混合物。有机物由固定碳、挥发性物质和煤是有机物和矿物质的复杂混合物。有机物由固定碳、挥发性物质和水分组成。粉煤加压气化要求采用干煤粉进料。水分组成。粉煤加压气化要求采用干煤粉进料。符合粉煤加压气化要求的煤粉，其煤粉粒度分布及含水量应满足下述符合粉煤加压气化要求的煤粉，其煤粉粒度分布及含水量应满足下述要求：要求：粒度分布：粒度分布：90m，占比，占比90%。5m，占比，占比10%。含水量：含水量：2且且1%而化工生产企业从煤矿采购的原煤一般是块煤和碎煤，外水含而化工生产企业从煤矿采购的原煤
4、一般是块煤和碎煤，外水含量也比较高，如何对原煤进行磨制呢？量也比较高，如何对原煤进行磨制呢？情境引入情境引入任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备一、认识干煤粉一、认识干煤粉煤是有机物和矿物质的复杂混合物。有机物由固定碳、煤是有机物和矿物质的复杂混合物。有机物由固定碳、挥发性物质和水分组成。矿物质存在于煤灰和渣中，主要挥发性物质和水分组成。矿物质存在于煤灰和渣中，主要成分是：成分是：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O等，等，适用于粉煤气化煤的主要特性范围见下表适用于粉煤气化煤的主要特性范围见下表5-1任务任务任务任务1 1 1
5、1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备表表5-1粉煤气化用煤的特性及适范围粉煤气化用煤的特性及适范围特性特性适用范围适用范围水分（收到基）水分（收到基）%4.530.7灰含量（无水基）灰含量（无水基）%5.735.0氧氧（无水基）（无水基）%5.316.3S（无水基）（无水基）%0.35.2Cl(无水基无水基)%0.010.4高位发热量高位发热量MJ/Kg22.833.1灰中含量灰中含量：Na2O%K2O%CaO%Fe2O3%SiO2%Al2O3%0.13.10.13.31.223.75.927.820.958.99.532.6任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的
6、制备干煤粉的制备干煤粉的制备与系统有关的煤特性是煤的总水分。煤的总水分越高，磨煤时需要与系统有关的煤特性是煤的总水分。煤的总水分越高，磨煤时需要供给的惰性气体热量越多。供给的惰性气体热量越多。煤的哈氏可磨指数（煤的哈氏可磨指数（HGI）。它表示煤磨碎的难易程度，指数越低，）。它表示煤磨碎的难易程度，指数越低，煤越难磨。煤越难磨。煤的灰熔点（通常指灰熔性流动温度）。灰熔性检测包括煤的初始煤的灰熔点（通常指灰熔性流动温度）。灰熔性检测包括煤的初始变形温度（变形温度（DT）、软化温度（）、软化温度（ST）、半球温度（）、半球温度（HT）和流动温度）和流动温度（FT）。对于气化炉，流动温度是灰渣流动能
7、力的指示，气化温度）。对于气化炉，流动温度是灰渣流动能力的指示，气化温度总是比这个温度高，因为气化炉耐火膜壁需要熔渣均匀挂壁，然后沿总是比这个温度高，因为气化炉耐火膜壁需要熔渣均匀挂壁，然后沿壁下流通过排渣口流出。灰渣的流动温度（壁下流通过排渣口流出。灰渣的流动温度（FT）一般在）一般在12001500范围内。范围内。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备高灰熔点的煤一般使用石灰石为助熔剂，以降低流动高灰熔点的煤一般使用石灰石为助熔剂，以降低流动温度。温度。煤粉是由尺寸不同、形状不规则的颗粒所组成。煤粉具煤粉是由尺寸不同、形状不规则的颗粒所组成。煤粉具
8、有流动性，煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表有流动性，煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，表面可吸附大量空气，从而使其具有流动性，便于面积，表面可吸附大量空气，从而使其具有流动性，便于气力输送，缺点是易形成煤粉自流，设备不严密时容易漏气力输送，缺点是易形成煤粉自流，设备不严密时容易漏粉。图粉。图5-1和图和图5-2为干煤粉。为干煤粉。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备图 5-1 干煤粉 图5-2 放大镜下的煤炭颗粒 煤粒任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备二、干煤粉制备工艺流程二、干煤粉制
9、备工艺流程干煤粉制备系统由磨煤、惰性气体、粉煤过滤三个单干煤粉制备系统由磨煤、惰性气体、粉煤过滤三个单元组成。在磨煤机中粒度元组成。在磨煤机中粒度13mm的碎煤和合格粒度的石灰的碎煤和合格粒度的石灰石在一定的比例下，在惰性环境和微负压条件下，在磨机石在一定的比例下，在惰性环境和微负压条件下，在磨机中被碾磨和干燥。惰性气体带动粉煤进入袋式过滤器中完中被碾磨和干燥。惰性气体带动粉煤进入袋式过滤器中完成气体和粉煤的分离，煤粉随后从袋式收集器中被送到煤成气体和粉煤的分离，煤粉随后从袋式收集器中被送到煤加压及给料系统。干煤粉制备工艺流程见图加压及给料系统。干煤粉制备工艺流程见图5-3。任务任务任务任务1
10、 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备煤粉袋式收集器磨煤机热风炉循环风机石灰石仓碎煤仓称重给煤机粉煤到粉煤储槽放空图5-3 干煤粉制备工艺流程图任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备1.磨煤及干燥磨煤及干燥从储存和运输系统送来的原料煤储存在原料煤储仓中，从储存和运输系统送来的原料煤储存在原料煤储仓中，原料煤经破碎机（见图原料煤经破碎机（见图5-4）破碎成粒度）破碎成粒度13mm的碎煤，的碎煤，经振动料斗及称料给料机（见图经振动料斗及称料给料机（见图5-5）计量后送到磨煤机）计量后送到磨煤机内，经磨煤机的三个磨辊研磨后，被通入磨煤
11、机的内，经磨煤机的三个磨辊研磨后，被通入磨煤机的110300热惰性气体干燥，并吹送至磨煤机上部的旋转分离热惰性气体干燥，并吹送至磨煤机上部的旋转分离器筛分，细粉吹送去粉煤袋式过滤器，粗颗粒粉煤从分离器筛分，细粉吹送去粉煤袋式过滤器，粗颗粒粉煤从分离器掉回磨辊下重新研磨。根据需要可添加一定比例的小颗器掉回磨辊下重新研磨。根据需要可添加一定比例的小颗粒石灰石。粒石灰石。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备图5-4 破碎机 图5-5 称量给料机 任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备粉煤的粒径由热惰性气体流量、磨煤
12、机磨辊的压力和粉煤的粒径由热惰性气体流量、磨煤机磨辊的压力和旋转分离器的转速进行控制。原料煤储仓上装有煤仓排风旋转分离器的转速进行控制。原料煤储仓上装有煤仓排风过滤器和煤仓引风机进行除尘排风。原料煤储仓配有氮气过滤器和煤仓引风机进行除尘排风。原料煤储仓配有氮气分配环以能够熄灭煤的自燃。分配环以能够熄灭煤的自燃。为了防止粉煤进入磨煤机内的轴密封和轴承，用来自为了防止粉煤进入磨煤机内的轴密封和轴承，用来自密封风机的空气进行压力吹扫。磨煤机下部设有废料箱以密封风机的空气进行压力吹扫。磨煤机下部设有废料箱以收集排出的因太硬无法磨碎的石块及铁块异物。收集排出的因太硬无法磨碎的石块及铁块异物。任务任务任务
13、任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备2.惰性气体惰性气体加热粉煤的热量来源于惰性气体发生器。在惰性气体发生器内，加热粉煤的热量来源于惰性气体发生器。在惰性气体发生器内，燃料气与匹配比例的燃烧空气进行燃烧并与循环风机送来的循环惰性燃料气与匹配比例的燃烧空气进行燃烧并与循环风机送来的循环惰性气体混合。气体混合。热惰性气体在磨煤机、粉煤袋式过滤器、惰性气体发生器三个设热惰性气体在磨煤机、粉煤袋式过滤器、惰性气体发生器三个设备间通过循环风机进行循环使用。为保持惰性环境，设计氧含量最大备间通过循环风机进行循环使用。为保持惰性环境，设计氧含量最大值为值为8%，可以排除粉煤自
14、燃和爆炸的危险。，可以排除粉煤自燃和爆炸的危险。为维持磨煤机出口微负压操作，可调节惰性气体放空，为防止系为维持磨煤机出口微负压操作，可调节惰性气体放空，为防止系统负压过高可补入氮气。为防止惰性气体中湿含量超标，可开启稀释统负压过高可补入氮气。为防止惰性气体中湿含量超标，可开启稀释风机，增补入空气。风机，增补入空气。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备3.粉煤过滤粉煤过滤含粉煤的惰性气体在粉煤袋式收集器（见图含粉煤的惰性气体在粉煤袋式收集器（见图5-6，图，图5-7）里进行分离。分离下的粉煤逐步堆集在过滤器底仓，）里进行分离。分离下的粉煤逐步堆集在过滤
15、器底仓，由仓底出口设置的粉煤旋转卸料阀排出，送去煤加压及进由仓底出口设置的粉煤旋转卸料阀排出，送去煤加压及进煤系统的粉煤储罐。煤系统的粉煤储罐。经滤袋过滤的循环惰气（粉煤含量小于经滤袋过滤的循环惰气（粉煤含量小于10mg/Nm3）通）通过循环风机送去惰性气体发生器。粉煤袋式收集器滤袋的过循环风机送去惰性气体发生器。粉煤袋式收集器滤袋的清扫需用氮气吹扫。取样在粉煤螺旋输送机上游，以取样清扫需用氮气吹扫。取样在粉煤螺旋输送机上游，以取样检测粉煤粒度、水分和灰熔点。检测粉煤粒度、水分和灰熔点。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备图5-6 袋式收集器 图5-
16、7 袋式收集器工作原理简图 任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备三、干煤粉磨制系统三、干煤粉磨制系统磨机的选择要结合生产规模、原煤性质、操作条件及磨机的选择要结合生产规模、原煤性质、操作条件及经济性等多方面考虑。一般情况下，当煤质硬度大（无烟经济性等多方面考虑。一般情况下，当煤质硬度大（无烟煤、贫煤），磨蚀性较大时，选用风扫式钢球磨系统，当煤、贫煤），磨蚀性较大时，选用风扫式钢球磨系统，当煤质硬度小，原煤水分较大，磨蚀性较小，且煤源供应稳煤质硬度小，原煤水分较大，磨蚀性较小，且煤源供应稳定时，宜选用立式辊磨系统。定时，宜选用立式辊磨系统。任务任务任务
17、任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备1.风扫式钢球磨系统风扫式钢球磨系统由于进厂原煤水分一般由于进厂原煤水分一般4%15%，原煤在粉磨过程中，原煤在粉磨过程中需要进行烘干，为增强烘干能力，大型磨机都带有烘干仓。需要进行烘干，为增强烘干能力，大型磨机都带有烘干仓。原煤喂料后，先在烘干仓内烘干，烘干后的原煤进入磨煤原煤喂料后，先在烘干仓内烘干，烘干后的原煤进入磨煤机粉磨并继续烘干，粉磨后的煤粉由热风机带出磨机，进机粉磨并继续烘干，粉磨后的煤粉由热风机带出磨机，进入高浓度防爆型粉煤袋收尘器收集处理，收下的煤粉经输入高浓度防爆型粉煤袋收尘器收集处理，收下的煤粉经输送机送
18、入粉煤仓中，废气由风机排入大气。球磨机工作原送机送入粉煤仓中，废气由风机排入大气。球磨机工作原理见图理见图5-8。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备图5-8 球磨机工作原理 图5-9 球磨机实物图 任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备在筒内装有一定数量的钢球，当转动部转动时，钢球在筒内装有一定数量的钢球，当转动部转动时，钢球在离心力和摩擦力作用下，被转动着的筒体提升到一定高在离心力和摩擦力作用下，被转动着的筒体提升到一定高度，由于自身重力的作用而下落，进入筒体的煤在钢球的度，由于自身重力的作用而下落，进入
19、筒体的煤在钢球的撞击和研磨下形成粉磨。撞击和研磨下形成粉磨。钢球磨煤机（见图钢球磨煤机（见图5-9）最突出的优点是煤种适应性广，）最突出的优点是煤种适应性广，运行安全可靠，维修较方便。对磨制煤种的可磨性指数和运行安全可靠，维修较方便。对磨制煤种的可磨性指数和磨损指数没有任何限制。它可磨制包括褐煤在内的所有煤磨损指数没有任何限制。它可磨制包括褐煤在内的所有煤种。特别适合于磨制无烟煤等煤种。这是因为：无烟煤煤种。特别适合于磨制无烟煤等煤种。这是因为：无烟煤煤粉着火温度高，要求煤粉细，而且制粉系统设计要求热风粉着火温度高，要求煤粉细，而且制粉系统设计要求热风送粉，采用其他类型磨煤机都难于达到燃烧要求
20、的煤粉细送粉，采用其他类型磨煤机都难于达到燃烧要求的煤粉细度。度。然而，钢球磨煤机及其制粉系统也有很多缺点：诸如然而，钢球磨煤机及其制粉系统也有很多缺点：诸如系统复杂、运行电耗高、制粉管道长、部件多、占地面积系统复杂、运行电耗高、制粉管道长、部件多、占地面积大、占用空间大、耗钢多。磨损大、噪声大，爆炸事故多大、占用空间大、耗钢多。磨损大、噪声大，爆炸事故多等。等。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备2.辊式煤磨系统辊式煤磨系统各种立式辊磨磨煤机的工作原理基本相似，在压紧力的作用下受到挤各种立式辊磨磨煤机的工作原理基本相似，在压紧力的作用下受到挤压和碾
21、磨而被粉碎成煤粉。其工作方式为物料从磨机上方中心喂入磨压和碾磨而被粉碎成煤粉。其工作方式为物料从磨机上方中心喂入磨盘，同时热风从进风口进入磨内。电动机通过减速机带动磨盘转动盘，同时热风从进风口进入磨内。电动机通过减速机带动磨盘转动,物物料在离心力的作用下，向磨盘边缘移动，经过磨盘上的环形槽时受到料在离心力的作用下，向磨盘边缘移动，经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎，细料由自下而上的高速热风带至设在磨机顶部的磨辊的碾压而粉碎，细料由自下而上的高速热风带至设在磨机顶部的分离器分选，细度合格的粉煤随气体排出磨外，不合格的则返回分离器分选，细度合格的粉煤随气体排出磨外，不合格的则返回磨内继续粉磨
22、。辊磨磨煤机工作原理见图磨内继续粉磨。辊磨磨煤机工作原理见图5-10和和5-11。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备图5-10 辊磨磨煤机 图5-11 辊磨磨煤机内部结构 任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备四、粉煤制备的安全措施四、粉煤制备的安全措施为防止煤粉制备系统发生燃烧、爆炸事故，要在系统为防止煤粉制备系统发生燃烧、爆炸事故，要在系统各部位采取有效措施，以预防煤粉的集聚，可设置各种防各部位采取有效措施，以预防煤粉的集聚，可设置各种防爆设施。如防爆阀、一氧化碳测定仪、惰性气体灭火装置爆设施。如防爆阀
23、、一氧化碳测定仪、惰性气体灭火装置等。主要措施如下：等。主要措施如下：任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备1.加设防爆阀加设防爆阀防爆阀设于需保护的设备和管道上，其位置应便于监防爆阀设于需保护的设备和管道上，其位置应便于监视及维修。防爆阀爆炸炸出的气体应不危及人行通道、电视及维修。防爆阀爆炸炸出的气体应不危及人行通道、电缆和设备。排至空旷处。缆和设备。排至空旷处。当采用球磨机磨煤时，进口及出口管道上均应设置防当采用球磨机磨煤时，进口及出口管道上均应设置防爆阀。另外分离设备顶部，粉煤仓顶部，收尘器顶盖上部，爆阀。另外分离设备顶部，粉煤仓顶部，收尘器顶盖
24、上部，收尘器及排风机的进、出口管道等均应设置防爆阀。收尘器及排风机的进、出口管道等均应设置防爆阀。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备2.加设灭火装置加设灭火装置粉煤堆积时间久，温度升高易发生自燃，一般以惰性粉煤堆积时间久，温度升高易发生自燃，一般以惰性气（气（CO2、N2）及泡沫、粉末等灭火材料进行灭火。袋收）及泡沫、粉末等灭火材料进行灭火。袋收尘器锥体灰斗部分，因下料不畅容易着火。尘器锥体灰斗部分，因下料不畅容易着火。3.加设自动监测装置加设自动监测装置煤磨进口，袋式过滤器进口及灰斗设置温度监测装置，煤磨进口，袋式过滤器进口及灰斗设置温度监测装置
25、，煤粉仓顶及锥体进行温度及煤粉仓顶及锥体进行温度及CO含量监测，袋式过滤器入含量监测，袋式过滤器入口进行口进行CO和和O2含量监测。含量监测。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备4.防止系统内产生火源或带入明火防止系统内产生火源或带入明火热风炉内的火星、高温熟料细颗粒被吸入磨道造成明火热风炉内的火星、高温熟料细颗粒被吸入磨道造成明火燃烧，铁件带入立磨中硬摩擦产生火花，以及待诏煤粉进行燃烧，铁件带入立磨中硬摩擦产生火花，以及待诏煤粉进行焊接等都是导致燃烧的危险因素。焊接等都是导致燃烧的危险因素。此外，在工艺布置、设备选型和生产操作上，要特别注此外，在工
26、艺布置、设备选型和生产操作上，要特别注意煤粉集聚。如设计中一般不采用水平管道和直弯管道，而意煤粉集聚。如设计中一般不采用水平管道和直弯管道，而代之以代之以70上升和上升和45下降的斜管道，力求管壁光滑，机械输下降的斜管道，力求管壁光滑，机械输送设备表面涂塑，尽量减少系统内部活动部件等。送设备表面涂塑，尽量减少系统内部活动部件等。能力训练能力训练1.分组讨论，简述干煤粉制备工艺过程。分组讨论，简述干煤粉制备工艺过程。2.查阅资料，简述风扫式钢球磨、辊磨磨煤机的工作原理。查阅资料，简述风扫式钢球磨、辊磨磨煤机的工作原理。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制
27、备分任务分任务2干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作一、启动前的准备工作一、启动前的准备工作1.现场对系统设备进行巡检，确认设备是否具备开机条件。现场对系统设备进行巡检，确认设备是否具备开机条件。2.进行联锁检查，确认现场所有设备均打到进行联锁检查，确认现场所有设备均打到“中控中控”位置，位置，并处于备妥状态。并处于备妥状态。3.检查原煤仓、煤粉仓料位。检查原煤仓、煤粉仓料位。4.通知巡检员确认灭火系统可随时投入运行。通知巡检员确
28、认灭火系统可随时投入运行。5.检查各档板、闸阀位置是否正确，动作是否灵活。检查各档板、闸阀位置是否正确，动作是否灵活。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作二、干煤粉制备系统开车二、干煤粉制备系统开车1.检查煤粉制备系统具备启动条件，确认袋收尘温度，各挡板关闭，检检查煤粉制备系统具备启动条件，确认袋收尘温度，各挡板关闭，检查关闭冷风阀及热风阀。查关闭冷风阀及热风阀。2.启动煤磨辅助设备组，确认各润滑系统正常。高压油泵启动启动煤磨辅助设备组，确认各润滑系统正常。高压油泵启动
29、10min后煤后煤磨方可启动。如果油温过低，则先投入电加热。磨方可启动。如果油温过低，则先投入电加热。3.启动煤粉输送设备组，调整煤粉仓入口气动开关阀开度。启动煤粉输送设备组，调整煤粉仓入口气动开关阀开度。4.启动煤磨排风机正常后，启动袋收尘组，调节相应档板，使磨入口处启动煤磨排风机正常后，启动袋收尘组，调节相应档板，使磨入口处保持微负压（保持微负压（-100Pa-150Pa），启用热风炉，热风炉出口温度保），启用热风炉，热风炉出口温度保持在持在200250。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统
30、的操作干煤粉制备系统的操作5.启动煤磨主电机组，并通知化验室。启动煤磨主电机组，并通知化验室。6.逐渐调整各风门、挡板开度，注意系统温度变化，控制出逐渐调整各风门、挡板开度，注意系统温度变化，控制出磨气体温度磨气体温度75。7.启动原煤喂料机，依据原煤的情况和煤粉质量的要求，根启动原煤喂料机，依据原煤的情况和煤粉质量的要求，根据磨机电流、差压、进出口气体温度等参数调整给料机喂据磨机电流、差压、进出口气体温度等参数调整给料机喂煤量。同时调整各档板开度，确保煤磨稳定运行。煤量。同时调整各档板开度，确保煤磨稳定运行。8.如果，磨进口热源切换至热风炉。其余操作同上，控制磨如果，磨进口热源切换至热风炉。
31、其余操作同上，控制磨产量，保证质量。产量，保证质量。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作三、煤粉制备系统正常调整三、煤粉制备系统正常调整1.喂煤量的控制喂煤量的控制（1）磨机在正常操作中，在保证出磨煤粉质量的前提下，尽可能提高磨）磨机在正常操作中，在保证出磨煤粉质量的前提下，尽可能提高磨机的产量，喂料量的多少是通过给料机速度来调节，根据化验室提供机的产量，喂料量的多少是通过给料机速度来调节，根据化验室提供的原煤质量，喂料量的多少可根据磨机的电流、进出口温度、差压等的原煤
32、质量，喂料量的多少可根据磨机的电流、进出口温度、差压等参数来决定，在增减喂料量的同时，调节各档板开度，保证磨机出口参数来决定，在增减喂料量的同时，调节各档板开度，保证磨机出口温度。温度。（2）原煤水分增大，喂煤量要减少，反之则增加，也可用调节热风量的）原煤水分增大，喂煤量要减少，反之则增加，也可用调节热风量的办法来平衡原煤水分的变化。办法来平衡原煤水分的变化。（3）原煤易磨性变好，喂煤量要增加，反之则减少。）原煤易磨性变好，喂煤量要增加，反之则减少。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤
33、粉制备系统的操作2.煤磨差压煤磨差压煤磨差压的稳定对煤磨的正常运转至关重要。差压煤磨差压的稳定对煤磨的正常运转至关重要。差压的变化主要取决于煤磨的喂煤量、通风量、煤磨出口温度、的变化主要取决于煤磨的喂煤量、通风量、煤磨出口温度、磨内隔仓板的堵塞情况。在差压发生变化时，先看原煤仓磨内隔仓板的堵塞情况。在差压发生变化时，先看原煤仓下煤是否稳定。如有波动，通知巡检员检查处理，并在下煤是否稳定。如有波动，通知巡检员检查处理，并在DCS上作适当调整稳定煤磨喂料量。如原煤仓下煤正常，上作适当调整稳定煤磨喂料量。如原煤仓下煤正常，查看磨出口温度变化，若有波动，可通过改变各档板来稳查看磨出口温度变化，若有波动
34、，可通过改变各档板来稳定差压。定差压。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作3.煤磨进、出口温度煤磨进、出口温度煤磨出口温度对保证煤粉水分合格和煤磨稳定运转具煤磨出口温度对保证煤粉水分合格和煤磨稳定运转具有重要作用，尤其是风扫煤磨更为敏感。出口温度主要通有重要作用，尤其是风扫煤磨更为敏感。出口温度主要通过调整喂煤量、热风档板和冷风档板来控制。过调整喂煤量、热风档板和冷风档板来控制。4.煤粉水分煤粉水分4.煤粉水分煤粉水分为保证出磨煤粉水分达标，根据喂煤量、差压、出入为保证
35、出磨煤粉水分达标，根据喂煤量、差压、出入口温度等因素的变化情况，通过调整各风门、档板开度，口温度等因素的变化情况，通过调整各风门、档板开度，保证煤磨出口温度在合适范围内。保证煤磨出口温度在合适范围内。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作5.煤粉细度煤粉细度为保证煤粉细度达标，在煤磨操作中，通过调整喂料为保证煤粉细度达标，在煤磨操作中，通过调整喂料量和系统通风量来加以控制。若出现煤粉过粗，可降低系量和系统通风量来加以控制。若出现煤粉过粗，可降低系统的通风量、减少喂煤量等方
36、法来控制。若出现煤粉过细，统的通风量、减少喂煤量等方法来控制。若出现煤粉过细，可增大系统的通风量、增加喂煤量等方法进行调节。可增大系统的通风量、增加喂煤量等方法进行调节。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作四、干煤粉制备系统停车四、干煤粉制备系统停车装置停车包括正常停车和事故停车，事故停车包括了装置停车包括正常停车和事故停车，事故停车包括了紧急停车。紧急停车。正常停车前已做好停车准备，而事故停车正常停车前已做好停车准备，而事故停车(包括紧急停包括紧急停车车)可能由装置内
37、故障或事故引起，也可能是上下游装置可能由装置内故障或事故引起，也可能是上下游装置故障或事故触发的。故障或事故触发的。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作1.正常停车正常停车(1)联系调度，做好停磨准备。联系调度，做好停磨准备。(2)停止原煤输送，确认原煤仓料位，如长时间停磨（预计停止原煤输送，确认原煤仓料位，如长时间停磨（预计8h以上）应将原煤仓放空，以防结块自燃。以上）应将原煤仓放空，以防结块自燃。(3)关小热风档板开度，开大冷风档板开度，调节给料机喂煤关小热风档板开
38、度，开大冷风档板开度，调节给料机喂煤量至最小，降低煤磨出口温度。量至最小，降低煤磨出口温度。(4)当煤磨出口温度下降至当煤磨出口温度下降至60时，关闭入磨热风档板，停煤时，关闭入磨热风档板，停煤磨高温风机，停磨机喂料，如果较长时间停磨应将磨内积磨高温风机，停磨机喂料，如果较长时间停磨应将磨内积粉抽空。粉抽空。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作(5)停磨停磨20min后，通知巡检员检查袋收尘灰斗及煤粉输送设后，通知巡检员检查袋收尘灰斗及煤粉输送设备内有无煤粉积存，抽空后
39、可停风机设备和煤粉输送设备。备内有无煤粉积存，抽空后可停风机设备和煤粉输送设备。(6)关闭收尘器入口和出口档板，密切关注系统温度，防止系关闭收尘器入口和出口档板，密切关注系统温度，防止系统着火。统着火。(7)煤磨低压油泵在停磨后运转煤磨低压油泵在停磨后运转48h停运。停运。任务任务任务任务1 1 1 1 干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作干煤粉制备系统的操作2.事故停车事故停车由操作工启动紧急停车按钮或某些参数达到跳车值触由操作工启动紧急停车按钮或某些参数达到跳车值触发大连锁，系统会自动完成主要设备的停车。发大连锁，系
40、统会自动完成主要设备的停车。任务任务任务任务2 2 2 2 粉煤的气化粉煤的气化粉煤的气化粉煤的气化任务任务2粉煤的气化粉煤的气化分任务分任务1掌握粉煤气化的原理掌握粉煤气化的原理煤煤气气化化的的原原料料是是煤煤粉粉、氧氧气气和和水水蒸蒸气气，出出气气化化炉炉的的气气体体组组成成以以CO和和H2为为主主，在在Shell气气化化炉炉内内究究竟竟发发生生了了怎怎样样的的化化学学反反应应呢呢？如如何何通通过过影影响响因因素素的的调调节节提提高高煤煤粉粉中中碳碳的的转化率，同时提高有效气的比例呢？转化率，同时提高有效气的比例呢？情境引入情境引入任务任务任务任务2 2 2 2 粉煤的气化粉煤的气化粉煤的
41、气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理粉煤气化原理粉煤气化原理一、气化反应热力学一、气化反应热力学粉煤加压气化炉是气流床反应器，也称之为自热式反粉煤加压气化炉是气流床反应器，也称之为自热式反应器，在加压无催化剂条件下，煤和氧发生部分氧化反应，应器，在加压无催化剂条件下，煤和氧发生部分氧化反应，生成以生成以CO和和H2为有效组分的粗合成气。为有效组分的粗合成气。Shell粉煤加压气化炉结构见图粉煤加压气化炉结构见图5-12。任务任务任务任务2 2 2 2 粉煤的气化粉煤的气化粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理粉煤气化原理粉煤气化原理图5-12 Shell气化炉结构简图任务任务2 2
42、 粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理整个部分氧化反应是一个复杂的多种化学反应过程，整个部分氧化反应是一个复杂的多种化学反应过程，该反应过程大致分为三步进行：该反应过程大致分为三步进行：1.裂解及挥发分燃烧裂解及挥发分燃烧当粉煤和氧气喷入气化炉后，迅速被加热到高温，粉煤当粉煤和氧气喷入气化炉后，迅速被加热到高温，粉煤发生干馏及热裂解，释放出焦油、酚、甲醇、树脂、甲烷发生干馏及热裂解，释放出焦油、酚、甲醇、树脂、甲烷等挥发分，水分变成水蒸气，粉煤变成煤焦。在此区域，等挥发分，水分变成水蒸气，粉煤变成煤焦。在此区域，由于氧浓度高，在高温下挥发分完全燃烧，同时放出大量由于氧浓度高，在高温下
43、挥发分完全燃烧，同时放出大量热。因此，煤气中不含有焦油、酚、高级烃等可凝物。热。因此，煤气中不含有焦油、酚、高级烃等可凝物。任务任务2 2 粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理2.燃烧及气化燃烧及气化煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应，生成煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO2和和CO等气体，放出热量。另一方面，煤焦和水蒸气和水蒸等气体，放出热量。另一方面，煤焦和水蒸气和水蒸气、气、CO2发生气化反应，生成发生气化反应，生成H2和和CO。在气相中，。在气相中，H2和和CO又与残余的氧发生燃烧反应，放出更多的热量。又与残余的氧发生燃烧反应，放出更多的热量。任务任务2 2 粉煤的
44、气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理3.气化气化此时，反应物种几乎不含有此时，反应物种几乎不含有O2。主要是煤焦、甲烷等和。主要是煤焦、甲烷等和水蒸气、水蒸气、CO2发生气化反应，生成发生气化反应，生成H2和和CO。其总反应可写为：其总反应可写为：CnHm+(n/2)O2nCO+(m/2)H2+Q任务任务2 2 粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理气化炉中发生的主要反应可分为：气化炉中发生的主要反应可分为：（1）非均相水煤气反应）非均相水煤气反应C+2H2O2H2+CO2-Q（2）变换反应）变换反应CO+H2OCO2+H2+Q（3）甲烷化反应）甲烷化反应CO+3H2H2O+CO2
45、+Q（4）加氢反应）加氢反应C+2H2CH4+Q（5）部分氧化反应）部分氧化反应C+1/2O2CO+Q（6）氧化反应）氧化反应C+O2CO2+Q（7）CO2还原反应还原反应C+CO22COQ（8）热裂解反应）热裂解反应CnHm(n/4)CH4+(4m-n)/4C-Q任务任务2 2 粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理气化炉内的反应相当复杂，既有气相反应，又有气气化炉内的反应相当复杂，既有气相反应，又有气-固双相反固双相反应。应。上式（上式（3）甲烷化反应为放热反应。提高温度，甲烷浓度降）甲烷化反应为放热反应。提高温度，甲烷浓度降低，反应有利于向生成低，反应有利于向生成CO和和H2的方
46、向进行。但增加压力，甲的方向进行。但增加压力，甲烷浓度也相应增加。因为，甲烷化反应是体积缩小的反应。烷浓度也相应增加。因为，甲烷化反应是体积缩小的反应。煤气化总的反应是体积增大反应，从化学平衡来讲，提高压煤气化总的反应是体积增大反应，从化学平衡来讲，提高压力对平衡不利，但压力的提高增加了反应物的浓度，对提高反力对平衡不利，但压力的提高增加了反应物的浓度，对提高反应速率是由于甲烷化反应是体积减小的反应，甲烷浓度也相应应速率是由于甲烷化反应是体积减小的反应，甲烷浓度也相应增加，同时增加了反应物的浓度，对提高反应速率有利的。增加，同时增加了反应物的浓度，对提高反应速率有利的。任务任务2 2 粉煤的气
47、化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理二、气化过程动力学二、气化过程动力学气化过程是一个复杂过程。它所涉及的化学反应很多，气化过程是一个复杂过程。它所涉及的化学反应很多，传递过程的作用也比较重要。气化反应的过程是随煤种、传递过程的作用也比较重要。气化反应的过程是随煤种、反应时间的不同而不同。因此对于气化过程的动力学作出反应时间的不同而不同。因此对于气化过程的动力学作出明确的表述较为困难，只能作简单的叙述。明确的表述较为困难，只能作简单的叙述。任务任务2 2 粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理气化反应是气化剂（气体）与焦渣（固体）接触而发生气化反应是气化剂（气体）与焦渣（固体）接触而
48、发生的。它的反应历程包括：的。它的反应历程包括：（1）气化剂分子自气流相焦渣外壳扩散；）气化剂分子自气流相焦渣外壳扩散；（2）气化剂分子渗透过焦渣的外壳灰层而达到未反应的焦渣表面；）气化剂分子渗透过焦渣的外壳灰层而达到未反应的焦渣表面；（3）气化剂分子渗透过焦渣的毛细孔而达到焦渣的内表面；）气化剂分子渗透过焦渣的毛细孔而达到焦渣的内表面；（4）气化剂与焦渣发生气化反应；）气化剂与焦渣发生气化反应；（5）生成的产物循上述相反方向而扩散到气流中去。）生成的产物循上述相反方向而扩散到气流中去。任务任务2 2 粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理气化反应速率的影响因素很多。例如：气化炉内各个
49、气化反应速率的影响因素很多。例如：气化炉内各个轴的气量，固体颗粒直径、外表面积、内表面积、孔径、轴的气量，固体颗粒直径、外表面积、内表面积、孔径、孔的长度及毛细孔内所受的阻力大小等等。因此，可认为孔的长度及毛细孔内所受的阻力大小等等。因此，可认为气化剂分子在碳或焦渣表面上的反应过程是气化剂分子被气化剂分子在碳或焦渣表面上的反应过程是气化剂分子被吸附，吸附分子与碳反应，产品气体脱离灰层表面几步组吸附，吸附分子与碳反应，产品气体脱离灰层表面几步组成。成。任务任务2 2 粉煤的气化粉煤的气化-粉煤气化原理粉煤气化原理几个主要反应的动力学：几个主要反应的动力学：1.碳与氧之间的燃烧反应碳与氧之间的燃烧
50、反应nC+O22(n-1)CO+(2-n)CO2从化学平衡考虑，无论是生成从化学平衡考虑，无论是生成CO或或CO2的反应均可视为不可逆反应。因此，随的反应均可视为不可逆反应。因此，随温度的升高，反应速率是加快的。温度的升高，反应速率是加快的。2.碳与碳与CO2的反应的反应在气化炉内，燃烧反应的速率比气化的其他反应速率快得多，碳与的在气化炉内，燃烧反应的速率比气化的其他反应速率快得多，碳与的CO2反应，反应，普遍认为是由表面反应速率决定的。因此煤的反应特性和反应温度有决定性普遍认为是由表面反应速率决定的。因此煤的反应特性和反应温度有决定性的影响。煤中灰分组成与孔隙率对表观活化能也有显著的影响。这