德士古煤氣化工藝分析

劉強

摘要：我國的德士古煤氣運行水平明顯低于國際水平，為了提高德士古運行水平，保證工作效率，因此有必要對德士古煤氣化工藝進(jìn)行分析。文章指出德士古煤氣化技術(shù)優(yōu)勢和劣勢，通過分析德士古煤氣化技術(shù)工藝組成部分指出其工藝要點，討論了德士古煤氣化技術(shù)廢氣、廢氣處理。

關(guān)鍵詞：德士古；煤氣化；工藝分析

引言

德士古（Texaco）水煤漿氣化技術(shù)是國內(nèi)外成功應(yīng)用的煤氣化技術(shù)之一，但據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)裝置的運行整體水平低于國際水平。企業(yè)安全生產(chǎn)、提高經(jīng)濟效益的前提條件就是煤氣化工藝及裝置的長周期安全運行，因此煤氣化工藝以及裝置的長周期安全運行受到了高度關(guān)注，達(dá)到裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行是企業(yè)迫切需要達(dá)到的目標(biāo)。

1德士古煤氣化工藝分析

1.1德士古煤氣化技術(shù)

水煤漿加壓氣化技術(shù)，屬氣流床加壓氣化技術(shù)，原料煤磨制成水煤漿后經(jīng)泵進(jìn)入氣化爐頂部單燒嘴下行制氣，原料煤輸送、制漿、泵送入爐系統(tǒng)比干粉煤加壓氣化要簡單明了。德士古煤氣化技術(shù)原料煤適用范圍廣泛，煙煤、無煙煤、氣煤、高硫煤、次煙煤及低灰熔點的劣質(zhì)煤、石油焦等都可以用作氣化原料。

1.2德士古煤氣化技術(shù)優(yōu)缺點

1.2.1優(yōu)點。德士古氣化工藝可以利用煙煤、次煙煤、石油焦以及煤加氫液化殘渣等。不受灰熔點限制，由于煤最終要磨制成水煤漿，所以煤的塊度大小不受限制。排渣經(jīng)排渣系統(tǒng)固定程序控制，無需停車，氣化開停車次數(shù)少，保證操作系統(tǒng)穩(wěn)定。爐內(nèi)氣化壓力高，節(jié)約了能耗和成本；合成氣質(zhì)量較好，爐內(nèi)氣化溫度高；安全性能較高，氣化系統(tǒng)水在本系統(tǒng)循環(huán)使用，外排廢水較少，比較環(huán)保。

1.2.2缺點。煤在磨制成煤漿的過程中，由于磨料的相互碰撞，不可避免地產(chǎn)生噪音污染，一般制漿廠房的噪音都在95dB以上，給現(xiàn)場操作人員的身體健康帶來極為不利的影響。煤漿泵備件消耗高，購買周期長，水煤漿氣化耗氧量高，需要備用熱源，氣化爐耐火材料壽命短。

2德士古煤氣化工藝分析

2.1工藝流程

水煤漿氣化過程有煤漿制備、煤漿氣化、灰水處理等工序：將煤、石灰石、添加劑稱量后加入到磨煤機中，與一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤漿；煤漿由高壓給料泵與空分裝置來的氧氣一起進(jìn)入氣化爐，在1300-1400℃下送入氣化爐工藝噴嘴開始氧化成為粗煤氣；經(jīng)噴嘴洗滌器粗煤氣進(jìn)入碳洗塔，冷卻除塵后進(jìn)入一氧化碳變換工序；經(jīng)灰水處理工段4級閃蒸處理后，一部分氣化爐出口灰水返回碳洗塔作洗滌水，通過泵進(jìn)入氣化爐，剩余部分灰水作廢水處理。

2.2工藝系統(tǒng)組成

2.2.1合成氣系統(tǒng)。經(jīng)加壓高壓煤漿泵以后，德士古燒嘴混合高壓氧氣和水煤漿之后變成霧狀噴入氣化爐燃燒室，開始?xì)饣磻?yīng)，經(jīng)激冷環(huán)、下降管生成的熔渣與煤氣在氣化爐激冷室開始冷卻，之后經(jīng)噴嘴洗滌器將合成氣送入碳洗塔，再激冷室底部進(jìn)行熔碴冷卻、固化以及定期排出熔碴。進(jìn)一步在碳洗塔中進(jìn)行合成氣冷卻、除塵和控制水氣比，最后合成氣離開碳洗塔進(jìn)入后續(xù)工序。

2.2.2燒嘴冷卻系統(tǒng)。德士古煤氣化關(guān)鍵設(shè)備裝置是燒嘴，該設(shè)備為外混式三流道設(shè)計。在燒嘴中，為便于充分進(jìn)行氣化反應(yīng)，要高速氧氣流充分霧化煤漿。因為德士古燒嘴插人氣化爐燃燒室中需要耐高溫，為了避免燒嘴高溫破壞，需要于燒嘴外側(cè)布置冷卻艋管，于燒嘴頭部布置水夾套，通過單獨的一套系統(tǒng)給燒嘴供應(yīng)冷卻水，同時給系統(tǒng)設(shè)置保密安全聯(lián)鎖。

2.2.3鎖斗系統(tǒng)。鎖渣系統(tǒng)主要有渣罐、排渣閥、鎖渣閥、渣罐和沖洗水罐組成。該系統(tǒng)一般有兩個鎖渣閥，一個排渣閥。需給在集渣時充壓渣罐，氣化爐和渣罐壓力接近時打開鎖渣閥，集渣結(jié)束后關(guān)閉鎖渣閥門。卸壓渣罐，排到常壓后打開排渣閥門，排渣結(jié)束并沖洗完渣罐后，關(guān)閉排渣閥，充壓渣罐，重復(fù)循環(huán)作業(yè)。

2.2.4閃蒸、水處理。閃蒸及水處理系統(tǒng)主要用于水的回收處理。碳洗塔與氣化爐排放出的較高含固量的黑水，經(jīng)水處理系統(tǒng)處理后循環(huán)使用。首先，排入黑水高壓、真空閃蒸系統(tǒng)，開始閃蒸減壓，從而給黑水降溫，釋放濃縮黑水與溶性氣體。在閃蒸之后進(jìn)一步提高黑水的含固量，迭往沉降槽澄清，循環(huán)使用襤清后的水。

2.3德士古廢水、廢氣處理

2.3.1灰水處理。在德士古煤氣化裝置工作期間，在受到突然變溫的影響下，變成氣態(tài)的煤炭會達(dá)到飽和程度，如此一來液態(tài)的物質(zhì)就會產(chǎn)生，除了包括在高溫下變成水蒸氣的水之外，該些液態(tài)的物質(zhì)還包括煤炭中的固有水分。雖然，循環(huán)利用了這部分水，但仍然需要排放出部分廢棄灰水。德士古的廢水排放中沒有焦油成分。采用蒸發(fā)氨工藝減少水中氨含量，然后進(jìn)行降解過程，結(jié)合經(jīng)濟和實際條件，采用序批式活性污泥法改進(jìn)法降解氨含量，有效實現(xiàn)灰水低濃度的效果。

2.3.2二氧化碳排放。首先，約為65%煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水煤漿進(jìn)入裂解塔，在水煤漿中的部分煤發(fā)生裂解反應(yīng)后，經(jīng)加壓自燃燒噴嘴，產(chǎn)生的混合物噴入氣化爐內(nèi)，在源自空分單元的富氧氣流的作用下破漿、霧化進(jìn)入氣化爐膛，其中氧氣摩爾分?jǐn)?shù)約為95%。其次，爐膛水煤漿混合物與氧氣發(fā)生一系列的化學(xué)和物理過程，如煤干餾、水分蒸發(fā)、揮發(fā)物裂解燃燒以及炭的氣化等，最終生成主要成分為CO、CO2、H2、H2O的粗煤氣以及微量的N2、H2S、CH4、COS、熔融的灰分和少量未轉(zhuǎn)化的碳。最后，經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，經(jīng)換熱器冷卻后，塔釜排出熔渣。塔頂粗煤氣經(jīng)過分流后，分別進(jìn)入洗滌塔洗滌和換熱器換熱，由塔釜排出，經(jīng)冷凝混合器混合塔頂?shù)拈W蒸汽后進(jìn)入煤氣凈化塔除去COS，得到合成氣。

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