煤化工工艺(主编陈启文-化工版)煤炭气化10

二、水煤浆加压气化
（4）水煤浆气化工艺的关键技术有以下几方面。 ① 煤浆制备技术 在水煤浆中加入添加剂 以降低煤浆的黏度，使其易于输送和使煤浆 中水在较长时间内不析出。根据煤种类别， 确定水煤浆的各种粒度分布比例来提高煤浆 的含固量，达到不易析水又能输送的最佳含 固量值。一般情况，在同等条件下的褐煤、 烟煤、贫煤、无烟煤制浆浓度依次增大。
图7-18 灰处理工艺流程 1-渣池；2-输送机；3-渣斗；4-渣池泵；5-高压闪蒸罐；6灰水加热器；7-分离器；8-低压闪蒸罐；9-真空闪蒸罐； 10-沉淀给料泵；11-洗涤塔给料槽；12-洗涤塔给料泵；
图7-18 灰处理工艺流程 15-灰水泵；16-沉淀池底泵；17-过滤给料槽； 18-过滤给料泵；19-压滤机
二、水煤浆加压气化
对于煤价较低的地区来说，可以考虑选 用激冷式气化炉，以便利用初投资费低的优 点来降低IGCC的发电成本。对于煤价较高的 地区，则宜选用装有煤气冷却器的气化炉。 目前国内多采用激冷式气化炉。 与气化炉形式相对应，水煤浆气化工艺 流程也有两种形式，即激冷式工艺流程和煤 气冷却器式工艺流程。本节重点学习激冷式 工艺流程。水煤浆气化急冷流程如图7-17所 示。
二、水煤浆加压气化
从真空闪蒸罐9底部排出的黑水， 含固体量约1％，用沉淀给料泵10送到 沉淀池13。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降在沉淀池底 部，沉降物含固体量20％~30％，用沉 淀池底部泵16送到过滤给料槽17，再 用过滤给粒泵18送到压滤机19，滤渣 做为废料排出厂区，滤液又返回沉淀池。
二、水煤浆加压气化
② 煤浆输送技术 由于煤浆黏度大 (1000~3000mPa· s)且含有大量固体颗 粒，对运转设备部件磨损很快，因此煤 浆的输送多选用隔膜柱塞泵。
二、水煤浆加压气化
③ 烧嘴技术 Texaco公司多年研究开发 了三流道结构的烧嘴，开发了耐温、耐磨的 制造烧嘴材料。 ④ 耐火砖技术 水煤浆气化炉内衬耐火砖， 不但需耐高温而且要求能抵抗煤灰熔渣(SiO2、 A12O3、CaO、MgO等)的侵蚀。目前水煤 浆气化炉、火面耐火砖，采用以氧化铬为主 添加少量氧化镁或氧化锆的耐火材料。耐火 砖的砌筑设计，既要保证高温气体不能串到 炉壁引起气化炉壁超温，又要便于局部更换。
二、水煤浆加压气化
采用水煤浆加压气化的大型氨厂， 磨煤机多数采用棒磨机，它具有一个可 转动的卧式外筒，内装有许多小短棒。 当外简转动时，原料煤等物料，在小棒 的冲击和相互摩擦作用下，磨成水煤浆。 磨煤机也可采用球磨机。
二、水煤浆加压气化
（2）水煤浆气化工艺流程 水煤浆气化 炉又两种形式，即直接激冷式的气化炉 和装有煤气冷却器的气化炉，在这两个 方案中气化炉结构则是完全相同的。 激冷式气化炉与装有煤气冷却器的 气化炉的主要差别在于：对高温粗煤气 所含的显热的回收利用这一点上。
二、水煤浆加压气化
离开气化炉急冷室的水煤气，依次通过 文丘里洗涤器7及洗涤塔8，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灰及未反应的碳粒。净 化后的水煤气，离开洗涤塔，送到一氧化碳 变换工序。 （3）灰处理工艺流程 灰处理的任务是将气化 过程送来的灰渣和黑水进行分离，回收的工 艺水循环使用，灰渣及细灰做为废料，送出 工段。灰处理工艺流程如图7-18所示。
图7-16 水煤浆制备工艺流程 1-煤料斗；2-称量给料器；3-氢氧化钠贮槽；4-氢氧化钠泵； 5-石灰贮斗；6-石灰给料输送机；7-添加剂槽；8-添加剂泵； 9-磨煤机；10-磨煤机出口槽；11-米磨煤机出口槽泵
二、水煤浆加压气化
煤料斗1中的原料煤，经称量给料器2加入磨煤机 中。同时按比例向磨煤机中加入一定量的软水，用添 加剂泵8将一定量的添加剂也加到磨煤机内，煤在磨 煤机内与水、添加剂混合，被湿磨成高浓度的水煤浆。 加入添加剂目的是降低水煤浆的粘度，提高水煤浆稳 定性。来自氢氧化钠槽3中的氢氧化钠溶液，用泵加 到磨煤机，将水煤浆的pH值调节到7~8。石灰由贮斗 5经给料输送机6，送入磨煤机。加入助熔剂石灰目的 是降低煤的灰熔点。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10，再经磨煤机 出口槽泵11，送到气化炉。磨煤机出口槽设有搅拌器。
二、水煤浆加压气化
在激冷式气化炉中，温度高达 1370℃的粗煤气在激冷室中用水喷淋， 激冷到200~260℃，进而去除灰和脱硫。 显然，在激冷过程中会使粗煤气损失掉 一部分物理显热，它大约等于低位发热 量的10%。
二、水煤浆加压气化
装有煤气冷却器的气化炉又称为全 热能回收式气化炉，它通过辐射冷却器 和对流冷却器，可以把粗煤气的温度从 1370℃降到400℃左右；借以加热锅炉 的给水，使之产生相当数量的水蒸气， 供蒸汽轮机使用。这样，就能提高热煤 气的效率。从能量有效利用的观点来看， 这种方案是合理的，但是由于辐射冷却 器和对流冷却器的尺寸很庞大，价格又 昂贵会增加投资费用。
图7-17 水煤浆气化急冷工艺流程 1-煤浆振动筛；2-煤浆槽；3-煤浆泵；4-氧气缓冲罐；5-喷嘴；6-气 化炉；7-文丘里洗涤器；8-洗涤塔；9-激冷水泵；10-锁渣阀；11-锁 渣罐
二、水煤浆加压气化
浓度为65％左右的水煤浆，经过振动筛1 除去机械杂质，进入煤浆槽2，用煤浆泵3加 压后送到德士古喷嘴5。由空分来的高压氧气， 经氧缓冲罐4，通过喷嘴5，对水煤浆进行雾 化后进入气化炉6。氧煤比，通过自动控制系 统控制。 水煤浆和氧气喷入反应室后，在较高压力 下（根据生产的需要在3~9MPa范围内选 择）、温度为1300~1500℃的条件下，迅速 完成气化反应，生成以氢和一氧化碳为主的 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。
二、水煤浆加压气化
⑤ 激冷室降温除尘技术 由于气化炉是在 较高压力下操作，为使高温的合成气迅速冷 却下来，在气化炉燃烧反应室下部设气炉的 激冷室。其中有将灰水均匀分布沿下降管内 壁均匀流下的激冷环。下降管和上升管组成 的二相流上升环隙及挡液板等设计，目的是 要在最短时间、最小分离空间达到高温气体 冷却饱和及初除尘。 ⑥ 排渣技术 粒状玻璃体的灰渣自激冷 室底部排出至锁斗内储存，选用灰渣极不易 进入的阀座与阀芯间的耐温、耐磨、快速开 关的球阀。排渣系统采用一套逻辑控制操作 系统。
二、水煤浆加压气化
离开反应室的高温水煤气进入急冷室， 用由洗涤塔8来的水直接进行急速冷却，温度 降到210~260℃，同时急冷水大量蒸发，水 煤气被水蒸气所饱和。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 式从生成气中除去。根据粒度大小不同，灰 渣以两种方式排出，粗渣在急冷室中沉积， 通过水封锁渣罐11，定期与水渣一同排出。 细渣以黑水的形式从急冷室连续排出。排渣 系统设置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。
二、水煤浆加压气化
3. 工艺流程 水煤浆加压气化的工艺流程按热回收方 式不同，可分为急冷流程和废热锅炉流 程，目前国内以急冷流程为主，水煤浆 加压急冷流程分为水煤浆制备、水煤浆 气化和灰处理三部分。 （1）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，工艺流程如图7-16所示。
二、水煤浆加压气化
在沉淀池内澄清后的灰水，溢流 进入立式灰水槽14，大部分用灰水泵 15送到洗涤塔给料槽11。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， 沉积出固体。从洗涤塔给料槽11出来 的灰水，用洗涤塔给料泵12输送到灰 水加热器，加热后作为洗涤用水，送入 碳洗涤塔。一部分灰分循环进入渣池。 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。
二、水煤浆加压Байду номын сангаас化
从气化炉锁渣罐与水一起排出的粗 渣，进入渣池1，经链式输送机及皮带 输送机2，送入渣斗3，排出厂区，渣 池中分离出来的含有细灰的水，用渣池 泵4输送到沉淀池，进一步进行分离。
二、水煤浆加压气化
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5，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6降温后，水蒸气冷凝成水，在高压闪蒸 气分离器7中分离出来，送到洗涤塔给料槽11。分离 出来的二氧化碳、硫化氢等气体，送到变换工段的汽 提塔中。 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8，进行第二级减压膨胀，闪蒸气进 入洗涤塔给料槽11，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9中，在负压下闪蒸出酸性气体及水蒸气。