气化操作手册初步.docx
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气化操作手册初步
内蒙古宏裕科技股份有限公司
气化车间工艺简介
2013年发布2013―实施
内蒙古宏裕科技股份有限公司发布
工艺规程会签审批表
标准名称
煤气化装置工艺规程
标准编号
编写人
校对人
会
签
人
工艺
设备
质量
检验
检测
安全
标准检查人
审核人
批准人
目录
目录1
气化部分1
一、产品说明1
二、性质与用途1
三、质量指标2
四、工艺过程3
五、气化炉正常操作要点6
六、主要工艺指标8
七、主要分析参数及指标9
八、调节阀的开关形式10
九、煤气化总控岗位操作内容:
11
十、煤气化巡检岗位操作内容:
20
十一、煤气化下灰岗位操作内容:
22
十二、常见事故及处理24
十三、操作注意事项:
26
十四、物料消耗（设计依据）27
十五、安全注意事项28
十六、仪表位号功能说明30
十七、工艺设备一览表36
造气污水部分40
与其它岗位的联系41
职权与责任41
工作关系42
岗位管辖范围42
岗位应知、应会42
污水工段设备的结构及工作原理43
污水工段的工艺流程简述44
主要设备一览表46
计量仪表技术要求47
质量指标控制要求47
工艺条件及工艺参数48
正常操作要点49
巡回检查的主要项目49
系统的原始开车及操作49
正常开、停车操作50
不正常情况及处理54
安全技术要求55
脱硫部分58
一、工序任务58
二、脱硫系统反应原理：
58
三、工艺流程（见流程图）59
四、主要设备一览表59
五、工艺指标61
六、原始开停车及其操作62
七、正常操作要点：
65
八、开停车操作66
九：
与其他岗位的联系67
十、不正常情况及处理68
十一、安全操作要点70
气化部分
一、产品说明
1、 水煤气：
煤气组成：
COCO2H2CH4H2SN2O2
2、 生产规模:
生产能力：
4万Nm3/h×4
年运行时间：
7200小时
3、 产品名称:
一氧化碳:
CO
氢气：
H2
4、 分子式：
CO分子量：
28.01
分子式：
H2分子量：
2
二、性质与用途
1、一氧化碳 CO
理化性质：
无色、无味气体。
比空气稍轻，难溶于水。
不跟水反应，在空气中火焰为蓝色，不跟碱反应。
主要用途：
可作乙二醇原料。
可做气体燃料。
2、氢气 H2
理化性质：
氢气具有易燃易爆特点，在标态下呈无色、无味、无毒气体。
它的沸点很低（-252℃），无腐蚀性，但在高温下（＞260℃）它可以腐蚀某些金属如碳钢，它与金属中的碳起作用产生氢脆现象。
氢是所有元素中最轻的一种，氢气在空气中爆炸范围是4.0～75％，氢气不能供给呼吸。
属化学品类，危险类别为一类。
主要用途：
可作乙二醇原料、也可作化工生产原料气。
三、质量指标
1、产品水煤气
表1
指 标 名 称
指 标
水煤气CO含量%（V/V）
34—35
水煤气CO2含量%（V/V）
23—24
水煤气H2含量%（V/V）
35—36
水煤气N2含量%（V/V）
0.1-1.0
水煤气O2含量%（V/V）
0.2
水煤气H2S 含量%（V/V）
0.17
水煤气CH4含量%（V/V）
1.7—2.0
2、氧气
表2
指标名称
指标
氧气纯度%（v/v）≥
99.6
其它惰性气体含量%（v/v）≤
0.4
3、氮气
表3
指标名称
指标
氮气纯度%（v/v）≥
99.99
氧含量%（v/v）≤
0.0005
一氧化碳含量%（v/v）≤≤
0.0005
二氧化碳含量%（v/v）≤≤
0.0005
甲烷含量%（v/v）≤≤
0.0005
水含量%（v/v）≤
0.0005
四、工艺过程
1、生产工艺原理：
煤气化过程的反应主要是固体燃料中碳与气化剂中氧、水蒸汽的反应，也有碳与产物以及产物之间的反应。
主要化学反应方程式：
碳完全燃烧反应：
C+O2→CO2+Q1
碳的不完全燃烧反应：
C+1∕2O2→CO+Q2
一氧化碳燃烧反应：
CO+1∕2O2→CO2+Q3
二氧化碳还原反应：
C+CO2→2CO-Q4
气化反应中，在一定温度下，碳与水蒸汽间发生以下反应：
水煤气反应：
C+H2O→CO＋H2－Q5
C+2H2O→CO2＋2H2－Q6
水煤气平衡反应（或称一氧化碳变换反应）
CO+H2O→CO2＋H2－Q7
碳与氢等发生下列反应：
C+2H2→CH4+Q8
CO+3H2→CH4+H2O+Q9
CO2＋4H2→CH4+2H2O+Q10
2CO+2H2→CH4+CO2+Q11
2C+2H2O→CH4+CO2+Q12
所有合成甲烷的反应都是体积缩小的反应。
以上各反应是煤中炭的转化反应，将煤加热到热裂解反应温度时，煤发生干馏形成焦以及液体的和气体的产物，这些物质按反应的条件与气化剂反应，生成气化产物。
一般裂解的形式为：
煤→CH4+气体烃＋焦油＋CO、CO2、H2+H2O＋焦
此外，煤中还含有少量元素氮（N）和硫（S），它们与气化剂O2H2O和H2以及与反应中产物进行反应，产生煤气中的硫和含氮产物。
从以上化学反应式可知，氧煤比对气化过程同时存在两方面的影响：
一方面，氧煤比的增加使燃烧反应放出的热量增加，从而提高反应温度有利于二氧化碳的还原及水蒸汽分解反应的进行，从而增加煤气中的有效成份，并提高碳的转化率；另一方面，燃烧反应又直接生成了二氧化碳和水蒸汽，增加了煤气中的无用成份。
因此其他条件一定时，有一个最适宜的氧煤化，得到最好的气化结果。
同样从上面化学反应中可知，气化剂中加入适量的蒸汽能增加煤气中的氢含量，降低氧耗和煤耗，并使炉温不致过高，但是加入蒸汽后降低了气化炉温度不利于二氧化碳的还原和水蒸汽的分解反应，这两个影响相互矛盾的，但在一定的条件下，必有一个起主导作用，一般当气化剂中蒸汽浓度很低时，加蒸汽的有利影响起主导作用，随着蒸汽煤比的增加，气化炉温度降低，使加蒸汽的有利影响减弱，相反，使反应温度起主导作用，所以提高蒸汽煤比的结果，只能使反应速度下降，蒸汽煤比对碳的转化率影响较小，但是影响了煤气中二氧化碳和一氧化碳含量，随着气化反应的进行，气体体积不断增加，甲烷的浓度显著增加。
2、生产工艺过程简述：
整个造气装置由煤气化系统、余热锅炉系统、和煤气降温除尘系统组成。
生产工序由供煤工序、制气工序、湿法煤气净化工序组成。
（1）、供煤工序:
原料煤通过筛分、破碎后，粒度0～10㎜，利用滚筒式干燥筒和热风炉加热的烟道气顺流接触，将原煤中全水分降至≤16％，通过皮带送入制气系统的粉煤漏斗。
粉煤漏斗内的粉煤，根据中间储煤槽的料位，借助刀型闸阀、斗笠放料阀进入储煤槽。
贮煤槽中的粉煤，通过3台供煤机进入煤气发生炉，供煤量由变频器调节供煤机的转数和运转台数来调整。
贮煤槽上下分别施加0.04MPa安全气，以防止发生炉的煤气倒流。
（2）、制气工序:
气化剂：
氧气压力0.04MPa，蒸汽压力0.4—0.6MPa，温度200—240℃，在上、下喷嘴混合器混合之后，通过设在发生炉下部的喷嘴和上部的喷嘴进入发生炉内，与供煤机送入发生炉内的粉煤进行气化反应。
气化炉内的粉煤和气化剂经过复杂的分解、氧化、还原等化学反应而生成水煤气。
水煤气及未完全反应的碳及粉尘，由发生炉上部切向进入回流旋风分离器，粉尘及未完全反应的碳在此部分回收，经回流管返回发生炉内进行二次气化反应。
出自回流旋风分离器的煤气，切向进入高温旋风分离器进一步除去煤气中的粉尘，粉尘通过排灰管利用冷灰机进行冷却，后由气力输送装置送到电厂锅炉进一步燃烧。
集聚在发生炉底部的炉灰温度600—900℃，用2台排灰机排入贮灰槽，贮灰槽内充有安全气。
贮灰槽内的灰渣通过气动放料阀排入冷渣机进行降温到80℃,通过刮板机送入灰库，在灰库的下部用灰车运至界外灰场。
在螺旋排灰机与炉底设有连接管，平时该管内充有安全气，防止发生炉内煤气倒流。
废热锅炉：
出自高温旋风分离器的煤气温度为880—930℃，通过大三通，分离掉少量粉尘，向后进入废热锅炉，利用其余热生产饱和蒸汽温度230℃、压力2.7MPa。
由废热锅炉产生的饱和蒸汽经压力调节阀进入省煤器过热器段，过热后的蒸汽温度280℃、压力2.7MPa。
经过热器过热后的蒸汽通过减压阀减压至0.6Mpa后进入分汽缸，经分汽缸后分别进入制气系统各用汽点及外送到2.5Mpa蒸汽母管。
来至电厂的压力为3.0Mpa、温度98—104℃除盐、脱氧水，经废热锅炉上汽包液位调节阀进入省煤器，利用煤气余热预热软水到140—170℃后，供给废热锅炉上汽包，然后通过垂直式降水管往下流动并与煤气进行热交换而产生蒸汽。
由废锅大三通、废锅下部、省煤器下部、低温旋风分离器分离、布袋除尘下来的粉尘，通过冷灰机降温后用气力输送泵，送到总灰仓。
（3）、湿法煤气净化工序:
出自省煤器的煤气温度为400℃,经热管式水加热器，将脱盐水加温到90℃，供锅炉除气器用。
煤气进入低温旋风分离器进一步除去煤气中的粉尘，进入布袋除尘进行精细除尘。
粉尘含量达30mg/m3。
经布袋进入到洗涤塔。
来自造气污水处理后的清水（温度＜35℃、压力≥0.4MPa）从洗涤塔上部进入，来自布袋除尘器的煤气从洗涤塔下部进入，在洗涤塔内通过四层填料进行逆流接触，从而使煤气达到降温和净化除尘的目的。
洗涤塔排出的浊水通过水封器、地沟，进入污水处理系统。
出自洗涤塔的煤气，温度≤35℃、含尘＜30mg/m3,通过U型水封器后，送入两万立方米煤气柜。
五、气化炉正常操作要点
1、供煤操作：
（1）往发生炉加煤的设备为螺旋供煤机。
（2）改变螺旋供煤机运转台数和变频器的频率调节供煤量，以适应发生炉负荷变化和调整炉温。
（3）在停止任何一台螺旋供煤机时，要及时增加另外两台的转速，以保证正常供煤量。
2、温度调节操作：
（1）为维护正常炉温指标随时调整供煤量，炉温上升则增加供煤量；炉温下降则减少供煤量。
在生产正常、负荷不变、温度变化不大时用供煤量调节。
（2）氧气量和蒸汽量的调节频率相对较少。
当温度或氧浓度变化较大、负荷大幅变化时，应适当调节蒸汽量、氧气量来维持温度稳定。
3、压力调节操作：
（1）发生炉的压力指标随煤气负荷和煤气系统的阻力而改变，一般为上部压力≤15Kpa，下部压力≤20Kpa。
（2）压力的急剧下降表明工艺处于非正常状态，应及时采取措施。
（3）若炉内压力大幅超过压力指标，首先降低煤气负荷，并根据原因及时采取措施。
4、煤气负荷的调节：
负荷调节是通过供煤量、氧气量、蒸汽量的调节来实现的。
调节的顺序为：
加负荷时，先加蒸汽后加氧气，然后用煤平衡温度；减负荷时，先减氧气后减蒸汽，然后用煤平衡温度。
5、煤气组份的调节：
根据炉况及时调节氧气与蒸汽的比例，根据煤质的变化，控制炉温在最佳状态，以保证煤气组份。
6、上喷嘴的操作：
（！
）发生炉进入正常状态后负荷大于70%时，将20—30%的气化剂供入上喷嘴。
（2）投上喷嘴的顺序为：
先用蒸汽吹扫环管，投蒸汽，再投氧气，根据炉温及时增加供煤量。
（3）停上喷嘴的顺序为：
先停上喷嘴氧气，再停蒸汽，根据炉温及时减少供煤量。
（4）在打开和关闭上喷嘴时，要逐步过渡，并相应地操作。
7、排灰操作：
（1）发生炉的排灰通过螺旋排灰机实现。
（2）保持螺旋排灰机筒体及螺杆轴内通水，在停运状态下也应通水。
（3）确认贮灰槽气动放料阀关闭后才能开动螺旋排灰机排灰。
（4）根据生产负荷的大小调节两台螺旋排灰机的转速，将温度为（500---900℃）的炉渣分别排入到贮灰槽。
同时起动刮板机、冷渣机、总贮灰槽除尘等相关设备。
（5）当总贮灰槽料位上升到高位后，中控通知下灰岗位，打开储灰槽下部的气动放料阀。
（6）通知运灰车接灰、运灰。
（7）下灰必须在接到总控指令后，接灰车进入指定位置方可下灰。
（8）下灰结束后通知总控，运转设备及各阀门恢复至正常状态。
（9）贮灰槽内充有安全气，以防发生炉煤气倒流。
（10）总控调节排灰量使发生炉上、下部压差保持2～3KPa。
（11）当发生炉排灰不畅时，利用手孔进行处理。
（12）短停后开车应确认贮灰槽内灰位，若灰位太高，应先下灰再开车。
8、正常巡回检查及记录
（1）认真填写岗位记录和交接班日记，记录当班工艺操作情况。
（2）每小时巡检一次。
对运转设备、静止设备及其所属阀门、管道、仪表以及厂房、建筑设施等全面巡回检查并记录。
（3）每半小时对煤气发生炉的三台螺旋供煤机、二台排灰机、巡检一次并记录。
（4）每小时对废热锅炉及省煤器巡检一次并记录。
（5）每小时对高温旋风分离器排灰情况、低温旋风分离器排灰情况、降温除尘洗涤系统及各水封池（桶）巡检一次并及时记录。
六、主要工艺指标
表4
序号
控制部位
位号
控制指标
1
气化炉上部温度
TI-101、102、201、202、301、302
900-10000C
2
气化炉中部温度
TI-103、104、203、204、303、304
950-10500C
3
气化炉下部温度
TI-105、106、205、206、305、306
900-9800C
4
灰层温度
TI-107、108、207、208、307、308
700-900
5
回流管温度
TI-111、211、311
800-1000
6
气化炉上部压力
PIA-101、102、201、202、301、302
8-10Kpa
7
气化炉下部压力
PI-103、104、203、204、303、304
10-12Kpa
8
气化炉煤气流量
FIRQ-110、210、310
14000-20000NM3／H
28000-40000NM3／H
9
气化炉入炉蒸汽流量
FI-103、104、203、204、303、304
6200㎏／h
13000㎏／h
10
锅炉软化水流量
FI-107、207、307
12T/h
23T/h
11
气化炉氧气流量
FIC-101+102、201+202、301+302
5500NM3／H
11000NM3／H
12
废热锅炉汽包液位
LICA-104、204、304
50～80％
13
煤气柜高度
LIA-300
7-14m
14
入炉煤水份
＜16％
15
煤气中有气成份
CO+H2≥70％
16
气化炉灰渣含碳
≤8％
17
气化炉飞灰含碳
＜28％
18
U型弯出口煤气中粉尘含量
30mg／m3
七、主要分析参数及指标
1、原煤分析
表5
序号
分析项目
控制指标
分析频次
1
收到基全水Mt%≤
33
1次/批
2
空气干燥基灰份Aad%≤
35
1次/批
3
干燥无灰基挥发份Vdaf%≥
34
1次/批
4
收到基低位发热量QnetarMj/kg≥
16
1次/批
5
全硫：
Sad%≤
0.3
1次/批
6
反应活性（950℃）%≥
68
1次/批
7
粘结指数：
≤
2
1次/批
8
灰熔点T₂℃≥
1250
1次/批
9
粒度mm≤
200
1次/批
2、水煤气分析
表6
控制项目
控制指标
分析频次
取样位置
CO%
25～37
1次/2h
洗涤塔入口
CO2%
18～25
1次/2h
洗涤塔入口
H2%
30～45
1次/2h
洗涤塔入口
CH4%
1.5～3.0
1次/2h
洗涤塔入口
O2%
0.0～0.4
1次/2h
洗涤塔入口
N2%
余量
1次/2h
洗涤塔入口
3、锅炉水分析
表7
分析项目
控制指标
分析频次
取样位置
PH值
8.0～10.0
2次/班
废锅排污阀
碱度μmol/l
≤1000
2次/班
废锅排污阀
磷酸PO43-mg/l
5～15
2次/班
废锅排污阀
4、其它分析项目
表8
分析项目
控制指标
分析频次
取样位置
富氧分析O2%
≥93
2次/班
上下喷嘴混合气
入炉煤水分％
≤16％
1次/班
入炉煤皮带
入炉煤粒度mm%
0～13
1次/班
入炉煤皮带
灰渣中残碳C%
≤8
1次/班
储灰槽出口
循环水含尘量g／Ｌ
单炉当量
技术管理上需要时
单炉循环水回水沟
循环水粉尘含碳量C％
≤28
技术管理上需要时
压滤机出口
煤气中粉尘含碳量mg/L
≤80
技术管理上需要时
U型水封入口
八、调节阀的开关形式
表9
序号
位号
功能说明
开关形式
1
LV-104、204、302
余热锅炉液位调节阀
气闭
2
PV-118、218、316
余热锅炉饱和蒸汽压力调节阀
气闭
3
PV-135、235、327
安全气压力调节阀
气闭
4
PV-131、231、302
分气缸压力调节阀
气闭
5
FV-101、201、301
下喷氧气流量调节阀
气开
6
FV-102、202、302
上喷氧气流量调节阀
气开
7
FV-103、203、304
下喷蒸汽流量调节阀
气闭
8
FV-104、204、305
上喷蒸汽流量调节阀
气闭
9
HV-103、203、303
氧气主管切断阀遥控
气开
10
HV-104、204、304
上喷氧气主管切断阀遥控
气开
11
HV-113、213、313
空气管线调节阀遥控
气开
12
HV-105、205、305
过热蒸汽管线放空阀遥控
气开
13
HV-108、208、306
洗涤塔后煤气放空阀遥控
气开
14
109、209、309
洗涤塔后煤气放空阀遥控
气开
15
HV-106、206、307
中间贮煤槽均压阀遥控
气闭
HV-107、207、308
粉煤漏斗均压阀遥控
气闭
16
HV-110、210、311
粉煤漏斗放料阀遥控
气开
17
HV-111、211、312
中间贮煤槽进料阀遥控
气开
18
HV-112、212、310
中间贮煤槽放料阀遥控
气开
19
HV-114、214、314
贮灰槽放料阀遥控
气开
九、煤气化总控岗位操作内容:
1、岗位任务：
气化炉作为流化床粉煤气化炉是以褐煤为原料，粒度＜10㎜、水份＜16%；蒸汽、氧气为气化剂，其操作压力控制在15Ｋpa，温度控制在950—1050℃进行煤的气化反应，制取合格的水煤气作为净化车间的原料气。
2、岗位职权及责任:
（1）岗位操作人员对本岗位的设备（机，电，仪等）负全面责任，不经班长和岗位操作人员同意，任何人不得进行检修或启用。
（2）在当班值班长领导下，按操作法的规定负责本岗位的开停车、正常生产及事故处理。
（3）发现设备和工艺指标不正常现象应及时正确处理，作好记录并汇报班长，当自己判断与班长有矛盾时，应服从班长指挥。
（4）准确、按时填写岗位操作记录。
（5）在紧急事故发生时，或有威胁人身安全、设备时，有权先停车，后汇报班长和调度。
（如气化炉下部温度超温，超过规定指标无法控制时，3台供煤机同时跳车，贮煤槽断煤，余热锅炉系统断软化水，循环水系统断水，仪表气中断，系统断电等）。
（6）未办理动火证或值班长未签名不准在生产区域内动火，有权使检修人员停止动火。
3、开车前的准备工作:
（1）气化炉等各设备、现场彻底清扫，电气系统、照明系统安装调试完毕。
（2）空气鼓风机运转正常，相关的各阀门调试完毕并好用。
（3）供煤机、排渣机、引风机、软水泵等转动设备正常。
（4）供煤系统调试合格，贮煤槽加煤至上限位置，并有足够的干燥煤以备用。
（5）给水系统调试合格，根据废锅需要，软水脱氧后间断送入废锅。
（6）蒸汽系统投入使用，软化水、循环水送水、各水封加水溢流正常。
（7）DCS系统组态结束、仪表的各控制点、指示点、各调节阀、电动阀调试完毕，灵敏好用。
各通讯设施投入使用。
（8）分析室具备取样条件。
（9）准备好点火用具，维修工具准备齐全。
（10）准备好砌筑用的材料和工具。
4、气化炉的升温蓄热过程:
原始开车按烘炉升温曲线进行。
（1）从六楼人孔向炉内铺底料，至下喷嘴以下200mm为止。
（2）封六楼人孔门。
（木材升温时该人孔用来填加木材，当发生炉蓄热充分时封闭该人孔）。
（3）向气化炉装置提供安全气。
（4）各水封加水正常，U型水封上水并保证溢流正常。
（5）启动引风机，调整发生炉下部负压600Pa。
（6）打开点火口球阀，点着一个燃烧器并放入炉内。
（7）调整炉内压力－200Pa，进行升温蓄热。
（8）升温太慢时，用同样的方法将另一个燃烧器点燃，放进对面的点火口。
（9）当发生炉上部温度达到700℃时，蓄热结束。
（10）完全干燥后的气化炉系统或完全停炉检修后的气化炉系统，蓄热方法如下：
0—300℃区间，以25℃/h升温速度持续12小时；300—720℃区间，以35℃/h升温速度持续12小时，共计24小时。
5、原始开车及检修后冷态启炉操作方法：
（1）往贮煤槽的上、下部充入安全气。
（2）按空气鼓风机启动程序开启空气鼓风机，调节风机出口压力，并由空气主管压力调节阀进行保压放空。
（3）组装下喷嘴6个视窗，打开1、3、5号球阀，关闭2、4、6号球阀。
（4）启动螺旋供煤机，向炉内缓慢送入粉煤。
（5）打开空气主管调节阀、根据炉内温度和炉内沸腾情况调节入炉空气量，用洗涤塔后烟囱放空调节阀调整炉内负压。
（6）从视窗确认炉内粉煤充分沸腾燃烧，发生炉下部温度达800℃时，关闭燃烧器和点火球阀，确认洗涤塔后烟囱放空调节阀全部打开，缓慢关闭引风机入口阀，发生炉转入正压运行，停引风机。
（7）根据炉温和沸腾情况，打开下喷嘴2、4、6号球阀，用空气主管调节阀调节入炉空气量（增加），此时注意炉温变化。
如：
炉温上涨过快加大供煤机转速增加供煤量控制炉内温度。
（8）运转约1小时就会形成灰层，待发生炉下部温度达到850℃以上且稳定时，打开下喷蒸汽调节阀，调节入炉蒸汽量进行空气操作，同时要缓慢运转排灰机，以松动炉内灰层。
（在供入蒸汽之前必须排放管道内冷凝水，以免炉温急剧波动）。
（9）在空气操作期间，下部炉温要控制在850—900℃，用供煤量调节温度。
（10）当空气操作进行2—3小时，煤层阻力达到2000—3000Pa，下部温度达到900℃以上时，要转入氧气操作。
6、氧气操作过程:
考虑到气化炉内衬的寿命，在第一次试车时，必须分阶段逐步增加氧气浓度，之后可以由空气操作直接转入氧气操作即：
空气→富氧50%→富氧75%→氧气（纯氧）。
（1）打开氧气主管手阀及切断阀，用空气主管调节阀调节入炉空气量（减少），用下喷氧气流量调节阀入炉氧气量（增加）。
（2）按正常投氧顺序进行投氧：
先增加供煤量，并保证供入足量、稳定的
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