水煤浆加压造气工艺仿真软件.doc

水煤浆加压造气工艺仿真软件
操 作 手 册

北京东方仿真软件技术有限公司
2009年1月

一、背景
在今后相当长一段时期内，煤炭仍是我国最主要的一次能源。目前我国中、小型氮肥厂以煤为原料的占80%，且基本采用山西晋东南无烟块煤，长距离运输限制了发展，改变煤气化原料，利用单地煤气化，具有十分重要的意义。为此，水煤浆加压气化法，是近年来国际上新开发的最成功的煤气化方法，不仅可以使用储量丰富的烟煤，而且生产效率高，因而发展速度较快。
水煤浆加压气化法的是生产过程是将原料煤制成可以流动的水煤浆， 用泵加压后喷入气化炉内，在高温下与氧气进行气化反应，生成（H2+CO）含量大于75%的水煤气。高温煤气与熔融态煤渣，由气化炉下部排出，降温后煤气与灰渣分离，煤气经过经进一步除尘后，送到后工序。该法的优点是原料煤种适应性强，碳软化率高，能耗低，生产强度大，污染少，排渣方便。

二 生产工艺及流程
（一）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，工艺流程如下图1-1所示。煤料斗中的原料煤，经称量给煤机加入磨煤机中。向磨煤机中加入软水，煤在磨煤机中与水混合，被湿磨成高浓度的水煤浆。为了降低水煤浆的粘度，提高稳定性，需要加入添加剂。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，再经磨煤机出口槽泵，送到气化炉。磨煤机出口槽设有搅拌器。

1-1水煤浆制备

（二）水煤浆加压气化工艺流程
根据气化炉出口高温水煤气废热回收方式的不同，水煤浆气化的工艺流程可分为急冷式、废热锅炉式及混合式三种。急冷流程是高温水煤气与大量冷却水直接接触，水煤气被急速冷却，并除去大部分煤渣。同时水迅速蒸发进入气相，煤气中的水蒸气含量达到饱和状态。对于要求将煤气中一氧化碳全部变换为氢气的合成氨厂，适宜采用急冷流程，这样在急冷室可以得到变换过程所需的水蒸气。本软件采用急冷式冷却。
水煤浆气化急冷简略流程如下图2-1、2-2、2-3所示。浓度为65%左右的水煤浆，经过振动筛出去机械杂质，进入煤浆槽，用煤浆泵加压后送到德士古喷嘴。由空分来的高压氧气，经氧缓冲罐，通过喷嘴，对水煤浆进行雾化后进入气化炉。氧煤比是影响气化炉操作的重要因素之一，通过自动控制系统控制。气化炉是一种衬有耐火材料的压力容器，由反应室和直接连在反应室底部的急冷室组成。
水煤浆和氧气喷入反应室后，在压力为6.5MPa左右，温度为1300-1500℃的条件下，迅速完成气化反应，生成以氢气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，如图2-4所示。
离开反应室的高温水煤气进入急冷室，用由碳洗涤塔直接进行急速冷却，温度降到210-260℃，同时急冷水大量蒸发，水煤气被水蒸气饱和，以满足一氧化碳变换的需要。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物中除去。根据粒度大小的不同，灰渣以两种方式排出，粗渣在急冷室中沉淀，通过水封锁渣罐，定期与水一同排出。细渣以黑水的形式从急冷室中连续排出。设备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。
离开气化炉的水煤气，依次通过文丘里洗涤器及洗涤塔，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末及未反应的碳粒。净化后的水煤气离开洗涤塔，送到一氧化碳变换工序。为了保证气化炉的安全操作，设置压力为7.6MPa的高压氮气系统。

2-1煤浆给料

2-2氧气给料

2-3气化炉造气

2-4烧嘴冷却系统
（三）灰处理工艺流程
灰处理的任务是将气化过程送来的灰渣与黑水进行分离，回收的工艺水循环使用，灰渣及细灰作为废料，送出工段。
灰处理工艺流程如下图3-1所示，从气化炉锁渣罐与水一起排除的粗渣，进入渣池。经链式输送机及皮带输送机，送入渣斗，排出厂区，渣池中分离出来的含有细灰的水，用渣池泵送到沉淀池，进一步进行分离。
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，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降温后，水蒸气冷凝成水，在高压闪蒸分离器中分离出来，送到洗涤塔给料槽。分离出来的二氧化碳、硫化氢等气体，送到变换工段的ABC汽提塔中,如图3-2所示。
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，进行第二级减压膨胀，闪蒸气进入洗涤塔给料槽，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，送到真空闪蒸罐中，在负压下闪蒸出酸性气体及水蒸气,如图3-3所示。
从真空闪蒸罐底部排出的黑水，含固体量约为1%，用沉淀给料泵送到沉淀池。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淀在沉淀池底部，沉降物含固体量20%-30%，用沉淀池底部泵送到过滤给料槽，再用过滤给料泵送到压滤机，滤渣作为废料排除厂区，滤液又返回沉淀池。
在沉淀池内澄清的灰水，溢流进入立式灰水槽，大部分用灰水泵送到洗涤塔给料槽。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，沉淀出固体。从洗涤塔给料槽出来的灰水，用洗涤塔给料泵输送到灰水加热器，加热后作为洗涤用水，送如碳洗涤塔。一部分灰进入渣池。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,如图3-4所示。
3-1粗渣分离

3-2黑水一次分离

3-3黑水二次分离

3-4沉淀过滤及灰水处理

3-5除氧水制备

三、操作步骤
（一）正常开车
1.建立热水循环
1.1 打开新鲜水补给阀门LIC1309，补给界外新鲜水。
1.2 为渣池V1303建立液位，在50%附近投自动。
1.3 打开气化炉下部急冷室至渣池V1303开工黑水管线上的手动阀VX1303。
1.4 启动渣池泵P1303.
1.5 打开渣池泵出口管线上的手动阀VX1314，向急冷室供水。
1.6 调节FIC1314，使流量大于50m3/h。

2.启动开工抽引器
2.1 将气化炉合成气出口管线至开工抽引器管线上的手动阀VX1304全开。
2.2 打开开工抽引器蒸汽调节阀PV1304。

3.煤浆制备系统投用
3.1 打开界外循环水至滤液槽上的阀门LIC1410。
3.2 当滤液槽V1416液位达到50%时，LIC1410投自动。
3.3 启动滤液泵P1409。
3.4 启动磨煤机出料槽的搅拌器X1101。
3.5 启动磨煤机M1101。
3.6 启动煤称重给料机W1101，向磨煤机供煤。
3.7 打开FIC1101，按比例向磨煤机供水。
3.8 打开FV1201，按比例向磨煤机供添加剂。
3.9 建立磨煤机出料槽液位为50%。
3.10 启动煤浆槽搅拌器X1201。
3.11 启动煤浆振动筛S1201。
3.12 启动低压煤浆泵P1101，为煤浆槽V1201建立液位。

4.建立烧嘴冷却水系统
4.1 打开脱盐水至烧嘴冷却水槽V1301管线上的阀门LIC1306。
4.2 将烧嘴冷却水槽加水，注满液位。
4.3 打开低压氮气阀VX1306。
4.4 打开界外循环水阀VX1301。
4.5 全开烧嘴冷却水入烧嘴进出口切断阀XV1307。
4.6 全开烧嘴冷却水出烧嘴进出口切断阀XV1308。
4.7 启动烧嘴冷却水泵P1301A,建立水循环。
4.8 在冷却水泵出口压力PI1310增加到1.6MPa以上时，确认P1301B自动启动投运。

5.建立除氧槽和高温热水罐液位
5.1 打开管网脱盐水至除氧槽V1405管线上的阀门LIC1403。
5.2 控制除氧槽V1405液位为80%。
5.3 打开低压蒸汽阀PIC1404，向除氧槽通入蒸汽，调节压力为0.04MPa。
5.4 启动脱氧水升压泵P1403。
5.5 调节FIC1416，向蒸发热水塔T1402的高温热水储罐V1407建立液位为81%。

6.建立高温冷凝液槽液位
6.1 打开变换高温冷凝液至变换高温冷凝液罐V1404管路上的阀门LIC1402。
6.2 调节中压氮气通入阀PV1402A。
6.3 打开中压氮气调节阀PV1402B。
6.4 调节变换高温冷凝液流量，控制变换高温冷凝液槽V1404液位为80%。
6.5 控制V1404的压力为1.8MPa。

7.建立水洗塔和旋风分离器液位
7.1 启动高温热水泵P1402。
7.2 启动变换冷凝液泵P1405。
7.3 启动黑水循环泵P1404。
7.4 打开旋风分离器V1408的黑水入口阀FIC1308。
7.5 打开FIC1314，使黑水从渣池V1303流入真空闪蒸罐V1402。
7.6 关闭渣池至气化炉管线上的预热水阀门VX1314。
7.7 关闭气化炉下部手动阀VX1303。
7.8 调节灰水至水洗塔T1401管线上的阀门LIC1404和FIC1404，调节高温冷凝液至T1401管线上的阀门FIC1402，给水洗塔T1401建立液位为50%。
7.9 为旋风分离器V1408建立液位，调节V1408出料阀FIC1309，使液位保持再50%。
7.10 调节FIC1408，使流量大于50m3/h。
8.建立真空闪蒸罐液位
8.1 向真空分离罐V1406注水，启动真空泵P1402。
8.2 打开真空闪蒸分离罐V1403的泄液阀VX1405。
8.3 打开真空闪蒸冷凝器E1402的循环水阀VX1404。
8.4 调节真空闪蒸罐V1402的液位LIC1407的阀门开度，使液位稳定在50%，液位投自动。
8.5 调节真空闪蒸罐顶压力控制阀门PIC1411，控制真空闪蒸罐V1402的压力为-0.056MPa。

9.建立灰水槽液位
9.1 启动澄清搅拌器V1411。
9.2 启动低压灰水泵P1406向蒸发热水塔T1402供水。
9.3 打开灰水至蒸发热水塔管线的上的阀门FIC1422，使灰水槽V1412液位LIC1409稳定再80%。
9.4 灰水由澄清槽V1411溢流至灰水槽V1412，V1412液位LIC1409控制为80%。

10.锁斗开车
10.1 打开锁斗冲洗水罐V1308入口阀LIC1308，设定液位70%，投自动。
10.2 按下“锁斗开车”按钮，锁斗开始周期循环。
10.3 启动锁斗循环泵P1302。
10.4 打开锁斗循环泵至气化炉R1301管线上的阀门FIC1302,调节循环量。

11.安装工艺烧嘴
11.1 点击“安装气化炉工艺烧嘴”按钮，安装工艺烧嘴。
11.2 关闭开工抽引器X1303的气体入口阀VX1304。
11.3 关闭蒸汽阀PV1304。

12.建立开工流量
12.1 启动高压煤浆泵P1201A和P1201B。
12.2 打开煤浆循环泵XV1203A/B/C/D。
12.3 打开氧气入工段阀HV1301A/B。
12.4 打开氧气放空阀XV1303A/B/C/D。
12.5 打开氧气流量调节阀FIC1303A/B/C/D。
12.6 调节高压煤浆泵转速，简历煤浆流量FI1202A/B/C/D的流量为9.0 m3/h。
12.7 调节氧气流量FIC1303A/B/C/D在3800 m3/h。

13.气化炉投料并调整
13.1 按下“气化炉开车”按钮，确认投料阀门动作正常。
13.2 打开手动阀VX1411，往澄清槽V1411中加入絮凝剂。
13.3 打开手动阀VX1412，往灰水槽V1412中加入分散剂。
13.3 逐渐关闭PIC1401，提高系统压力至1.0MPa。
13.4 打开酸气分离罐的泄液阀LIC1406，调节液位稳定再50%，液位投自动。
13.5 酸气分离罐液的压力PIC1410设定为0.43MPa。
13.6 确认水洗塔T1402的液位LIC1404稳定在50%。
13.7 使旋风分离器V1408液位LIC1305控制在50%。
13.8 使气化炉R1301液位LIC1302控制在50%。
13.9 气化炉R1301的温度TI1302/3/4/5控制在1320度。
13.10 控制烧嘴冷却水温度TI1321为50度。
13.11 蒸发热水塔T1402的液位LIC1404控制在80%。
13.12 打开PV1407和PV1408，使黑水进入蒸发热水塔。
13.13 以升压速率为0.1Mpa/min使系统压力PIC1401提高倒2Mpa。
13.14 打开蒸发热水塔T1404的塔底出口阀LIC1404，调节液位稳定再50%，液位投自动。
13.15 当系统压力升高倒2.0MPa，逐渐打开合成气出口阀门HV1401至正常状态。
13.16 逐渐提高气化炉负荷，系统压力PIC1401上升倒3.66MPa。
13.17 煤浆流量FI1204A/B/C/D控制再15.7 m3/h。
13.18 氧气流量FI1303控制在34000 m3/h。

14.启动压滤机系统
14.1 气化炉投料运行后，启动皮带输送机M1402。
14.2 启动压滤及M1401。
14.3 启动澄清槽底物泵P1407。
14.4 启动滤液槽V1416搅拌器。
14.5 打开澄清槽V1411出料阀FIC1424，调节黑水流量4.5 m3/h，将黑水引入压滤机M1401。
14.5 打开废水流量调节阀FIC1421，调节废水流量为27.3 m3/h。

（二）正常停车
1.降低运行负荷
1.1 通过氧气流量调节阀FIC1303A/B/C/D逐步均匀减少入炉氧气量。
1.2 并相应降低煤浆泵P1201A/B的转速设定值，降低入炉煤浆量。
1.3 使炉温相对稳定。
1.4 当甲合成气变换系统切气后，将合成气送放空火炬燃烧，关闭电动阀HV1401。
1.5 逐渐降低出水洗塔合成气压力调节阀PIC1401的设定值。

2.停车过程操作
2.1 缓慢降低系统负荷至60%，切放空阀PIC1401有一定开度后，按下停车按钮。

3.煤浆制备系统停运
3.1 将给水流量调节阀FIC1101投手动。
3.2 停煤称重给料机W1101，停止向磨煤机供煤。
3.3 关闭FV1201,停止向磨煤机供添加剂。
3.4 约5分钟后，停磨煤机M1101。
3.5 停滤液泵P1409。
3.6 关闭水流量调节阀FIC1101。
3.7 当磨煤机出料槽V1102液位LI1102低于10%时，停低压煤浆泵P1101。
3.8 停煤浆振动筛S1201。
3.9 停磨煤机出料草地搅拌器X1101。
3.10 调节界外循环水调节阀LIC1410，使V1416的液位保持再50%。

4.保压循环过程
4.1 气化炉R1301洗涤冷却室液位LIC1302升高，将洗涤冷却水FIC1405的流量减为100 m3/h。
4.2 全开旋风分离器V1408泄液阀FIC1309。
4.3 全开水洗塔T1401泄液阀FIC1406。
4.4 逐渐关闭系统放空阀PIC1401，系统保压。
4.5 逐渐关小水洗塔T1401灰水入口阀FIC1402,LIC1401。
4.6 逐渐关小水洗塔T1401高温冷凝液入口阀FIC1402。
4.7 关闭变换高温冷凝液入口阀LIC1402。
4.8 变换高温冷凝液罐V1404液位低于50%后，停变换冷凝液泵P1405。
4.9 关闭低温冷凝液阀HV1404。
4.10 关闭低压蒸汽进口阀PIC1404，除氧器停止供蒸汽。

5.系统泄压
5.1 逐渐打开出水洗塔合成气压力调节阀PIC1401。
5.2 气化炉系统泄压：压力大于2.0MPa时，减压速率不大于0.1MPa/min；压力小于2.0MPa时，减压速率不大于0.05MPa/min。
5.3 关闭旋风分离器V1408黑水入口阀FIC1308。
5.4 旋风分离器V1408液位低于10%后关闭出口阀FIC1309。
5.5 关闭黑水循环泵P1401前阀HV1403。
5.6 当系统压力小于1MPa时，关闭黑水至蒸发热水塔T1402管线上的阀门PV1407，使气化炉黑水直接进入真空闪蒸罐V1402。
5.7 关闭黑水至蒸发热水塔T1402管线上的阀门PV1408，是水洗塔和旋风分离器黑水泄入渣池V1303中。
5.8 关闭中压氮气阀PV1402A。
5.9 当水洗塔T1401压力低于0.1MPa后，打开渣池V1303加水阀LIC1309,液位投自动。
5.10 打开渣池至气化炉管线上的阀门VX1314。
5.11 关闭渣池至蒸发热水踏塔管线上的阀门FIC1314，此时水送到气化炉。
5.12 打开气化炉R1301底部循环阀VX1303。

6.拆卸工艺烧嘴
6.1 将气化炉合成气出口管线至开工抽引器管线上的手动阀VX1304全开。
6.2 打开开工抽引器蒸汽调节阀PV1304。
6.3 若干分钟后确认卸下工艺烧嘴，点击按钮使其处于非工作状态。
6.4 关闭开工抽引器阀VX1304和PV1304。
6.5 关闭烧嘴冷却水槽补水阀LIC1306。
6.6 关闭低压氮气阀VX1306。
6.7 关闭循环水阀VX1301。
6.8 关闭烧嘴冷却水入烧嘴进出口切断阀VX1307。
6.9 关闭烧嘴冷却水出烧嘴进出口切断阀VX1308。
6.10 停烧嘴冷却水泵P1301A。

7.系统各泵停止运行
7.1 将脱盐水至除氧槽V1405管线上的阀门LIC1403设定为50，为密闭冲洗水泵P1404提供冷凝水。
7.2 关闭脱氧水调节阀LIC1405。
7.3 停脱氧水泵P1403。
7.4 当高温热水储罐V1407液位LIC1405低于50%，停高温热水泵P1402。
7.5 当水洗塔T1401液位LIC1401低于30%时，停黑水循环泵P1401。
7.6 停真空泵P1412。
7.7 关闭低压灰水阀FIC1422。
7.8 调节灰水去界外废水管线上的阀门FIC1421，使灰水槽V1421液位低于50%。
7.9 停低压灰水泵P1406。
7.10 关闭入澄清槽的絮凝剂阀门VX1411。
7.11 关闭入灰水槽的分散剂阀门VX1412。
7.12 关闭锁斗冲洗水槽V1308入口阀LIC1308。
7.13 关闭锁斗循环泵P1302去气化炉管线上的阀门FIC1312。
7.14 停锁斗循环泵P1302。
7.15 按下“锁斗开车”按钮，停锁斗系统。
7.16 停密闭冲洗水泵P1404，停供密闭冲洗水。
7.17 停澄清槽底物泵P1407。
7.18 停压滤机系统M1401。
7.19 停滤饼皮带输送机M1402。
7.20 关闭酸气冷凝器E1401循环水阀VX1401。
7.21 关闭真空闪蒸冷凝器E1402循环水阀VX1404.
7.22 停澄清槽V1411的搅拌器。
7.23 停渣池V1301的搅拌器。
7.24 停滤液槽V1416的搅拌器。

8.停预热水循环
8.1 停渣池泵P1303。

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