（中職）煤氣化工藝及設備項目四：水煤漿加壓氣化過程教學課件

（中職）煤氣化工藝及設備項目四：水煤漿加壓氣化過程教學課件項目四水煤漿加壓氣化過程《煤氣化工藝及設備》2023/3/272

項目三碎煤加壓氣化過程任務1水煤漿的制備任務2水煤漿的加壓氣化任務3德士古（多噴嘴對置式）氣化爐的操作任務4灰水處理2023/3/2731.能查找相關資料，了解水煤漿制備的原料煤種類，影響因素，了解水煤漿的質量對氣化的影響；2.會描述水煤漿加壓氣化的流程即生產過程；3.會描述水煤漿加壓氣化的主要設備的結構、作用、工作原理，會操作主要生產設備；4.能與他人合作，進行有效溝通交流；5.能主動獲取有效信息，展示工作成果，對學習與工作進行總結和反思；6.能運用網絡、教材、參考書等渠道，查找化工生產工藝等知識。2023/3/274學習目標任務1水煤漿的制備

分任務1識讀水煤漿的制備工藝流程2023/3/275你見過圖4-1中的水煤漿嗎？說說水煤漿是什么狀態(tài)？溶液嗎？會沉淀嗎？2023/3/276情境引入圖4-1水煤漿狀態(tài)圖根據圖4-2水煤漿的制備工藝流程示意圖，你能簡述水煤漿的生產過程嗎？圖4-2水煤漿制備工藝流程示意圖一、水煤漿的組成碎煤+水+添加劑水煤漿棒磨機圖4-3水煤漿的組成二、影響水煤漿濃度高低的因素水煤漿濃度的高低德士古裝置的消耗合成氣及后續(xù)產品的成本煤漿濃度比氧耗與比煤耗

，冷煤氣效率影響因素：煤的性質煤的粒度及其分布添加劑91.煤的性質關鍵因素煤漿濃度水分含量因此煤的內在水分含量應愈低愈好，一般要求不超過10％。102.煤的粒度及分布水煤漿氣化：______________________________________。煤粒在氣流中與氣化劑迅速反應，生成水煤氣煤粒小氣化劑接觸面積大反應速率快碳的轉化率高對氣化反應愈有利煤粉粒度過細，水煤漿的粘度反而增大，流動性變差，無法制備濃度較高的水煤漿。但是113.添加劑添加劑主要作用：調節(jié)煤漿的酸堿度，消除有害因素(如氣泡、有害成分等)。提高水煤漿的成漿濃度，降低煤漿的黏度，提高其流動性，12添加劑的加入量，一般為干煤量的1%左右。13三、水煤漿技術指標水煤漿加壓氣化生產中，水煤漿技術指標如表4-1項目指標灰分≤10％平均粒度50μm濃度70％

水煤漿低位發(fā)熱量5000kCal／kg表面粘度1.2±0.2Pa·s流變特性具有屈服值，為假塑性流體；并且具有觸變性。穩(wěn)定性靜止存放三個月不發(fā)生硬性沉淀。表4-1水煤漿技術指標14知識回顧看標題欄和圖例中的說明掌握系統中設備的數量、名稱及位號了解主要物料的工藝施工流程線了解其他物料的工藝施工流程線15能力訓練2023/3/2716觀察圖4-4水煤漿制備工藝流程圖，簡要回答下列問題。1-煤料斗；2-稱量給料器；3-氫氧化鈉儲槽；4-氫氧化鈉泵；5-石灰儲斗；6-石灰給料輸送機；7-添加劑槽；8-添加劑泵；9-磨煤機；10-磨煤機出口槽；11-磨煤機出口槽泵圖4-4水煤漿制備工藝流程圖能力訓練2023/3/2717觀察圖4-4水煤漿制備工藝流程圖，簡要回答下列問題。1-煤料斗；2-稱量給料器；3-氫氧化鈉儲槽；4-氫氧化鈉泵；5-石灰儲斗；6-石灰給料輸送機；7-添加劑槽；8-添加劑泵；9-磨煤機；10-磨煤機出口槽；11-磨煤機出口槽泵圖4-4水煤漿制備工藝流程圖1.該圖是否有標題欄和圖例說明______________；2.該圖中的主要設備有多少臺____，將名稱、位號填寫下表中序號設備名稱位號

183.水煤漿制備流程中主要物料管線________________；4.次物料的管線包括____________________________；5.主要的控制點有______________________________；FC、SC、LC代表含義分別______________________。19任務1水煤漿的制備

分任務2水煤漿制備設備的操作2023/3/27202023/3/2721情境引入作為煤漿制備工段的操作工，如何進行生產操作？要操作設備必須在熟悉水煤漿制備生產流程的前提下，按照生產流程分別認知生產設備生產的名稱、作用、結構和工作原理。一、皮帶輸送機圖4-5皮帶輸送機固體粉末固體顆粒輸送221.皮帶輸送機的機構及工作原理物料由喂料端喂入，落在轉動的輸送帶上，依靠輸送帶摩擦帶動運送到卸料端卸出。送帶之間的摩擦力拖動23塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度一般在-15～40℃之間。輸送帶24托輥：槽形托輥平形托輥緩沖托輥調心托輥減小物料對帶的沖擊。調整帶的橫向位置，避免跑偏；支承承載分支，用以輸送散粒物料；25滾筒分驅動滾筒和改向滾筒。驅動滾筒是傳遞動力的主要部件。張緊裝置其作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內。262.運行操作步驟合上各回路的電源開關正常合上電源總開關啟動各電氣設備27二、稱量給料機圖4-6稱量給料機工作原理示意圖281.煤稱重給料機工作原理稱重傳感器和皮帶測速傳感器轉換成電信號積分控制器積分控制器：計算出兩個信號的積分值，并將該值和進料速率設定值比較，根據偏差量執(zhí)行PI控制，以輸出控制信號，調節(jié)變頻調速電機轉速，控制輸送速率。同時，控制器還會計算出進料量的累計值，并加以顯示。皮帶速度×皮帶載荷=流量292.煤稱重給料機主要結構皮帶輸送機基本部件，負責輸送物料，可調節(jié)給料速度。稱重單元皮帶測速單元積分控制儀表輸出控制信號，改變輸送機電機的轉速，以保證設定的給料速度。測皮帶上物料的單位長度重量測定皮帶前進距離30三、磨煤機磨煤機在水煤漿制備過程中的主要作用是什么？圖4-10煤磨機生產示意圖311.煤磨機主要組成322.煤磨機工作原理4-11水煤漿制備示意圖進料口磨機出料口篩分磨機內的物料在鋼球的沖擊和研磨作用下而粉碎，磨礦產品從出料口溢出。33能力訓練2023/3/2734通過觀察磨煤機的照片，查閱相關材料，簡述磨煤機的主要由幾部分組成。四、煤漿泵請你查閱相關材料，了解煤漿泵的主要結構。圖4-13煤漿泵生產現場351.活塞隔膜泵工作原理這種泵是基于雙缸雙作用或三缸單作用活塞泵的工作原理，為了適應輸送高磨損性料漿而采用橡膠隔膜，將料漿與活塞、缸襯里等隔開。圖4-14活塞隔膜泵的工作原理36活塞推動力作用在隔膜上，繼而傳遞到料漿上。當活塞向右方推動時，右上方的閥芯抬起，右方料漿排出，同時左下方閥芯也拉起，左方料漿被吸入。當活塞向左方推動時，則右方吸料、左方排料。37五、水煤漿制備工段的主要設備操作要點煤磨機的開車要點煤磨機的停車要點試車開車前具備的條件接受物料煤漿制備38（一）煤磨機的開車要點1.試車設備安裝好后，經過有關部門檢查合格，單體試車完成，系統清洗、吹掃、試壓、儀表、電器（應電氣）正常，方可交付使用。392.開車前具備的條件盲板儀表公用工程通知原料車間準備輸送原料煤設備潤滑所有運轉動的設備或轉動部件加隔離裝置關閉管線上所有閥門DCS操作站具備操控條件403.接受物料414.煤漿制備（1）煤磨機啟動前的確認（2）啟動磨機添加劑泵NaOH泵煤稱重給料機石灰給料輸送機啟動各項泵磨機磨煤機出口槽泵待磨機運行正常并且平穩(wěn)后，DCS操作系統將磨機聯鎖、水流量低低聯鎖、石灰石低流量聯鎖、輸煤量低低聯鎖、原水槽液位聯鎖全部置聯鎖狀態(tài)。42（二）磨煤機的停車要點1.短期停車DCS操作系統聯鎖置旁路物料停車沖洗磨機停原水泵原水槽的液位調節(jié)閥置手動，關閉后手動截止閥，打開調節(jié)閥導淋打開磨煤機出口槽泵循環(huán)閥43拉低石灰石斗和原煤料斗的液位給料機和輸送機原料排凈DCS操作系統聯鎖置旁路物料停車停磨煤機管線、機泵防凍排液停車停攪拌，停磨煤機出料槽泵清洗磨機出口槽及泵和出口主管線沖洗各設備、閥門、泵內的水煤漿油站及相關油泵停車2.長期停車44能力訓練2023/3/27451.畫出水煤漿制備過程的工藝流程方框圖。2.分組匯報煤磨機的工作原理。3.分組討論煤磨機的開停車步驟。任務2水煤漿的加壓氣化

分任務1掌握水煤漿加壓氣化原理2023/3/27462023/3/2747情境引入合格的水煤漿和純氧是如何進行氣化的？你能根據前面學習的內容簡述水煤漿氣化的原理嗎？一、氣化原理德士古水煤漿氣化概略流程48氣化爐內煤粉、氧氣和水蒸氣充分混合，在1300～1500℃的高溫下，煤粉顆粒進行部分氧化反應，生成以氫和一氧化碳為主的水煤氣。2CmHnSy+mO2====2mCO+（n-2y）H2+yH2S+Q氣化過程的基本反應可用下式表示：

實際氣化爐可分為三個區(qū)域：只是表示反應總過程裂解及揮發(fā)分燃燒區(qū)燃燒及氣化區(qū)

氣化區(qū)491.裂解及揮發(fā)分燃燒區(qū)發(fā)生，釋放出焦油、酚、甲醇、樹脂、甲烷等，煤粉變?yōu)槊航姑悍鄹绅s及熱裂解揮發(fā)分煤焦燃燒

反應式：CmHn→(m-n/4)C+n/4CH4-Q揮發(fā)分：焦油、酚、甲醇、樹脂、甲烷等。502.燃燒及氣化區(qū)煤焦+氧氣二氧化碳+一氧化碳+熱量煤焦+水蒸氣氫+一氧化碳+熱量煤焦+二氧化碳一氧化碳氫和一氧化碳又與殘余的氧發(fā)生燃燒反應，放出更多的熱量。513.氣化區(qū)在此區(qū)反應物中不含氧氣，主要是煤焦、甲烷等與水蒸氣、二氧化碳進行氣化反應，生成氫和一氧化碳。反應式為：52二、氣化反應的化學平衡提高反應壓力化學平衡反應物濃度反應速率氣化強度氣化效率提高加快提高提高不利于53三、氣化反應的反應速率碳與氧之間的燃燒反應：溫度的升高，反應速率變快。生成甲烷的反應：提高氣化爐壓力反應速率提高碳與水蒸氣之間的反應碳與CO2的反應：壓力的提高反應進行的更為強烈。54能力訓練2023/3/27551.水煤漿加壓氣化的原理是怎樣的?2.水煤漿加壓氣化過程中主要發(fā)生哪些化學反應，寫出其反應方程式。任務2水煤漿的加壓氣化

分任務2探討水煤漿氣化的影響因素2023/3/27562023/3/2757情境引入如何采用最少的水煤漿生產出最多的合格的水煤氣呢？即提高水煤漿加壓氣化的效率？一、水煤漿濃度的影響水煤漿濃度是指水煤漿中固體的含量，以質量百分數表示。水煤漿濃度及性能，對氣化效率、煤氣質量、原料消耗、水煤漿的輸送及霧化等，均有很大的影響。58

圖4-15煤漿濃度與氣化效率的關系增加煤漿濃度，可以提高氣化效率。一般煤粒度愈細，煤漿濃度愈高，但會引起煤漿黏度劇增，給氣化爐加料帶來困難，因此不同的煤種都有一個最佳的粒度和濃度，需預先進行實驗選擇。59圖4-16干煤氣組成與煤漿濃度的關系增加煤漿濃度有利于CO+H2量的增加，而且CO+CO2量的變化和煤漿濃度無關。60圖4-17煤漿濃度與黏度之間的關系煤粒度愈小，煤漿濃度愈高，黏度愈；添加劑的加入可以降低水煤漿的黏度。水煤漿濃度選擇的原則是在保證不沉淀、流動性能好、粘度小的條件下，盡可能提高水煤漿的濃度，一般在60%～70%的范圍內。61二、氣化溫度的影響氣化反應溫度高，有利于煤的氣化反應。選擇的原則：是在保證液態(tài)排渣的前提下，盡可能維持較低的操作溫度。

確定方法是：使液態(tài)灰渣的粘度略低于250mPa·s的溫度，即為最適宜的操作溫度。

工業(yè)生產中，氣化溫度一般控制在1300～1500℃之間。62三、氣化壓力的影響提高操作壓力，對氣化反應的化學平衡不利。但生產中普遍采用加壓操作，其原因是：但壓力過高，對設備的要求更嚴，所以壓力也不能太高，一般為3～9MPa。63四、氧煤比的影響氧碳比是指氣化過程中氧耗量與煤的消耗量的比值。但是氧煤化過高，一部分碳將完全燃燒，生成二氧化碳，使煤氣中無用的二氧化碳含量增加，反而使冷煤氣效率降低。因而存在一個最適宜的氧煤比。增加氧氣用量較多煤與氧發(fā)生燃燒反應氣化爐溫度將升高碳轉化率顯著升高64能力訓練2023/3/27651.選擇水煤漿濃度、氧氣用量、反應溫度和操作壓力的依據是什么?2.分組討論如何選擇水煤漿濃度、氧氣用量、反應溫度和操作壓力。任務2水煤漿的加壓氣化

分任務3識讀水煤漿氣化工藝流程2023/3/2766一、課前預習觀察圖4-18水煤漿制備工藝流程圖，簡要回答下列問題。

圖4-18水煤漿氣化急冷工藝流程1-煤漿振動篩；2-煤漿槽；3-煤漿泵；4-氧氣緩沖罐；5-噴嘴；6-氣化爐；7-文丘里洗滌器；8-洗滌塔；9-激冷水泵；10-鎖渣閥；11-鎖渣罐671.該圖是否有標題欄和圖例說明___________________；2.該圖中的主要設備有多少臺____，將名稱、位號填寫下表中序號設備名稱主要作用

3.流程中主要物料管線_________________；684.次物料的管線包括_____________________;5.主要控制點有________________________；6.FC、PC、SC、LC、AR代表含義分別_____________________________________。69二、水煤漿加壓氣化工藝流程水煤漿振動篩1煤漿槽2德士古噴嘴5高壓氧氣氧緩沖罐4氣化爐6反應室氣化爐6急冷室文丘里洗滌器7洗滌塔870能力拓展2023/3/27711.利用網絡、資料查閱比較德士古水煤漿氣化工藝與多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝異同點。2.簡要敘述德士古水煤漿氣化工藝和多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝流程。3.畫出德士古水煤漿氣化工藝（圖4-19）和多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝流程方框圖（圖4-20）。任務3德士古（多噴嘴對置式）氣化爐的操作作2023/3/27722023/3/2773情境引入水煤漿加壓氣化的核心設備有哪些？氣化爐結構怎樣？其操作要點有哪些？水煤漿氣化最核心的設備是氣化爐和工藝燒嘴。一、氣化爐741.氣化爐主要作用水煤漿與氧氣高溫水煤氣高溫水煤氣與熔融態(tài)煤灰渣反應室急冷室水水煤氣為蒸氣所飽和除去大部分灰渣+水煤氣:以氫和一氧化碳為主體，并含有二氧化碳及少量甲烷、硫化氫。752.氣化爐的結構

氣化爐結構76二、工藝燒嘴（噴嘴）圖4-22工藝燒嘴的外形圖和頭部剖面示意77三、鎖渣罐鎖渣罐系統作用：連續(xù)接受氣化爐水浴室排出的灰渣，并將灰渣從系統中排出去。鎖渣罐系統運行分5個步驟：灰渣收集、系統隔離、系統卸壓、排渣沖洗、充壓投用。78任務4灰水處理

分任務1識讀灰水處理工藝流程2023/3/27792023/3/2780情境引入自氣化來的灰水如何實現氣、液、渣的分離？如何回收熱量？如何實現水的循環(huán)利用？一、灰水處理系統原理原理：氣體在水中的溶解度隨壓力的降低而降低，將水中溶解的工藝氣分離。壓力降低，水的飽和蒸發(fā)溫度也降低，部分水汽化吸收熱量，這樣黑水中溶解的氣體分離，降低水溫，回收熱量。并利用沉降的原理將灰水中混合的細渣分離出來，實現灰水循環(huán)利用。溶解度壓力81二、灰水處理工藝流程圖4-23灰水處理工藝流程1-渣池；2-輸送機；3-渣斗；4-渣池泵；5-高壓閃蒸罐；6-灰水加熱器；7-分離器；8-低壓閃蒸罐；9-真空閃蒸罐；10-沉淀給料泵；11-洗滌塔給料槽；12-洗滌塔給料泵；13-沉淀池；14-灰水槽；15-灰水泵；16-沉淀池底泵；17-過濾給料槽；18-過濾給料泵；19-壓濾機82圖4-24灰水處理工藝流程示意圖83能力訓練2023/3/2784觀察圖4-23、4-24灰處理工藝流程圖，簡要回答下列問題。1.該圖是否有標題欄和圖例說明____________________；2.該圖中的主要設備有多少臺_____，將名稱、位號填寫下表中。序號設備名稱位號

任務4灰水處理

分任務2灰水處理系統的操作2023/3/27852023/3/2786情境引入灰水處理系統的操作主要包含哪些操作？主要控制哪些參數？一、灰水處理系統主要運轉設備泵類的操作真空帶式過濾機的操作871.泵類的操作這些泵操作類似，以水環(huán)式真空泵為例簡述其操作。88水環(huán)式真空泵89（1）水環(huán)式真空泵開泵前的準備確認設備、電氣、儀表工作正常。潤滑油在正常工作液位，潤滑良好。手動盤車，確認轉動靈活、無噪音。打開密封水截止閥，從流量計中觀察控制密封水流量低于正常流量。全開泵的進出口閥，排氣閥，排氣后關閉排氣閥。90（2）開泵（3）停泵91嚴格控制密封水流量在正常范圍內；定時檢查潤滑油液位，保持其正常。922.真空帶式過濾機的操作（1）工作原理連續(xù)水平真空帶濾機是充分利用物料重力和真空吸力實現固液分離的設備。93（2）準備階段操作要點七檢查檢查滾刷轉動和噴水正常；檢查現場，注意濾帶，傳動部分有無堅硬物卡??；檢查供電、水、氣、料是否正常；檢查頭輪表面清潔，無雜物沾染；檢查頭輪與導軌的垂直度；檢查自動糾偏裝置功能正常；檢查潤滑油位處于正常液位；一調節(jié)：調節(jié)輥需要移動位置時，必須預先移動好。94（3）開車啟動空壓機送氣，打開氣控柜的氣源閥門。給真空切換閥、自動糾偏裝置送氣并調整壓力，檢查手控操作是否正常。打開張緊氣缸控制閥，調整壓力，檢查手控部件工作是否正常；啟動主電機，刷輥電機，送清洗水適量；調整帶速空載運行一周正常后開啟真空泵，加料，并調節(jié)加料量同時調節(jié)氣動操作壓力至適度。95（4）運行96（5）停車減少過濾機的進料量和洗滌液流量，并降低氣動操作壓力待濾帶上完全無料后需繼續(xù)空載運行數周，洗刷濾帶。停真空泵、壓力氣源，按主機停車按鈕，刷輥停止鍵，關閉水源截止閥。關閉張緊氣缸控制閥，使張緊輥回收，濾布松弛，檢查全部氣缸活塞桿縮回。97二、灰水處理系的主要操作灰水處理系統主要是實現氣、水、細渣的分離；核心：閃蒸系統熱量回收，液體濃縮包