煤制氢气化工艺整体介绍.pdf

欢迎大家加入咱们煤制氢团队煤制氢装置筹备组水煤制氢工艺介绍煤制氢装置筹备组 学习目标1、了解水煤制氢装置总体工艺2、了解煤气化的几种技术3、重点学习水煤浆液态排渣激冷技术k煤氢气k水煤制氢装置总体工艺一、原料煤储运单元作用：储存煤并为气化磨煤单元输送原料煤主要设备：卸煤机、震动给料机、带式输送机、除尘器、除铁器、破碎机二、气化单元作用：（1）磨煤制浆系统（将煤磨碎制成一定浓度的水煤浆）（2）气化系统（水煤浆在气化炉反应合成以CO和出为主要成分的合成气）（3）渣水处理系统（渣和水分离，水的净化处理）主要设备：称量给料机、磨煤机、高压煤浆泵、气化炉（烧嘴、激冷环）、破 渣机、激冷水泵、捞渣机、渣池、闪蒸灌、除氧器、沉降槽三、净化单元作用：（1）变换系统（CO+H2O=H2+CC）2）（2）低温甲醇洗系统（脱硫、脱碳、脱氨）（3）甲烷化系统（脱除剩余的“S,并将未除去的CO、CO2通过加氢反应变成CH4）主要设备：变换炉、废热锅炉、丙烯冰机、往复压缩机、绕管式换热器、甲烷 化炉、ZnO脱硫炉。原料煤储运单元0（磨煤系统）煤仓气化单元（气化系统）气化框架,B 净化单元水煤浆气化工艺、气化技术、水煤浆液态排渣激冷技术 一、气化技术首先咱们先回忆下，咱们炼油里面主要 有哪些反应床？现在咱们炼油不同装置主要 用的是什么反应床？定床:加氢移动床：连续重整流化床：催化裂化 一、气化技术那看看咱们现在着手的煤气化有哪些技术?按反应器形式煤气化技术有:A移动床（块煤）A流化床（碎煤）A气流床（粉煤、水煤浆）选择气流床的原因：单炉容量、技术的成熟程 度、运行可靠性、变负荷能力、煤种适应性。一、气化技术煤气化工艺：干粉煤气化工艺（受进料方式影响气化压力较 低，设备投资高、能耗高，安全操作性能低，气化 炉结构复杂加工制造难度大，代表有Shell干粉）Shell：安庆石化水煤浆气化工艺（技术成熟，国内运用多，代表有 GE-Texaco）GE-Texaco：国内运用大约有31家，2010年新上 15套。一、气化技术水煤浆气化工艺：,直接激冷方式的气化炉（激冷流程）特点：流程简单，易于控制，但物理显 热回收利用率低。,全热能回收式气化炉（废锅流程）特点：能充分回收利用高温合成气的显 热；但一次性投资大，废锅易 结垢，流 程复杂操作难控制。一、气化技术磨煤与水煤浆制备煤气清洗氧气水煤1湿式磨煤机.2-水煤浆储箱.3水煤浆泵 4 气化炉，5一激冷室:6锁气式排渣斗7一炉渣储槽：8一炉渣分离器.9一沉降分离器；】0质点洗涤器直接激冷方式的气化炉（激冷流程）0、气化技术煤气清洗气化和 煤气冷却氧气水煤】一湿式磨煤机12 水煤浆储槽，3水煤浆泵；4气化炉；5一辑射冷却器,6锁气式排渣斗；7一炉渣储槽，8一炉渣分离器；9沉降分离器,1。一对流冷却器，口一质点洗涤器全热能回收式气化炉（废锅流程）二、水煤浆液态排渣激冷技术德士古气化炉简图德士古气化炉反应模型B二、水煤浆液态排渣激冷技术（一）气化用煤的性质煤和氧气在一起会有哪些反应？（条件：1400C左右，6.5MPa）1、发生这些反应能推出煤的主要组成：C、H、0一次反应:二次反应:C+O2CO2+QC+H?O f CO+H尸Q C+1/20lC0+Q C+2H?OCO?+2H?-Q C+2H2-CH4+QH?+1/20)一凡 0+QC+CO,-2co-Q2C0+02-2CO2+QC0+H2OH2+CO2+Q C0+3 H2-CH4+H2O+Q 3C+2H2。-CH4+2CO-Q 2c+2HQ CHJCO)-QB二、水煤浆液态排渣激冷技术刚才咱们总结出煤的主要组成含有：c、H、Oo 不一样的煤种其C、H、。所占的百分比不一样。2、煤的主要分类(1)泥炭煤(2)褐煤(3)烟煤(4)无烟煤煤质以泥炭煤最差，无烟煤为最好。据二、水煤浆液态排渣激冷技术针对煤的反应且采用液态排渣，煤的一些性质也会 影响炉的正常运行。3、煤的性质对气化过程的影响(1)反应活性，反映煤在一定条件下转化的能力和转化速率。(2)黏结性，是指煤被加热到一定温度时，煤质受热分解并产生 胶质体，最后黏结成块状焦炭的能力。煤的黏结性不利于气化过程 的进行。(3)结渣性，是指煤的矿物质，在高温和活性气体介质的作用下,转变为牢固的黏结物或熔融物质炉渣的能力。煤的结渣性不仅与煤 的灰熔点和灰分含量有关。B二、水煤浆液态排渣激冷技术煤的性质对气化有影响，煤质对气化反应也有很大的影响。4、煤质对气化的影响(1)灰分，将一定量的煤样在800C的条件下完全燃烧，残余物 即灰分，表明了煤中矿物质含量的大小。灰分主要成分：SiO2.AI2O3、Fe2O3 CaO、MgO。煤中灰分高，不仅增加了运输的费 用，而且对气化过程有许多不利的影响。(2)灰熔点，煤灰熔融性是指煤灰在加热状态下达到熔融状态的 温度，习惯上叫灰熔点，由于煤灰是一种多组分的混合物，它没有 一个固定的熔点，而只有一个熔融的温度范围。(3)热值，发热量即热值，是煤的主要性能指标之一，其值与煤 的可燃组分有关，热值越高每千克煤产有效气量就越大，要产相同 数量的有效气煤耗量就越低。(煤热值高，有利于获得较低的氧耗 和煤耗)。B二、水煤浆液态排渣激冷技术说了那么多影响气化炉操作的影响，现在谈谈咱们以后控制控 稳气化炉的一些重要的操作参数和炉子运行优劣的评价指标。5、气化炉操作参数及主要评价指标(1)煤浆浓度(2)氧煤比(3)气化反应温度(4)气化压力主要评价指标煤气化过程经济性的主要评价指标有气化强度、单炉生产能 力、气化效率、热效率、比煤耗、比氧耗等。B二、水煤浆液态排渣激冷技术主要评价指标煤气化过程经济性的主要评价指标有气化强度、单炉生产能 力、气化效率、热效率、比煤耗、比氧耗等。A所谓气化强度，即单位时间、单位气化炉截面积上处理的原料煤质量 或产生的煤气量。A气化炉单台生产能力是指单位时间内，一台炉子能生产的煤气量。A所谓的气化效率是指所制得的煤气热值和所使用的燃料热值之比；气 化效率侧重于评价能量的转移程度，即煤中的能量有多少转移到煤气中。A热效率则侧重于反映能量的利用程度A比煤耗二单位时间内消耗的干煤量/单位时间生产（CO+H2）量，单位 kg/km3（标态）A比氧耗=单位时间内消耗的氧气量/单位时间生产（CO+H2）量，单位 m3（标态）/km3（标态）二、水煤浆液态排渣激冷技术（二）水煤制浆前面一节咱们了解了煤在气化炉里的反应、对反应影响因素以及一 些主要操作参数。1、煤是以什么样的方式形式进入气化炉的？水煤浆2、从煤是如何得到水煤浆？它要经过哪些处理即它的制浆流程?煤场过程是如何?气化炉B二、水煤浆液态排渣激冷技术煤称量给料机 磨煤机煤仓磨煤厂房B二、水煤浆液态排渣激冷技术低压煤浆槽 高压煤浆槽、水煤浆液态排渣激冷技术工浆曹 低煤*/低小煤浆泵渣池灰水槽复空抽滤机低Ik灰水泉气化整体工艺原理简图B二、水煤浆液态排渣激冷技术煤+水水煤浆可以，但浓度很俅，且水煤浆很不稳定！那如何制的高浓度、稳定性好的水煤浆呢？水煤浆添加剂煤+水水煤浆（高浓度、稳定性好）水煤浆添加剂的作用：煤粒的亲水性较差，悬浮的大颗粒因受重力作用极易下 沉，细颗粒易于互相凝聚而加速沉淀。添加剂是界面活性剂,作用是吸附到煤粒表面后，使煤粒表面形成一层很薄的添加 剂分子和水化膜，使之容易相对运动，提高流动性能，降低 高浓度水煤浆的黏度，提高煤浆的稳定性。添加剂的添加量 一般为煤量（干基）的0.10.3%。B二、水煤浆液态排渣激冷技术水煤浆控制指标：浓度、粘度、粒度分布水煤浆质量主要控制指标项目单位指标煤浆浓度%58 64煤浆粘度CP(mPa.S)8001200煤浆粒度（2360微米）8目通过率100%（1180微米）14目通过率98%（380微米）40目通过率85 95%（75微米）200目通过率35 45%（45微米）325目通过率25 35%B二、水煤浆液态排渣激冷技术（三）氧气（纯氧）6.5MPa（G）气化炉所用的原料氧气来自空分装置，纯度 99.6%,压力8.0MPa（G）,温度常温。氧（。2）是一种无色、无嗅、无味的气体。分子量32、密度1.429g/ml、熔点218.4、沸点183,能被液化和 固化。液氧呈天蓝色，略溶于水。在常温时不很活泼，对许 多物质不易发生作用，但在高温时则很活泼，能与多种元素 直接化合。B二、水煤浆液态排渣激冷技术（四）水流程I 低吃煤浆案反应宣激冷宣德士古气化炉简图玳池级 宾空 闪蒸 罅水环我空泵真蒸 级闪修:空，扑火气B二、水煤浆液态排渣激冷技术(四)水流程采用激冷流程，激冷介质为水，激冷水通过激冷环与气化室的气体混 合进到激冷室水浴中，把气体冷却降温，洗涤气体。A水溶解有很多杂质，如渣、悬浮物、Ca2 Mg2 NH3 H2S,应等。这些水回收利用，故需先对水进行处理。A处理流程有：闪蒸、沉降。A控制的指标：悬浮物、PH值(H2S,C02)、硬度(Ca2 Mg2+)、氨氮量。悬浮物、PH值(H2S,C02)、硬度(Ca2 Mg2+)、氨氮量等对 装置的影响。(注意外排量)B二、水煤浆液态排渣激冷技术（五）合成气气化室的粗合成气，沿下降管进入激冷室水浴水洗后通过上 升管出气化炉；在气化炉出口通过注入一股高压工艺冷凝液 以防粗合成气带的灰渣堵塞合成气管道同时起到润湿作用；在文丘里洗涤器里注入一定量的激冷水对粗合成气充分润湿,然后进入洗涤塔水浴中，粗合成气再次洗涤后通过洗涤塔的 除沫器除沫后去到下一单元（净化单元）。粗合成气的控制指标：合成气各个组份的百分含量（CO、CO2、H2、CH4）,洗涤塔顶合成气出口温度即洗涤塔塔底水浴温度（控制合成气 中的汽气比）为什么要控制汽气比？B二、水煤浆液态排渣激冷技术ACKChange EnvFoxSelect氧气FRCA12OO9 0煤浆制备A*1481914820 61.50Nm3/hFIC12O16026912691%43.0 0Nm%高压煤浆氧气进料FI120 61B31 00三取中31 0 0m3/hm3/h气化炉A操作气化炉A开车SI1210 3D8 8 4.8 rpm转速对应流量29.37 m3/hHC1210 3B调速60.0 0%气化炉B操作PDI120 15B0 49 4 MPa气化炉B开车PDI120 16B42.12 KPa气化炉C操作气化炉C开车PI120 17B5.8 5 MPaPI1220 2BPa烧嘴冷却水锁斗A锁斗B锁斗C冷凝液沉降系统黑水过滤FI120 0 2B30 99FY120 16B2668 Nm3/hT1120 0 4B515.0F1120 0 3B31-22 m3/hm3/h11120 12b10 8 5 CB120 15B1120 C711200881009 CF1201B气化炉B系列FIC120 18 B10.8 0 T/H10.8 034.0 0%K FV120 18 BPI120 18 B5.8 0 MPaCO2H2H2SCOCH4U120 18 B241.0 c氧煤比 478.120.7137.560.19 743.64140 2%PPmT1120 19 B241.0 c 241.0PRC140 0 3B5 735.8 00 0000.0 0 0%“C PV140 0 3B1 MPa 0 0 0 0 1y.r.ri%FI140 0 1B120 629 Nm3/h：XV140 0 2Blj o ooo%.IAPV140 0 3B2 0 0 0 010 0.0%民 0.0 0 0PDI140 0 2B20.0 10 MPaP1140 0 2B25.75 MPaLI140 0 1B69.32-v-PDI140 0 1B0.0 48 MPaLI140 0 2B66.47-%71120 20 R29.28%XV14OO103 OGOP140 1B2C140 1BHV140 0 7B0.0 0 0%FIC140 0 2B15.8 115.8 010.78HV140 0 2BHIU140 0 3B 66.51%T1140 0 1B236.5 cPI140 0 9 B5.43 MPaHV140 0 5BP140 2T/HFIC140 0 3B4.9 8 T/H%FIC140 0 6B61.1461.14 011201400.367!MPaJF120 1B1/2T/H4.9 910.25%220.538.50%-；bFV140 0 8 8LI120 0 4B42.0 9%-LI120 0 5B42.11%-120 0 6043.9 7%R FIC140 0 8 B220.5 T/HF1140 10 B222.2 140 0 8 0220.5 T/H13.50T/HF1140 0 9 B219.4H1201BPI140 10 B5.71 MPa11120 210225.7 9cXV120 24B/口-nc,FV140 0 6BT/HTH40 0 2G235.2LV120 0 4BKLIC12OO4042.11%42.1116.50%FI120 19 B73.8 1 而LICA140 16B42.1142.110.0 0 0%ILV140 16B1 0 0Mis 0 0 0 0%HV140 0 6BFI14O11021.33 T/HHFV14O12BFIC140 12B0.18 00.18 00.0 0 0T/H%RP1401B1LFV140 0 3BPI140 0 2B15.76 MPa工 LV140 0 1BH 二UC140 0 1B 66.51%66.52FI140 0 4B115.4 T/HFIC140 0 5B495 T/H0.0 0 018.0 0%FV140 0 5BB二、水煤浆液态排渣激冷技术（六）粗渣渣系统的主要设备有：破渣机、锁斗、渣池、捞渣机 锁斗循 环泵破渣机，设置破渣机的目的是为了对块状炉渣或其他块 状物（主要是耐火砖）进行破碎，让排渣能够顺利进行。锁斗，作用：锁斗是一个定期收集和排放固体渣的水封 体系，集渣和排渣均遵照锁斗循环逻辑，并按一定时序完 成。锁斗循环大致分为减压、清洗、排渣、充压、收渣五 个阶段，由锁斗程序自动控制。渣池，作用：收集渣水，并分离出粗渣和黑水。捞渣机，设置捞渣机是为了将气化炉锁渣罐排出的渣及 时捞出渣池。、水煤浆液态排渣激冷技术B二、水煤浆液态排渣激冷技术22/10/2010 10:31、水煤浆液态排渣激冷技术B二、水煤浆液态排渣激冷技术显热物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有 相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。它能使人们有 明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。如：将水从20的升高到80所吸收到的热量，就叫显热。潜热潜热是指单位质量的物质在等温等压情况下,从一个相变 化到另一个相吸收或放出的热量。如：100的水变成100的水蒸气。（汽化潜热）