煤制氫裝置工藝說明書(共27頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上浙 江 X X X X X X 有 限 公 司培 訓 教 材煤制氫裝置工藝說明書二 一 年 九 月 第一章 概 述1 設計原則1.1 本裝置設計以無煙煤、蒸汽、空氣為主要原料生產水煤氣，然后經(jīng)過一系列的凈化變換處理生產工業(yè)氫氣；生產規(guī)模：30000Nm3/h工業(yè)氫氣。1.2 本裝置采用成熟、可靠、先進的技術方案，合理利用能源，降低能耗，節(jié)省投資。1.3 認真貫徹國家關于環(huán)境保護和勞動法的法規(guī)和要求，認真貫徹“安全第一、預防為主”的指導思想，對生產中易燃易爆、有毒有害的物質設置必要的防范措施，三廢排放要符合國家現(xiàn)行的有關標準和法規(guī)。1.4 采用DCS集散型控制系統(tǒng)。2

2、裝置概況及特點2.1裝置概況本裝置技術采用固定床煤氣發(fā)生爐制氣、濕法脫硫、全低溫變換、變壓吸附VPSA脫碳和（PSA）提純氫氣的工藝技術路線，其中的變壓吸附脫碳和提氫技術采用上海華西化工科技有限公司的專有技術。本裝置由原料煤儲運工序、固定床煤氣發(fā)生爐制水煤氣工序、水煤氣脫硫工序、水煤氣壓縮工序、全低溫變換工序、變換氣脫硫工序、變壓吸附脫碳和提氫工序、造氣和脫硫循環(huán)水處理工序以及余熱回收等部分組成。2.2裝置組成原料煤儲運造氣氣柜水煤氣脫硫水煤氣壓縮全低溫變換變換氣脫硫變壓吸附脫碳變壓吸附提氫2.3生產規(guī)模制氫裝置的生產規(guī)模為30000Nm3/h，其中0.6MPa產品氫7000 Nm3/h，1.

3、3 MPa產品氫23000 Nm3/h。裝置的操作彈性為30110%，年生產時數(shù)為8000小時。2.4物料平衡簡圖本裝置的界區(qū)自原料煤庫出來的第一條輸煤皮帶的下料開始，至產品氫出口的最后一個閥門為止。 注：以上所有虛線框內的單元均屬于本裝置的界區(qū)。2.5裝置特點：本裝置選用國內研制成功的新型催化劑和先進的工藝流程及設備，能有效的降低生產成本和能耗，提高了裝置運轉的可靠性。2.5.1煤儲運裝置的特點2.5.1.1貯煤方式：本裝置以干煤棚貯煤與露天堆場貯煤相結合，其中干煤棚可貯煤約5000噸，可供氣化裝置連續(xù)運行約10天，再考慮露天堆場的貯煤量，總貯煤量可供運行15天左右。同時干煤棚的半封閉結構有

4、利于空氣流通，其內部的倒運設備連續(xù)的運行操作均大大降低了煤堆自燃發(fā)生的可能性。2.5.1.2運煤系統(tǒng)及篩分設備：輸煤系統(tǒng)采用單路輸送氣化用煤；系統(tǒng)采用集中操作方式，同時在控制室顯示。系統(tǒng)的主要設備之間采用聯(lián)鎖方式控制，逆流開車，順流停車。也可切換為單機操作，在系統(tǒng)線路上設置判斷故障保護裝置。各調設備兼有就地手動開關，以便單機調試。在帶式輸送機沿線每隔40米安裝一組有能復位的雙向拉繩開關，置于帶式輸送機沿運行通道內側的適當位置。當帶式輸送機出現(xiàn)故障時，操作人員可在帶式輸送機的任何部位拉動拉繩開關，切斷電源使設備停車；此外當發(fā)出開車信號后，如現(xiàn)場不允許開車，也可以拉動拉繩開關，制止起動，避免發(fā)生設

5、備和人身事故。運煤系統(tǒng)的帶式輸送機選用Y系列三相異步電動機與DCY型硬齒面圓錐圓柱減速機配合的驅動裝置，優(yōu)點為轉動慣量大，強度高，且維修時更換零部件方便。煤的計量通過在帶式輸送機上安裝的電子皮帶秤來完成，便于正常生產時成本等技術經(jīng)濟指標的統(tǒng)計和核算。在煤棧橋中轉站的篩分樓頂面設置了除塵系統(tǒng)，既改善了現(xiàn)場的操作環(huán)境，排放氣質量也達到了環(huán)保要求。2.5.2造氣裝置的特點2.5.2.1造氣爐爐型：根據(jù)用氣量、制氫成本等因素，本裝置選擇2.8米的固定床間歇煤氣爐。9臺爐子（8開1備）可滿足生產30000Nm3/h氫氣的要求。2.5.2.2造氣流程的選用：制氣工藝流程等同于一般煤化工企業(yè)造氣流程，九臺2

6、800造氣爐以四爐為一組，中間位置的5#爐可切換并入任何一個爐組。每個爐組共用一臺風機、一臺煤氣顯熱回收器（熱管式鍋爐），水煤氣經(jīng)由顯熱回收器、煤氣總管和洗氣塔進入氣柜；共三臺空氣鼓風機，可相互切換替用；共兩組油泵站，每爐組配置一套；原料自煤庫、篩分裝置由輸送帶送到四樓，經(jīng)輸送帶皮帶秤計量后入各爐的料倉，由各爐的加煤機加入爐中；氣柜采用容積一萬方的三節(jié)鐘罩式的濕式氣柜，三節(jié)鐘罩全升起時氣柜靜壓約400mm水柱。為提高入爐蒸汽的分解率，降低蒸汽和煤消耗，所有入爐蒸汽均采用過熱蒸汽，蒸汽的過熱熱源來自煤氣本身的熱量。2.5.2.3造氣三位一體DCS綜合控制系統(tǒng)的應用造氣工序采用先進的三位一體DCS

7、綜合控制系統(tǒng)：采用“機電一體化自動加煤技術”，每天可減少因人工加煤造成的單爐停爐時間約60分鐘，既增加了造氣爐的有效制氣時間又減少或避免了造氣爐的顯熱損失，使造氣生產的安全得到了保證；同時應用自動加煤后可使造氣生產中每個循環(huán)減少純吹風時間約3秒鐘左右，這既能節(jié)煤，又能增加產氣量。另外機電一體化自動加煤改人工集中大量加煤（1200kg左右）為每個循環(huán)下吹階段少量加煤（每次75kg左右），這樣使煤燃燒更充分，灰渣的殘?zhí)苛看蠓陆?，降低了煤耗。采用造氣生產綜合優(yōu)化控制技術，實現(xiàn)煤造氣生產過程的程序控制、閥位檢測和報警連鎖，實現(xiàn)自動加煤的炭層高度和加煤量控制，實現(xiàn)自動下灰及爐盤轉速和下灰量的控制，實現(xiàn)

8、吹風時間及上、下吹制氣時間和入爐蒸汽流量及蒸汽分解率的優(yōu)化控制，實現(xiàn)水夾套及汽包液位自動調節(jié)，實現(xiàn)鼓風機和油壓系統(tǒng)的管理、報警和聯(lián)鎖，最終達到煤造氣整個系統(tǒng)的穩(wěn)產、高產、低耗和安全，確保了造氣爐況的優(yōu)化與穩(wěn)定，降低了單位產品的煤耗，節(jié)能效果明顯。采用完善可靠的油壓控制系統(tǒng)，實現(xiàn)油壓控制閥門的快速切換，延長了有效的制氣時間，提高了單爐的產氣量。2.5.2.4加煤方式的選擇造氣原料煤的輸送采用皮帶自動輸送，上煤輸送中轉站設置篩分裝置，確保造氣用煤質量的同時，實現(xiàn)造氣煤倉加煤的自動化?？紤]到裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行，同時設計了人工吊碳加煤裝置，確保在自動化加煤裝置出現(xiàn)故障時能實現(xiàn)制氣過程的連續(xù)穩(wěn)定。2.5

9、.2.5造氣裝置安全設施設計技術的綜合利用造氣裝置最大的危險是系統(tǒng)中氧含量高。系統(tǒng)工作時處于正壓狀態(tài)，氧含量高的原因只能是制氣工序閥門內漏竄氣、羅茨機抽負、壓縮機抽負。為了防止閥門內漏造成氧高，設計了油壓安全聯(lián)鎖的吹風防過氧閥和下行防過氧閥，排除了因設備故障造成氧高的安全隱患。造氣裝置采用安全可靠、性能穩(wěn)定的液壓驅動閥門，主要液壓閥都采用閥門閥位監(jiān)測裝置，同時油壓系統(tǒng)采用油壓和油位報警裝置。造氣除塵器各排灰口油壓圓盤閥設計為手控油壓閥控制，操作位置在一樓，防止出灰時因聯(lián)絡出錯而發(fā)生誤操作。與共用煤氣總管相連的煤氣總閥和與共用吹風氣總管相連的吹風氣回收閥都采用雙閥，保證安全和維修時切斷的方便。造

10、氣水夾套給水汽包和煤氣顯熱回收器給水汽包還設置過低液位連鎖停爐保護措施，確保鍋爐系統(tǒng)運行的本質安全。氣柜設置高度高低位報警裝置，并設計高位自動放空裝置，防止氣柜過高冒頂；同時實現(xiàn)氣柜高度過低連鎖停機保護系統(tǒng)。儀表形式上選用三選二儀表，最大限度地提高氣柜運行時的安全系數(shù)。在裝置的相應部位設置了安全閥、防爆板、置換放空管等安全裝置元件。2.5.2.6造氣裝置附屬設備的選用上行煤氣除塵器：采用高效鑄鐵除塵器，利用精確鑄造的旋渦結構保證旋風分離的氣體速度，改善除塵效果，除塵器本體采用漸擴式結構有利于灰渣的分離和沉降。顯熱回收器在造氣水煤氣顯熱回收器結構形式的選擇上，采用RLG型組合式熱管鍋爐，其中熱管

11、式蒸汽過熱器阻力僅為管殼式的1/31/4,系統(tǒng)阻力下降，保證了制氣強度的提高；熱管表面滲入鎳鉻合金，大耐高溫和沖刷、耐腐蝕，熱能回收效率高，既可增加蒸汽產量，又可降低煤氣洗滌冷卻水耗量。水煤氣氣柜煤氣氣柜的作用主要是儲存煤氣，考慮到造氣工序造氣爐的間歇特性和投資、占地等因素，為確保為后工序正常供氣，煤氣氣柜采用1個10000m3規(guī)格的直升直降式濕式氣柜。2.5.3余熱回收裝置的特點本裝置采用一套三廢混燃爐余熱回收系統(tǒng)。三廢混燃爐不僅回收造氣吹風氣中約9%可燃組分的化學熱及物理顯熱（250）、變壓吸附提氫裝置解析氣中約50%可燃組分的化學熱，還燃燒掉約含14%殘C量的造氣爐所產生的全部爐渣（造氣

12、爐渣與含C約75%的無煙粉煤末以2：1的比例進行配比，制成熱值約為2900kcal/kg的混合料在三廢爐底進行燃燒），真正做到對造氣廢物的“榨盡吃干”，同時生產出2.5MPa·G、280的過熱蒸汽約40t/h，除能滿足整個煤制氫裝置的用汽需求，多余的蒸汽還能輸送給外界的蒸汽總管，經(jīng)濟效益顯著；同時避免了吹風氣、提氫解析氣、造氣灰渣直接外排對環(huán)境的污染，環(huán)保效果顯著。三廢流化混燃爐是第三代造氣吹風氣回收裝置，和第二代吹風氣回收裝置相比有很大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾點：安全性能高：三廢流化混燃爐是以造氣爐渣（或煤）為點火源，爐內始終長明火，爆炸的因素已排除，徹底改變了造氣吹風氣回收運行的

13、不安全狀態(tài)，克服了造氣吹風氣回收的爆炸現(xiàn)象。一爐多用、減少投資、便于管理：綜合煤化工企業(yè)，一臺三廢流化混燃爐就能達到全廠蒸汽自給。從三廢混燃爐底出來的爐渣含C量僅為3%，灰分含量占97%，一天所產生的爐渣量有70多噸，可送水泥廠、磚瓦廠做建材；三廢混燃爐爐頂出來的高溫煙氣組分主要是CO2、N2及H2O氣，另外含有少量的SO2及夾帶的粉塵，煙氣經(jīng)鍋爐裝置回收熱量后，由布袋除塵器除塵（除塵效率可達99%），再送動力站脫硫，達標后排放，解決了造氣生產廢氣、廢渣、廢灰綜合治理的難題，保護了環(huán)境，治理了現(xiàn)場。同時還可將制氫等生產過程中其它工序的低熱值廢氣一起處理掉，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和環(huán)保效益的最佳配置。燃燒

14、系統(tǒng)阻力低、不積灰、提高造氣吹風效率。三廢流化混燃爐是隔離燃燒，集中分離，集中熱量回收，根本不存在鍋爐排管的磨損和冷熱不均產生應力而導致設備損壞的問題，因此三廢流化混燃爐運行周期較長，生產穩(wěn)定性突出，節(jié)能效果明顯。2.5.4脫硫裝置的特點2.5.4.1流程的優(yōu)化因脫硫系統(tǒng)是粗煤氣初步凈化的過程，系統(tǒng)中含有大量的煤灰及焦油、硫磺、富鹽等多種雜質，為確保煤制氫裝置的長周期連續(xù)穩(wěn)定運行，脫硫系統(tǒng)采用兩套雙塔串聯(lián)流程裝置，正常作業(yè)方式為并聯(lián)運行，單套裝置的設計負荷按總負荷的75%設計；開雙塔時可脫高硫，開單塔可脫低硫，這樣既可以有計劃的按作業(yè)周期的長短安排每套裝置的檢修和系統(tǒng)清理，又可以提高整個裝置的

15、操作彈性。由于設計中采用了雙塔串聯(lián)流程，可以脫除用高硫煤制取的水煤氣H2S至設計指標，使該裝置對煤種的適應性較強，另外高硫煤與低硫煤之間存在一定的差價，可以節(jié)約原料成本，具有較好的經(jīng)濟效益。2.5.4.2 PDS600脫硫的工藝特點脫硫原理：氣體中的H2S溶于脫硫液后，首先與脫硫液中的堿反應H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3在催化劑作用下，生成的NaHS又與溶液中的氧發(fā)生氧化析硫反應，生成單質硫和碳酸鈉。在脫硫塔內由于煤氣中氧含量不足，溶液中生成的單質硫是不多的，所以當溶液吸收了足量的H2S后，溶液就失去了繼續(xù)吸收的能力。再生原理：為恢復溶液吸收H2S的能力，就必須對溶液

16、進行再生，再生過程主要發(fā)生氧化析硫反應： NaHS + NaHCO3 = S + Na2CO3 + H2O。同時，由于氣（空氣）液相的相對劇烈運動，使析出的單質硫相互凝聚，并隨上升氣流浮出，離開循環(huán)脫硫液，從而使脫硫液雙重新具有吸收H2S的能力。催化原理：在脫硫過程中PDS600催化劑最本質的作用是將氣體或液體中的氧迅速地結合在催化劑分子上，同時又迅速地促使結合的氧與液體中的硫氫化鈉反應，使化合態(tài)的硫轉化成單質硫。由于催化劑的這一作用，大大降低了化學反應的活化能，從而極大地加快了化學反應速度。脫硫效率高：本工藝采用以純堿為堿源的PDS600脫硫方法，可將煤氣是的H2S脫除至100mg/m3以下

17、，脫除率大于97%。PDS600脫硫工藝再生過程中生成的硫泡沫采用連續(xù)熔硫專利技術實現(xiàn)硫磺的回收。煤氣脫硫裝置將H2S轉化成副產品硫磺，既滿足了環(huán)保要求，又可用做生產硫酸的原料。脫硫及再生速度快該催化劑不僅對脫硫過程與再生過程均有催化作用，而且可以比傳統(tǒng)的ADA、栲膠、KCA等催化劑快1000倍以上的速率將液相中的硫氫酸根氧化成硫氫酸根氧化成單質硫，從而使液相中的硫化氫對氣相的分壓值大幅下降，進而大幅度增加煤氣中的H2S溶解于液相中的速率，實現(xiàn)其高效脫除煤氣中硫化氫的目的，同時，該催化劑對脫硫液所接觸的設備、管道均具有明顯的緩腐蝕作用。脫硫塔采用新型的聚丙烯格柵填料，格柵填料板片之間距離較大，

18、空隙高，氣體和固體有固定的走向，板間通道分布均勻，板間距的設計底部板間距離較大，隨著氣流的上升，板間距逐漸減小。下塔底部氣體進口H2S濃度高，吸收推動力大，板間距大，析出硫泡沫多，塔不易堵塞；氣體出口H2S濃度低，吸收推動力小，板間距小，傳質面積大，傳質效率高，保證了氣體凈化的同時，塔阻力較小，析出硫泡沫多，塔不易堵塞。格柵填料不易持液，允許較高的液泛速度，可以設計較高的空塔氣速，同樣生產能力的條件下，設備尺寸較小，節(jié)省投資。采用目前最先進的連續(xù)熔硫專利技術。2.5.5變換裝置的特點2.5.5.1采用技術成熟的全低溫變換工藝流程，依據(jù)變換工藝參數(shù)的要求，設置四段變換，出口CO的指標控制在0.8

19、%以下，該工藝流程具有工藝設備體積小、CO變換率高、蒸汽消耗量低等優(yōu)點。2.5.5.2在循環(huán)熱水回路的最佳位置排污和加入軟水飽和塔出來的熱水在整個熱水循環(huán)回路中溫度最低，總固體含量最高，熱水循環(huán)回路的排污由此引出，可減少系統(tǒng)熱損失，同時降低循環(huán)水的固體雜質，有利于減少設備腐蝕和保護觸媒。飽和塔消耗的軟水由軟水總管分流下來，加入到飽和塔熱水出口管的排污管接口之后進入熱水塔的熱水管上，可降低熱水塔的入口水溫，從而有效地提高了熱水塔的熱回收效果。2.5.5.3采用兩級循環(huán)水熱量回收流程，有效地降低了蒸汽的消耗循環(huán)熱水從熱水塔開始，依次經(jīng)過一水加、調溫水加逐級提高水溫，回收CO變換反應熱量，最后卷入飽

20、和塔轉化為CO變換所需要的蒸汽。工藝計算表明，該流程飽和塔出口的汽氣比R值達到0.18左右，占總汽氣比的31.6%，從而有效地降低了CO變換所需的工藝蒸汽用量。2.5.5.4采用增濕器段間噴化水冷激，降低一段、二段出口變換氣的溫度，進一步降低蒸汽消耗。通過噴水冷激回收的蒸汽其汽氣比達到0.26左右，占總汽氣比的45.6%，每小時減少蒸汽9噸左右，大大降低了外供蒸汽的用量，外供蒸汽其汽氣比僅為0.13左右，占總汽氣比的22.8%。2.5.5.5油分離爐過濾工藝很好地保護了CO變換觸媒更換CO變換觸媒不僅耗用購買觸媒的資金，更重要的是耽誤裝置的生產時間，所以保護好觸媒，使觸媒長期處于高活性狀態(tài)，延

21、長觸媒使用壽命具有巨大的經(jīng)濟效益。本裝置中采用油分離爐過濾工藝徹底清除了從煤氣和蒸汽帶進觸媒層的各種鹽類、膠體和固體微粒對觸媒表面活性中心的污染與覆蓋，能夠十分有力的保證觸媒長期保持最佳的催化活性，這是直接從氮肥廠引進的CO變換觸媒最佳保護工藝。2.5.5.6為提高裝置操作的可靠性，確保裝置長周期安全運行，宜選用成熟可靠的抗毒、耐硫低變催化劑。2.5.6變脫、精脫裝置的特點變換后的流程增加了變脫、干法脫硫裝置，裝置出口變脫氣中H2S降至0.1ppm以下，脫碳放空氣中的H2S遠低于國家排放標準，利于環(huán)保。變脫工序在傳統(tǒng)工藝流程的基礎上增加了閃蒸裝置，一方面回收了溶解在脫硫液里面的有效氣體（CO和

22、H2），H2的產率可提高0.5%，降低了制氫成本；另一方面降低了氧化再生槽頂部解析氣中的可燃有毒介質的濃度，改善了操作環(huán)境，利于裝置的安全運行。2.5.7變壓吸附裝置的特點采用PSA凈化技術，簡化了制氫裝置流程，提高了氫氣的質量，降低了裝置的能耗。本裝置采用1025VPSA工藝流程，即：裝置的10個吸附塔中有兩個吸附塔始終處于同時進料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)5次均壓降壓、逆放、抽真空、連續(xù)5次均壓升壓和產品氣升壓等步驟組成。本方案較傳統(tǒng)流程多一次均壓過程，可更有效地回收產品氫氣，提高了產品氫回收率（可達98%）。變壓吸附工藝過程采用DCS控制系統(tǒng)，具有運轉平穩(wěn)、操作可靠的特

23、點。并且具有在事故狀態(tài)下，能自動或手動由十床操作切換到九、八、七、六、五床操作的功能。 PSA程序控制閥是變壓吸附裝置的關鍵設備。本裝置選用華西公司的專利產品氣動程控閥，該閥具有體積小，重量輕，運行準確、平穩(wěn)，開關速度快（小于2秒），開啟速度可調、閥門密封性能好（ANSI六級），壽命長（100萬次），自帶閥位顯示等特點。2.5.8造氣脫硫循環(huán)水裝置的特點2.5.8.1流程設計特點：由于造氣循環(huán)水與脫硫循環(huán)水水質不同，造氣及脫硫循環(huán)水分開設置，自成體系；每套系統(tǒng)實現(xiàn)閉路循環(huán)，滿足了環(huán)保要求，同時減小了全廠污水處理系統(tǒng)的負擔。造氣循環(huán)水與脫硫循環(huán)水均設置了加藥裝置，消除水中的各種雜質，并適當補水，

24、以滿足對水質的基本要求。2.5.8.2主要設備冷卻塔設計中選用WGPL無填料噴霧冷卻塔，該種類型的冷卻塔采用分散冷卻理論，即在大幅降低塔系統(tǒng)阻力、提高風量的情況下，將水在較低的壓力下噴射成霧狀，與軸流風機抽吸的冷風在極大的表面下進行充分（較長時間）的熱交換，極大地提高了冷卻塔的冷卻能力。因WGPL無填料噴霧冷卻塔無填料的存在，不存在填料堵塞情況，塔體載荷大大減小，如采用混凝土結構，則不需更多支撐梁，可節(jié)約土建投資。斜管澄清器造氣循環(huán)水處理系統(tǒng)采用的固液分離設備選用組合式斜管澄清器，該設備主要運用淺池沉淀理論，利用斜板間距，迅速縮短沉淀時間，達到快速固液分離的效果。主要特點表現(xiàn)為以下幾個方面：

25、采用組合設計，利于靈活分布，合理利用土地。 可靈活設計設備備用率，啟、停、檢修方便。 配置氣力提升裝置，取代傳統(tǒng)的泥漿泵，操作維護簡單，可實現(xiàn)計算機程序控制。 比傳統(tǒng)的輻射式沉淀池出泥泥漿濃度大，可節(jié)省濃縮面積。第二章 工藝原理及生產流程簡述1 煤儲運工序1.1任務：為制氣工序輸送合格的原料煤。1.2工藝流程：當造氣爐上部的煤倉需要上煤時，由電動抓斗橋式起重機將煤卸入下煤斗，經(jīng)往復式給煤機、1#帶式輸送機、2#帶式輸送機、3#帶式輸送機輸送至篩分樓。在篩分樓內，經(jīng)振動篩篩分，合格料（13mm）直接進入4#帶式輸送機,不合格料（13mm）進入粉煤貯斗，由轉運車送至三廢爐作為燃料用煤。進入4#帶式

26、輸送機的合格塊煤，通過計量皮帶機計量后送入5#帶式輸送機，5#帶式輸送機通過卸料車送入造氣爐上部的煤倉，保證輸煤系統(tǒng)的正常運行。2 造氣工序2.1任務與工藝原理：2.1.1任務： 采用固定層間歇式常壓氣化法，以塊煤為原料，在高溫下，交替與空氣和過熱蒸汽進行氣化反應，制得合格的水煤氣供后工序連續(xù)生產的需要。2.1.2工藝原理采用空氣和過熱蒸汽交替與灼熱的炭層進行反應，以制得合格的水煤氣，同時保持了爐子的自熱平衡，使生產得以連續(xù)進行。 用空氣吹風蓄熱時，發(fā)生下列反應：C O2 = CO2 Q (1)2C O2 = 2CO Q (2)2CO O2 = 2CO2 Q (3)CO2 C = 2CO -Q

27、 (4) 吹風的目的是為了提高爐溫，在反應過程中，由于爐溫的逐漸提高，增加了二氧化碳的還原反應，見反應式(4)，對主反應進行不利。所以，生產中用提高空氣流速，采用強風短吹來縮短接觸時間，抑制二氧化碳還原反應的進行。 用蒸汽制氣時，發(fā)生下列反應：C H2O = CO H2 -Q (5)C 2H2O = CO2 2H2 -Q (6)C CO2 = 2CO -Q (7)CO H2O = CO2 H2 Q (8)C 2H2 = CH4 Q (9)以蒸汽為氣化劑的目的是為了得到氫氣和一氧化碳。因此，就必須提高反應溫度，并增加反應接觸時間，使二氧化碳充分還原成一氧化碳，以提高有效氣體成分。2.2 煤氣發(fā)生

28、爐原料層的區(qū)分和各層次的作用煤氣發(fā)生爐內燃料層自上而下可分為干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層五個區(qū)域。其中氧化層和還原層是煤氣爐氣化反應的主要原料層，常稱為氣化層，是工藝操作的主要控制部位。干燥層加入的原料煤由于下層高溫燃料和爐壁的輻射熱以及下面的高溫氣流的導熱，使煤的水份蒸發(fā)形成干燥。干餾層干燥層的下面溫度高，在高溫條件下煤發(fā)生分解，放出烴類氣體（揮發(fā)份），煤的本身逐漸碳化。還原層空氣是從下面進入炭層的，在還原層下面的氧化層已含有各種氣體成分，并積蓄了大量的熱量，而在這個區(qū)層更主要的是進行CO2的還原反應以及水蒸汽的分解。氧化層從下在來的空氣與碳反應，生成碳的氧化物，因為氧化速度較快，

29、其厚度比還原層厚，此反應為放熱反應，熱量被積蓄在炭層中?；以鼘友趸瘜拥南旅嫒慷际腔以鼘樱瑳]有化學反應發(fā)生，起著預熱和均勻分布自爐底進入的氣化劑及保護爐箅的作用。2.3工藝流程簡述固定床間歇氣化工藝是在計算機程序控制下通過周期性的開關吹風空氣閥、吹風煙囪閥、上行和下行蒸汽閥、上行和下行煤氣閥來實現(xiàn)工藝過程切換，達到煤氣化的目的。其主要工藝過程分為吹風蓄熱階段和蒸汽制氣兩個階段組成。但為了節(jié)約原料，保證水煤氣質量，正常操作和安全生產，還必須包括一些輔助階段，故制造水煤氣工作循環(huán)由六個階段組成：2.3.1吹風階段由于煤的氣化是吸熱反應，所以煤制氣的第一過程是將煤加熱到能夠進行氣化反應的溫度以上。具

30、體工藝過程是將空氣（通常稱為吹風空氣）通過離心鼓風機升壓到25kPa左右，經(jīng)過空氣管路從爐底加入爐內，空氣經(jīng)過爐篦的分布作用自下而上穿過灰渣層進入氧化層，空氣中的氧氣與氧化層中的碳元素迅速反應生成CO2，同時放出大量的熱量將炭層和氮氣加熱到1000以上。氣體在向上流動中又先后將熱量帶到還原層、干餾層和干燥層。將熱量傳給爐內炭層后，氣體（此后稱為吹風氣）溫度降到250300左右離開炭層，在爐內上部空間分離出大的塵粒后，從煤氣爐上部出口經(jīng)上行煤氣管道進入旋風除塵器，在離心力的作用下分離出90%以上的粉塵后，送吹風氣余熱回收鍋爐與VPSA解析氣一起進行二次燃燒，產生的熱量生產蒸汽，燃燒煙氣經(jīng)布袋除塵

31、后送動力站脫硫系統(tǒng)。在制水煤氣條件下吹風時間通常占間歇制氣循環(huán)周期的25%左右。在吹內階段結束時，工藝要求氣化層溫度要提高到氣化用煤的T2即軟化點溫度，固定床氣化爐進入制氣階段。2.3.2蒸汽吹凈階段：通過計算機程序控制操作油壓系統(tǒng)關閉入爐空氣的吹風閥，同時打開上吹蒸汽閥和吹風氣回收閥（或煙囪閥），這樣由造氣夾套鍋爐和熱管鍋爐副產的飽和蒸汽通過熱管鍋爐的過熱段過熱到220左右，與吹風氣余熱回收工序三廢混燃爐產生的過熱蒸汽混合、緩沖后，由爐底進入煤氣爐將爐內及管道內的殘余吹風氣吹出，送三廢爐燃燒或由煙囪直接放空（在三廢爐故障條件下），以免這部分吹風氣在下一階段混入水煤氣系統(tǒng)，以保證水煤氣質量。2

32、.3.3一次上吹制氣階段：一次上吹制氣階段已經(jīng)在蒸汽吹凈階段后，上吹蒸汽閥繼續(xù)保持打開，同時關閉吹風氣回收閥（或煙囪閥），打開上行煤氣閥。蒸汽通過爐篦和灰渣層進入氣化層，同時蒸汽溫度也上升到與炭層相同的溫度時，水蒸汽與熾熱的碳元素進行水煤氣反應：H2O+CCO+H2。生成的水煤氣從煤氣爐上部的上行煤氣總管出來經(jīng)旋風分離器除去粉塵后，進入蒸汽過熱器和熱管式顯熱回收器移出熱量，將溫度降至135左右送洗氣塔，煤氣進入洗氣塔后與塔頂噴淋下來的冷卻水逆流接觸，在洗掉煤氣中的粉塵的同時將煤氣溫度降到常溫后經(jīng)管道進入氣柜，這是主要的制氣階段。由于蒸汽與炭層的水煤氣反應的進行和氣流上升的移熱作用，下部氣化層溫

33、度逐漸下降，上部氣化層、干餾層、干燥層溫度不斷上升，致使出爐煤氣溫度也將大副上升而帶出大量的熱量。為減少煤氣帶出的熱量，制氣工藝轉入后面的下吹制氣階段。2.3.4下吹制氣階段：下吹制氣階段關閉上吹蒸汽閥和上行煤氣閥，同時打開下吹蒸汽閥和下行煤氣閥，過熱蒸汽從爐子上部入爐，在氣化層生成的水煤氣從煤氣下部出來，下行煤氣經(jīng)下行除塵器除去粉塵后經(jīng)熱管式顯熱回收器回收熱量后，經(jīng)洗氣塔除塵降溫后進入氣柜。下吹制氣階段實際上就是利用上部料層積蓄的熱量制氣，以穩(wěn)定氣化層的位置，避免火層上移，使氣化均勻。通過上行和下行兩個過程的制氣，氣化層溫度已降到700左右，水煤氣反應速率也大為降低，制氣工藝轉入二次上吹階段

34、。2.3.5二次上吹制氣階段：二次上吹工藝過程的作用是通過爐底蒸汽在一個周期內第二次上吹，吹凈爐底的煤氣，以免在工藝轉入吹風階段時，空氣在爐底與水煤氣相遇產生爆炸。二次上吹的時間很短，通常只有一個循環(huán)周期的6%左右。2.3.6空氣吹凈階段：關閉上、下吹蒸汽閥及下行煤氣閥，打開空氣吹風閥及上行煤氣閥，空氣從爐底進入爐內，將爐內及管道內殘存的煤氣吹入水煤氣系統(tǒng)，以免水煤氣隨吹風氣一起損失掉。2.4 主要設備 位號 設 備 名 稱 規(guī) 格 型 號 數(shù) 量K-31201A/B/C 空氣鼓風機 D60028鼓風機 3 F-31201AI 煤氣發(fā)生爐 2800 H9530 9S-31203AI 旋風集塵器

35、 2400×9800 9S-31202AI 下行集塵器 1600×4300 9S-31201/04 總管集塵器 1800×2000 2E-31201/2 余熱鍋爐 2600×14230 （熱管式） 2 過熱段1000×2500 F450m2 飽和段1000×3500 F800m2C-31201/2 洗氣塔 3400×14900，共12×896只噴頭 2 V-312015/V-3121215 夾套汽包 1400×2927 V3.4m3 9V-31206/16 高位汽包 1600×3200 V4.5

36、m3 2V-31224 氣柜 10000m3 , 總高32259 1C-31203/4 氣柜進出口洗氣塔 2800×13800，共12×4+149只噴頭 2S-31205/6 靜電除焦器 6000×12000 立式 23 吹風氣回收工序3.1 任務利用吹風氣、爐渣、粉煤和提氫解析氣燃燒所放出的熱量，供余熱鍋爐產生蒸汽供外工序使用。3.2工作原理三廢混燃爐以造氣爐渣和粉煤的混合物（或粉煤）為點火源，回收造氣吹風氣、變壓吸附提氫解析氣進行燃燒，燃燒所放出的熱量供余熱鍋爐產生蒸汽。因爐內始終有明火，燃燒溫度高且有2%的氧過剩，故而不具備爆炸條件，使本工序得以長周期安全運

37、行。3.3工藝流程簡述采用三廢混燃爐裝置，以造氣爐渣或煤為點火源。來自VPSA氫提純裝置的排放解析氣，經(jīng)過水封穩(wěn)壓和分液后進入燃燒器中，與經(jīng)過空氣預熱器預熱后的空氣混合燃燒，同時在高溫下點燃高溫吹風氣中的可燃部分。與此同時造氣爐生產的爐渣經(jīng)破碎機破碎后與煤儲運裝置篩選下來的粉煤按一定的比例進行混合，通過皮帶輸送機、斗式提升機及螺旋輸煤機將混合料輸送到三廢爐中充分燃燒。經(jīng)過燃燒后生成的960左右高溫煙氣去蒸汽過熱器，與余熱鍋爐產生的飽和蒸汽進行初步換熱，使蒸汽過熱，過熱后的蒸汽送造氣和變換工序，換熱后的高溫煙氣則送余熱鍋爐生產2.5MPa的蒸汽，然后依次送鍋爐給水預熱器預熱鍋爐給水，送空氣預熱器

38、使空氣預熱。經(jīng)過空氣預熱器后的煙氣溫度已降至160左右，最后進入布袋除塵器將煙氣中的含塵濃度降至50mg/Nm3以下，由引風機送動力站脫硫后統(tǒng)一達標排放。3.4 主要設備 位號 設 備 名 稱 規(guī) 格 數(shù)量 V-31301 自動水封 500×3200 1 V-31302 安全水封 2400×5180 1 V-31303 水封 2600×4500 1 F-31301 三廢混燃爐 6520×10×20000 1 E-31301 蒸汽過熱器 Q40噸/小時，P2.5MPa 1E-31302 余熱鍋爐 Q40噸/小時，P2.5MPa 1E-31303

39、省煤器 Q42噸/小時，P2.5MPa 1E-31304 空氣預熱器 空氣溫度：30120 1S-31302 組合式除塵器 5520×10×19800 1K-31301A/B 一次風機 926 8D 2K-31302A/B 二次風機 919 16D 2K-31303A/B 引風機 JLY75S30 23D 2 V-31314A/B 除氧器 7600×5300（總長×總高） 1 S-31301 氣水分離器 2400×5180 1 S-31303 布袋除塵器 JDMC3402×4, 11400×7240×19230 1

40、P-31301A/B 多級鍋爐給水泵 DG4650×7 3 P-31302A/B 低壓鍋爐給水泵 2 4 水煤氣脫硫工序4.1任務本工序的任務是脫除水煤氣中的硫化氫，使其含量不超過150mg/Nm3 ，并做好脫硫液的再生和硫的回收工作。4.2工作原理4.2.1 脫硫原理H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3水煤氣中的硫化氫與脫硫貧液接觸后，被脫硫貧液溶解吸收。4.2.2 再生原理NaHS + NaHCO3 = S + Na2CO3 + H2O硫化氫在溶液中產生離解，成為硫氫根離子，硫氫根離子在催化劑的作用下被氧化劑氧化，使單質硫從溶液中析出并分離出來，從而使脫硫液獲

41、得再生，得以循環(huán)使用。4.3工藝流程簡述4.3.1 水煤氣流程來自氣柜的水煤氣經(jīng)過電捕焦油器（靜電除焦器），除去焦油后，經(jīng)羅茨鼓風機將其升壓后進入冷卻塔，被冷卻至3035。然后水煤氣從1#脫硫塔下部進入脫硫塔，與塔頂噴淋在填料表面的脫硫液逆流接觸，水煤氣中的H2S被脫硫液吸收。脫除H2S的水煤氣經(jīng)塔頂出來后，再進入2#脫硫塔進一步脫除水煤氣中的H2S后，依次去清洗塔、靜電除焦器后，去水煤氣壓縮工序。4.3.2 脫硫液流程吸收了H2S的脫硫液從塔底流出來，通過富液泵將其送入自吸式空氣噴射再生器，同時利用自動吸入的空氣對脫硫液進行再生，空氣隨脫硫富液從噴射器尾管出來，自下而上與脫硫富液再次逆流接觸

42、，使溶液中的硫化物、硫氫化物氧化為單質硫，并被上行的空氣帶到再生槽上部液面形成硫泡沫，被氧化再生后的溶液（脫硫貧液）從再生槽底部，利用靜壓差流入貧液槽，經(jīng)貧液泵抽出再打入脫硫塔循環(huán)使用。脫硫富液氧化再生過程中產生的硫磺泡沫，利用位差從再生槽溢流堰自動流入硫泡沫槽，硫泡沫經(jīng)泡沫泵送入熔硫裝置。在得到硫磺產品的同時，分離出來的脫硫液，回流到脫硫液中，以減少脫硫劑（純堿）和催化劑的損失并維持脫硫系統(tǒng)的水平衡。系統(tǒng)損耗的脫硫液由地下槽通過離心泵補充到氧化再生槽和貧液槽。4.4 主要設備 位號 設備名稱 規(guī) 格 技術性能 數(shù)量(臺) K-31401AC 羅茨風機 ZR7580A Q=495.5m3/mi

43、n P=49kPa 3 K-31402 硫化用羅茨機 RRG350 Q=185.7m3/min P=39.2kPa 1 P-31401AE 富液泵 IJ200-150-400 Q=400m3/h H=50m 5 P-31402AE 貧液泵 IJ200-150-450 Q=400m3/h H=50m 5 C-31401A/B 冷卻塔 2800×21250 7層噴頭，共73只 Q=3.5m3/h 2 C-31402A/B 第一脫硫塔 3800×29365 聚丙烯格柵填料，6×212m 2 C-31403A/B 第二脫硫塔 3800×38865 聚丙烯格柵填料

44、，6×318m 2 C-31404A/B 清洗塔 2800×24140 7層噴頭，共73只 Q=3.5m3/h 2V-31402A/B 氧化再生槽 6800/8400×8830 配置24只空氣噴射器 2V-31403A/B 貧液槽 5000×5576 V100m3 2 V-31401A/B 帶壓富液槽 5000×7450 V135m3 2 V-31407AC 連續(xù)熔硫釜 1000/1100×3657 3X-31402A/B 電除焦器 6000×12000 電場面積15.26m2 2 5 水煤氣壓縮工序5.1任務將脫硫工序來的

45、水煤氣加壓到1.7MPa，送變換工序。5.2工藝流程簡述脫硫工序來的水煤氣經(jīng)級吸氣緩沖分離器后，進入壓縮機級缸，被壓縮后出來，依次經(jīng)級排氣緩沖器、級冷卻器、級吸氣緩沖分離器進入壓縮機級缸。同樣，在經(jīng)過三次壓縮后，經(jīng)級分離器后，送入變換工序。壓縮機一、三級壓縮后有返回一級入口的近路管，并且每一級壓縮后都裝有安全閥，以保護壓縮機的安全運行。5.3 壓縮在正常運行時的注意點壓縮機屬帶壓運轉部件，一有異常，應及時診斷，迅速處理，以免引起重大事故，釀成重大損失。 (1)防超壓：各級壓力應控制在工藝指標范圍內。 (2)防超溫：如各級氣體溫度過高，會使氣缸內潤滑油焦化，結死氣缸、氣閥、損壞氣缸及排氣閥，故應

46、防范缸套斷水。 (3)防負壓：一進壓力過低抽負壓，會使空氣吸入煤氣系統(tǒng)，形成爆炸性氣體，應嚴加防范，一旦發(fā)現(xiàn)，應緊急停車。 (4)防斷油：氣缸、滑道一旦斷油，會引起活塞斷裂，滑道拉毛。故生產中，嚴禁斷油運轉。 (5)防帶液：各級緩沖器、油水分離器及一進油水分離器若不及時排污，會使液體帶入壓縮機氣缸，形成“液擊”現(xiàn)象，損壞壓縮機。一旦發(fā)生應及時處理，防止事故。(6)電機防超載：壓差太大或各級壓力超標，會引起壓縮機電流超標，燒壞電機。一旦發(fā)現(xiàn)電機超溫發(fā)燙，應及時降壓，或打部分回路，防止故事發(fā)生。 6 全低溫變換工序6.1任務來自壓縮工序半水煤氣中的一氧化碳，在高溫、加壓條件下，借助于催化劑的催化作

47、用，與水蒸汽進行變換反應，生成二氧化碳和氫氣，制得合格的變換氣。系統(tǒng)中設有若干換熱設備，以合理利用反應熱和充分回收余熱，降低能耗。6.2工作原理 變換的主要反應是在催化劑存在與一定溫度條件下，氣體中的一氧化碳與水蒸汽發(fā)生反應，生成氫氣和二氧化碳，反應方程式如下： 催化劑 CO + H2OCO2 + H2 + Q(熱量) 該反應是一個可逆的放熱反應，在催化劑的條件下，過量的水蒸汽和適當?shù)偷臏囟龋ū仨殱M足催化劑活性溫度要求）交有利于將更多的CO轉化成H2。但多耗蒸汽會增加生產成本，因此，需考慮催化劑最佳活性溫度、最高耐受溫度、CO變換率、蒸汽消耗等多種因素，才能確定出最經(jīng)濟合理的流程。6.3工藝流

48、程簡述6.3.1氣體流程：自水煤氣壓縮機來的水煤氣經(jīng)煤氣冷卻器冷卻，初步除去水煤氣中夾帶的油水，再進入油分離爐分離掉其中的微量油污、膠體后進入飽和熱水塔的上段（即飽和塔），在塔內自下而上與自上而下的循環(huán)熱水逆流接觸，將熱水中的熱量轉化為煤氣中的飽和水蒸汽，飽和后的煤氣再添加適量過熱蒸汽消除飽和水煤氣中夾帶的霧狀水汽，然后進入熱交換器與三段變換爐出口的變換氣換熱，溫度升至210左右，再經(jīng)過電加熱器（僅在開工時使用）后進入一段變換爐，自上而下在抗氧化劑和催化劑的作用下脫除氧并發(fā)生變換反應，溫度升到373左右出變換爐一段，進入第一增濕器補充純水和部分蒸汽后，增加了蒸汽含量，同時一段變換氣溫度降低至2

49、00左右，然后進入二段低變反應滬繼續(xù)進行變換反應，即在回相催化劑作用下將CO和水蒸汽反應生成H2和CO2的過程，變換氣溫度升到326左右；二段低變反應氣再次經(jīng)第二增濕器補充純水和部分蒸汽后，同理增加了蒸汽含量，同時變換氣溫度降低至200左右，再進入三段低變反應爐繼續(xù)變換反應，三段出口的變換反應氣進入熱交換器預熱一段入口的水煤氣，然后再進入調溫水加熱器預熱熱水塔出口的循環(huán)熱水，使本身溫度降低至185左右后再進入四段低變反應爐繼續(xù)變換反應，出四段變換反應爐的變換氣依次經(jīng)過一水加熱器、飽和熱水塔下段（即熱水塔）、脫鹽水預熱器、變換氣水冷卻器將變換氣溫度降至40左右并分離出其中的水份，然后進入后續(xù)的變

50、脫工序。6.3.2蒸汽流程由蒸汽總管來的過熱蒸汽（2.0MPa,250）經(jīng)蒸汽汽水分離器分離出冷凝水，一部分加入混合器與進變換爐的水煤氣混合補充反應需要的蒸汽，一部分加入到變換爐段間補充反應需要的蒸汽，蒸汽隨煤氣進入變換爐作為CO變換反應物參與其變換反應。6.3.3熱水流程循環(huán)熱水在熱水塔內自上而下與變換氣逆流接觸，將變換氣中的熱量吸收到熱水中。循環(huán)熱水泵將熱水從熱水塔抽出加壓后，先后經(jīng)過一水加熱器和調溫水加熱器將CO變換反應的反應熱逐一回收到循環(huán)熱水之中后，經(jīng)過飽和塔頂部噴淋器將熱水噴到填料表面，熱水流到飽和塔底部溫度降至92左右，補充軟水后經(jīng)液封槽進入熱水塔又開始新一輪回收反應熱的循環(huán)。飽和塔底的排污水送油分離爐下端洗滌煤氣后排放（送造氣循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)利用）。6.4 主要設備位號設備名稱規(guī) 格 及 其 附 件材 料數(shù)量C-31601飽和熱水塔DN2800 H36500上段飽和段,內裝規(guī)整填料4.5m下段熱水段，內裝規(guī)整填料7m321填料：不銹鋼1S-31601油分離爐DN2400 H13650上裝除油劑，下裝絲網(wǎng)除霧器Q345R1S-31502蒸汽汽水分離器