17萬方每小時合成氣的殼牌煤氣化工藝設(shè)計

1、中 國 礦 業(yè) 大 學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè) 計 姓 名： 學(xué) 號 學(xué) 院： 專 業(yè)： 設(shè)計題目：17 萬方萬方/h 合成氣的殼牌煤氣化工藝設(shè)計合成氣的殼牌煤氣化工藝設(shè)計 專 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教教 授授 年 月 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院 專業(yè)年級 學(xué)生姓名 任任務(wù)務(wù)下下達達日日期期： 畢業(yè)設(shè)計日期：畢業(yè)設(shè)計日期： 畢業(yè)設(shè)計題目：畢業(yè)設(shè)計題目：17 萬方/h 合成氣殼牌煤氣化工藝設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計專題題目：畢業(yè)設(shè)計專題題目： 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求： 1. 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 (1)題目題目: 17 萬方/h 合成氣殼牌煤氣化工藝設(shè)計 (2)專題專題: 2. 要求要

2、求 (1)對氣化關(guān)鍵工藝進行論證選擇; (2)進行工藝計算,設(shè)備計算和選型; (3)要求用 cad 繪出相關(guān)圖紙,包括總平面布置圖、帶控制點 的工藝流程圖、設(shè)備布置圖和設(shè)備裝置圖； (4)對非工藝部分提出要求; (5)進行工程投資和產(chǎn)品生產(chǎn)成本估算; (6)按要求編寫設(shè)計說明書. 院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問 題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新 點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否 同意答辯等）： 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱

3、教師評閱書 評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握； 綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要 成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題； 是否同意答辯等）： 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績 答 辯 情 況 回 答 問 題 提 出 問 題 正 確 基本 正確 有一 般性 錯誤 有原 則性 錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負責(zé)人： 年 月 日 摘 要 本設(shè)計為每小時生產(chǎn) 17 萬立方米合成氣的煤氣化裝置，是以永城當?shù)?

4、的無煙煤為原料。 該設(shè)計主要由以下五個部分組成：設(shè)計總論、工藝計算、設(shè)備選型、 經(jīng)濟概算及圖紙。 煤氣化是將碳氫化合物原料轉(zhuǎn)變以一氧化碳和氫氣為重要成分氣體的 生產(chǎn)工藝。本設(shè)計從經(jīng)濟、環(huán)保、安全等各個方面綜合考慮后，選擇殼牌 煤氣化技術(shù)作為其氣化工藝。殼牌煤氣化技術(shù)采用氣流床加壓氣化，干煤 粉進料，液態(tài)排渣的形式。氣化爐內(nèi)滯留典型時間 210 秒，氣化煤種廣泛， 且煤的碳轉(zhuǎn)化率高達 99%以上。 在非工藝部分提出了對各部分的要求，其中主要包括電力設(shè)計范圍、 自動控制及熱工儀表、建筑條件、用水排水及消防用水、采暖通風(fēng)、環(huán)境 保護及人員編制等。 在計算部分中通過 shell 提供的基本數(shù)據(jù)計算出整

5、個工藝過程的物熱平 衡及主要設(shè)備選型，本裝置的主要設(shè)備情況見正文中的設(shè)備一覽表。 考慮到項目的整體性，本設(shè)計經(jīng)濟概算為整個煤化工二期工程的經(jīng)濟 情況，其中包括氣化裝置、甲醇裝置、以及公用工程等。由于項目過于龐 雜且缺少部分數(shù)據(jù)，本設(shè)計只能概括性地描述此項目的經(jīng)濟情況。 本設(shè)計圖紙共 9 張。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：永煤集團；煤碳氣化；殼牌技術(shù) 目目 錄錄 1 總總 論論.1 1.1 設(shè)計概況.1 1.1.1 企業(yè)與項目概況 .1 1.1.2 項目背景及投資必要性 .1 1.1.3 產(chǎn)品介紹 .2 1.1.4 簡要結(jié)論 .4 1.2 項目設(shè)計中的全局性問題.4 1.2.1 設(shè)計基本原則 .4 1.2.2

6、 廠址方案 .4 1.2.3 總平面布置 .5 1.2.4 道路與綠化設(shè)計 .6 1.2.5 建筑設(shè)計情況 .6 1.2.6 采暖與通風(fēng)設(shè)計 .7 1.2.7 控制系統(tǒng)設(shè)計 .7 1.2.8 電力供應(yīng)設(shè)計 .9 1.2.9 給排水設(shè)計 .10 1.2.10 人員組織 .11 1.3 工藝選擇與介紹.12 1.3.1 煤氣化基本原理 .12 1.3.2 氣化工藝選擇 .15 1.3.3 干法粉煤氣化工藝關(guān)鍵 .23 1.3.4 氣化廠主要考核指標清單 .23 1.3.5 磨煤及干燥技術(shù)方案 .24 1.3.6 其他關(guān)鍵技術(shù)方案選擇 .25 1.4 工藝流程說明（工藝流程圖見附圖） .25 1.4

7、.1 殼牌氣化基本原理與特點 .25 1.4.2 氣化流程簡介 .26 1.4.3 環(huán)保與安全 .31 2.氣化工藝設(shè)計及計算氣化工藝設(shè)計及計算.31 2.1 計算參數(shù).31 2.2 工藝計算 .32 2.2.1 基本數(shù)據(jù)計算 .32 2.2.2 氣化過程平衡計算 .33 2.2.3 合成氣制造總過程的熱量平衡 .35 2.3 關(guān)鍵設(shè)備選型 .36 2.3.1 磨煤機選型 .36 2.3.2 氣化爐選型 .39 2.3.3 爐氣輸送管及蒸汽過熱器 .41 2.3.4 合成氣冷卻器 .42 2.3.5 循環(huán)氣壓縮機 .44 2.3.6 撈渣機選型 .46 2.3.7 二氧化碳壓縮機選型 .47

8、2.3.8 氧氣預(yù)熱器 .50 2.3.9 洗氣塔的選型 .56 2.3.10 各種泵的選型 .59 3.二期總經(jīng)濟概算二期總經(jīng)濟概算.61 3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù).61 3.1.1 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 .61 3.1.2 項目投資與資金來源 .61 3.1.3 經(jīng)濟計算期與建設(shè)期 .62 3.1.4 資金使用規(guī)劃 .62 3.1.5 固定資產(chǎn)折舊費與無形遞延資產(chǎn)攤銷費 .62 3.1.6 產(chǎn)品價格及稅率 .63 3.2 財務(wù)分析.63 3.2.1 成本估算 .63 3.2.2 銷售收入、利潤及稅金 .63 3.2.3 投資利稅率與投資利潤率 .64 3.2.4 償還貸款能力與償還貸款年限 .64

9、3.2.5 現(xiàn)金流量及評價指標 .64 3.3 不確定性分析 .65 3.3.1 敏感性分析 .65 3.3.2 盈虧平衡分析 .65 3.4 經(jīng)濟概算小結(jié).66 參考文獻：參考文獻：.67 致致 謝謝.69 1.1 設(shè)計概況 1.1.1 企業(yè)與項目概況企業(yè)與項目概況 永城煤電（集團）有限責(zé)任公司所屬永夏礦區(qū)位于豫東永城市境內(nèi)， 地處黃淮沖積平原北部，蘇、豫、皖接壤地帶，毗鄰華東、華南工業(yè)區(qū)。 礦區(qū)外圍 100 公里內(nèi)有隴海、京九、青阜三大鐵路干線交匯， 區(qū)內(nèi)鐵路、 公路交織成網(wǎng)，并與國鐵、國道連接，地理位置優(yōu)越，交通運輸十分便利。 永夏礦區(qū)以永城為中心，南北走向長 55 公里，東西寬 25

10、公里，含煤 面積 716 平方公里。煤炭儲量豐富，煤質(zhì)優(yōu)良。探明地質(zhì)儲量 25.6 億噸， 工業(yè)儲量 19.85 億噸，可采儲量 12.6 億噸，另有天然焦 6 億噸。煤層賦存 穩(wěn)定，屬中厚煤層，地層傾角在 1020，適于機械化開采。本區(qū)含煤地 層為石碳二迭系，屬華北型含煤沉積。煤種以無煙煤為主，煤質(zhì)優(yōu)良，具 有特低硫、特低磷、低灰、高發(fā)熱量、高灰熔點、可磨性好、熱穩(wěn)定性好 等特點，是冶金、電力、化工、建材、民用等行業(yè)的首選潔凈燃料。 永煤集團已于 04 年建設(shè)了一個可供 50 萬噸甲醇所需的原料合成氣的 煤氣化裝置，考慮到化工企業(yè)的規(guī)模效益結(jié)合市場的需求，現(xiàn)決定在原有 一期工程基礎(chǔ)上，再設(shè)計

11、一套合成氣產(chǎn)量為 17 萬方每小時東大煤氣化裝置。 該設(shè)計項目主要部分為永煤集團龍宇煤化工二期工程中的煤氣化工藝 設(shè)計，其中的工藝與制圖部分都只是關(guān)于氣化的，而其經(jīng)濟核算方面由于 考慮到項目的整體性而將下游的甲醇裝置與輔助裝置都納入了計算范圍。 1.1.2 項目背景及投資必要性項目背景及投資必要性 永煤集團煤炭資源儲量大，煤質(zhì)為特低灰，特低硫、低磷、中高發(fā)熱 量的低變質(zhì)無煙煤，是優(yōu)質(zhì)的工業(yè)氣化、冶金、化工、動力、環(huán)保用煤， 產(chǎn)品在華東、華南地區(qū)及東南亞等國內(nèi)外市場均受贊譽。 盡管如此，由于缺乏資金等諸多因素的影響，使該地區(qū)長期以向外銷 售原料煤為主，煤礦開采成為當?shù)氐闹е援a(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一，

12、地方其 他工業(yè)十分薄弱，資源優(yōu)勢未能得到應(yīng)有的發(fā)揮，制約了地區(qū)經(jīng)濟的大踏 步發(fā)展。 隨著我國加入 wto 及能源戰(zhàn)略向中西部轉(zhuǎn)移，國家和河南省政府更進 一步重視豫東地區(qū)的煤炭開發(fā)，一方面加大資金投入，形成了 1280 萬噸原 煤的生產(chǎn)能力；另一方面，積極擴展投資渠道，尋找發(fā)展前景良好的投資 去向，把直接輸出煤資源，改為大力發(fā)展以煤為原料的化工產(chǎn)品加工業(yè)， 全方位擴展當?shù)毓I(yè)發(fā)展的格局，大幅提升輸出產(chǎn)品的經(jīng)濟價值，推動當 地經(jīng)濟的迅猛發(fā)展。 國家實施西部大開發(fā)的戰(zhàn)略決策以及省政府的大力支持，為永煤集團 的發(fā)展提供了十分有利的歷史機遇。抓住這個難得的機遇，把本地區(qū)的資 源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，增加新

13、產(chǎn)品，尋求新的經(jīng)濟增長點，把永城建設(shè) 成能源重工業(yè)基地，是因地制宜發(fā)展當?shù)亟?jīng)濟的必由之路，既符合國家及 省政府的發(fā)展戰(zhàn)略，也是永煤集團保持企業(yè)持續(xù)發(fā)展之必要條件。 永煤集團依據(jù)政府發(fā)展規(guī)劃和資金來源狀況，由永煤集團出資，目前 已有一個 50 萬噸年甲醇生產(chǎn)裝置在生產(chǎn)中，擬再建一套合成氣產(chǎn)量為 17 萬方每小時的生產(chǎn)裝置，以此作為發(fā)展煤化工的基礎(chǔ)。 本項目在煤氣化、酸性氣體脫除等主要工藝技術(shù)上，擬采用國內(nèi)外的 先進技術(shù)，以安全、環(huán)保、低耗、節(jié)能、節(jié)水為本，生產(chǎn)操作實現(xiàn)高水平 自動化和機械化，將成為現(xiàn)代化企業(yè)的典范，以此帶動和推進當?shù)毓I(yè)技 術(shù)水平的提高，促進和實現(xiàn)企業(yè)及地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。 而項目

14、建成后，每年消耗當?shù)孛?122 萬噸，生產(chǎn)出的合成氣可產(chǎn)甲醇 50 萬噸及少量副產(chǎn)品，產(chǎn)值由 2.2 億元人民幣提升至 8.3 億元人民幣，產(chǎn)生 年均利潤 2.8 億元。與此同時，還必將擴大就業(yè)崗位，增加社會服務(wù)需求， 促進社會繁榮。 總而言之，煤氣化裝置的興建，可充分發(fā)揮當?shù)氐馁Y源優(yōu)勢，應(yīng)用現(xiàn) 代高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進了當?shù)亟?jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和永煤集團產(chǎn)業(yè)的優(yōu) 化升級，培育新的經(jīng)濟增長點，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，為地區(qū)煤化工的發(fā)展奠 定了良好的基礎(chǔ)，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 1.1.3 產(chǎn)品介紹產(chǎn)品介紹 煤氣化產(chǎn)物的有效組分是 co，h2 和 ch4。其通過調(diào)節(jié)組分比例而被 廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟

15、的不同部門，包括合成氣、城市煤氣、工業(yè)用燃氣、 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用燃氣及冶金工業(yè)還原氣等。如今，國內(nèi)外正在把煤化學(xué)發(fā) 展成以煤炭氣化為基礎(chǔ)的一碳化學(xué)工業(yè)，是煤化工由能源型轉(zhuǎn)向化工型。 所以，煤氣化制合成氣（主要成分為 co+h2）將成為主要發(fā)展方向 合成氣又可稱為化工原料氣，其除了作為氣體燃料使用外，它的另一 個重要用途是作為化工合成的原料，并已展現(xiàn)出廣闊的前景。由于合成氣 化工和一碳化學(xué)技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展，使以煤氣化制取合成氣，進而直接合 成各種化工產(chǎn)品的路線已成為現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)。 當前國內(nèi)外進行合成研究的重點集中在以下三個方面： （1） 醇類：甲醇、乙醇、低碳混合醇、乙二醇； （2） 烴類：烷

16、烴（ch4） 、烯烴、芳烴（汽油、柴油） ； （3） 酸類：醋酸。 近來研究表明，大部分化工原料（烷烴，烯烴，芳烴等）均可以從合 成氣直接合成，從而一次產(chǎn)物（如甲醇）又可進一步合成更多產(chǎn)物，如下 圖 1-1 所示。 f-t 油裂解 -h2o +h2/ co 羥基合成 +co 圖 1-1 各種合成路線 在醇類合成中，甲醇占據(jù)著重要的地位，它既是重要的化工原料，又 是重要的二次能源。能直接從 co+h2 合成的許多產(chǎn)物，幾乎都可以通過甲 甲烷 n2 氨 co+h2 （合成氣） 烴類 烯烴 含氧化合 物 乙醇 醋酸 甲醇 醇間接制取，而且往往在技術(shù)上和經(jīng)濟上更有利，因此通過經(jīng)濟核算本裝 置所生產(chǎn)的合

17、成氣將被應(yīng)用于制甲醇。 在烴類合成中，甲烷合成作為從合成氣中脫出微量 co+co2的手段已 在合成氨等工業(yè)中得到應(yīng)用，大規(guī)模制取高濃度甲烷已在美國實現(xiàn)工業(yè)性 生產(chǎn)。我國為提高城市煤氣的熱值也正在開發(fā)低熱值部分甲烷化。 液態(tài)烴的合成，即費-托合成工藝是利用催化劑使 co 加氫合成制得高 辛烷值汽油，它是煤炭間接液化的基礎(chǔ)。其烯烴的直接液化目前還處于試 驗階段，并不成熟。 醋酸的合成一般采用甲烷和一氧化碳的羥基化法，用 rh-i2作催化劑。 在我國，目前合成氣用量最大的是化肥工業(yè)，尤其是中小合成氨廠幾 乎均采用水煤氣工藝，由煤制合成氣作為合成氨原料。 因而，無論從近期或遠景來看，煤炭氣化制合成氣都

18、在我國化工工業(yè) 發(fā)展以及能源安全保障中發(fā)揮著不可估量的作用 1.1.4 簡要結(jié)論簡要結(jié)論 （1）產(chǎn)品市場前景良好，符合國家能源發(fā)展戰(zhàn)略和國家產(chǎn)業(yè)政策；工 藝技術(shù)先進、成熟、可靠，能耗低，安全、衛(wèi)生、環(huán)保等各項措施完善、 符合國家標準； （2）從財務(wù)分析看，所得稅前內(nèi)部收益率 14.68%，大于行業(yè)基準收益 率 12%， （3）敏感性分析表明本項目有較好的抗風(fēng)險能力； （4）增加地區(qū)和國家稅收、擴大就業(yè)崗位，拉動社會需求，促進地區(qū) 社會繁榮，社會效益良好，因此本項目是可行的。 1.2 項目設(shè)計中的全局性問題項目設(shè)計中的全局性問題 1.2.1 設(shè)計基本原則設(shè)計基本原則 （1）煤氣化、酸性氣體脫除等

19、核心工藝和關(guān)鍵設(shè)備引進國際先進技術(shù) 和裝備，以實現(xiàn)工廠低消耗、高可靠性、長周期運行。其它工藝技術(shù)和裝 備立足國內(nèi)，通過優(yōu)化設(shè)計，力求先進適用、穩(wěn)妥可靠。 （2）充分依托一期工程及礦區(qū)現(xiàn)有的設(shè)施、社會力量和自然資源，包 括利用礦井涌水資源；力爭少拆遷、少征地，努力減少工程建設(shè)投資，降 低生產(chǎn)成本。 （3）嚴格執(zhí)行國家及有關(guān)部委、當?shù)卣C布的有關(guān)法令法規(guī)及標準 規(guī)范，貫徹落實國家環(huán)保及安全衛(wèi)生的有關(guān)政策和法規(guī)，做到工程建設(shè)、 環(huán)境保護和安全衛(wèi)生“三同步”，創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)環(huán)保工程。 （4）設(shè)計貫徹“裝置布置一體化、生產(chǎn)裝置露天化、建構(gòu)筑物輕型化” 等基本原則。 1.2.2 廠址方案廠址方案 永城煤電（集

20、團）有限責(zé)任公司所屬永夏礦區(qū)位于豫東永城市境內(nèi)， 地處黃淮沖積平原北部，蘇、豫、皖接壤地帶，毗鄰華東、華南工業(yè)區(qū)。 礦區(qū)外圍 100 km 內(nèi)有隴海、京九、青阜三大鐵路干線交匯，區(qū)內(nèi)鐵路、 公路交織成網(wǎng)，并與國鐵、國道連接，具有優(yōu)越的地理位置和良好的交通 運輸條件。 永城煤電（集團）有限責(zé)任公司一期年產(chǎn) 50 萬噸甲醇項目建在永城市 侯嶺鎮(zhèn)市林業(yè)局苗圃場的用地，地勢平坦，廠區(qū)內(nèi)最高海拔標高為 32.98 m，最低海拔標高為 30.88 m；廠址西側(cè)有大青溝，東側(cè)有礦區(qū)鐵路集配站， 廠區(qū)鐵路專用線可從集配站接軌進入廠區(qū)。廠區(qū)周圍預(yù)留有發(fā)展用地。 廠區(qū)規(guī)劃占地面積 88.97104 m2，一期年產(chǎn)

21、 50 萬噸甲醇項目占地面積 36.34104 m2。本設(shè)計的年產(chǎn) 50 萬噸甲醇項目布置在預(yù)留地上。污水擬排 入小運河，距離約 7 公里，通過小運河排入汪樓溝，最終排入新城區(qū)下游 的沱河。 供電從礦區(qū)中心站接入，距離約 6.5 公里，一期已建外供電能力可以滿 足二期的需要。原料煤來自永煤集團公司的三對生產(chǎn)礦井和一對在建礦井， 輸送距均在 15 km 范圍內(nèi)，并已建成配套鐵路，原料運輸成本低。 本廠廠址位于市區(qū)的側(cè)風(fēng)向，使市區(qū)居民生活環(huán)境不受污染并可滿足 防火安區(qū)要求。但本項目用地屬于平原地區(qū)，地勢平坦；整個礦區(qū)地表水 系發(fā)育，共有溝河 26 條，其中王引河、沱河、澮河和包河為最大，號稱永 城

22、市境內(nèi)四大河流，均由西北流向東南，至安徽省境內(nèi)匯入淮河，各主要 河流均有很多支流，大部分為季節(jié)性河流。主要河流洪峰顯著，年內(nèi)洪水 期和干旱季節(jié)的流量懸殊，洪水時河流超過地面標高，造成內(nèi)澇；干旱時 河流斷流。因此，本設(shè)計在廠區(qū)周圍考慮防澇措施，適當提高裝置區(qū)標高。 1.2.3 總平面布置總平面布置 本項目新建裝置和建、構(gòu)筑物包括：煤氣化裝置、硫回收裝置、甲醇 裝置、空分裝置、火炬等工藝生產(chǎn)裝置和總降壓站、熱電站、循環(huán)冷卻水 站、給水加壓站、除鹽水站、 廠區(qū)主控樓等輔助生產(chǎn)設(shè)施以及固體貯運設(shè) 施、甲醇成品罐區(qū)組成的工廠貯運系統(tǒng)?？紤]到經(jīng)濟、安全等方面因素具 體布置如下： 總平面設(shè)計將新增裝置中的硫

23、回收和除鹽水布置在一期相同裝置附近 的預(yù)留地上；新增成品罐區(qū)布置在一期污水處理西側(cè)的預(yù)留地上，新增中 間罐區(qū)分別布置在合成凈化聯(lián)合裝置內(nèi)部和一期罐區(qū)內(nèi)。 二期原水凈化和空分裝置分別對應(yīng)布置在一期相同裝置的南面空地， 為二期空分裝置服務(wù)的循環(huán)水就近布置在一期空分西面的預(yù)留地上，使空 分循環(huán)水管線短截，避免穿越一期用地。 煤庫和熱電站布置在一期煤庫和熱電站的北側(cè)，煤氣化裝置布置在新 增熱電站的北側(cè)，上煤系統(tǒng)利用一期的卸煤槽和 1、2、3 號轉(zhuǎn)運站，將煤 輸送至新增干煤庫、熱電站和煤氣化。這樣布置使一二期煤儲運系統(tǒng)，熱 電站系統(tǒng)連成一體，有利于運營和管理。 合成凈化聯(lián)合廠房布置在熱電站的西側(cè)，為二期

24、煤氣化和聯(lián)合裝置服 務(wù)的循環(huán)水靠近其服務(wù)對象布置。二期的主控樓緊鄰煤氣化布置在其西側(cè)， 位于兩大主裝置的之間，便于為其服務(wù)?；鹁嬖谝黄诨鹁媾詳U建。污水處 理利用火炬南面的廠外污水處理廠。 1.2.4 道路與綠化設(shè)計道路與綠化設(shè)計 本項目為二期工程將不新增鐵路專用線，利用一期的卸煤線、裝車 線和裝卸設(shè)施。 二期出入口利用北面和西面貨流出入口。新建道路與一期一致，采用 城市型道路，道路寬為 9 m 和 6 m，裝置區(qū)周圍設(shè)置環(huán)形道路系統(tǒng)，可同時 滿足運輸、檢修和消防要求。道路轉(zhuǎn)彎半徑為 12 m，道路結(jié)構(gòu)層依次為 c30 水泥混凝土面層 20 cm，石灰渣土基層 30 cm。 綠化設(shè)計遵循因地制宜

25、、有利環(huán)保、美化廠容、凈化空氣，努力改善 勞動條件的原則。 設(shè)計中考慮沿廠區(qū)周邊及道路兩側(cè)種植行道樹；控制樓周圍為重點綠 化區(qū)域，在布置形式上考慮與建筑物相協(xié)調(diào)，種植一些較具觀賞性的喬木 和花灌木；生產(chǎn)區(qū)空地內(nèi)以植草皮為主，配植小型灌木；綠化樹種結(jié)合當 地實際情況以選擇耐酸堿、抗塵的樹種為宜。 1.2.5 建筑設(shè)計情況建筑設(shè)計情況 本項目的氣化裝置為一高達百米的框架結(jié)構(gòu)，其占地面積約為 900 m2 左右，共有十二層結(jié)構(gòu)。廠區(qū)建筑物按二類防水建筑和七度防震設(shè)計，建、 構(gòu)筑物的平面和空間布置，除應(yīng)滿足工藝生產(chǎn)、工人操作、維修、安全等 要求外，尚應(yīng)綜合地結(jié)合化工生產(chǎn)的特點，如防火、防爆、防腐蝕、防

26、噪 聲、防毒等因素合理布置。 框架結(jié)構(gòu)的填充墻宜采用輕質(zhì)砌塊，如蒸壓加氣混凝土砌塊。一般生 產(chǎn)廠房及框架的主要樓梯坡度不應(yīng)大于 45，疏散用室外鋼梯、上操作平 臺鋼梯（直爬梯除外）坡度不應(yīng)大于 59。一般生產(chǎn)廠房則采用水泥砂漿 樓地面。辦公和衛(wèi)生用房可用水磨石、防滑地磚樓地面。控制室采用抗靜 電活動地板。室外露天設(shè)備操作區(qū)，應(yīng)設(shè)現(xiàn)澆混凝土地坪，厚度不應(yīng)小于 150 mm。 其他輔助建筑可延續(xù)使用一期工程的原有建筑，這將節(jié)約部分固定投 資。 1.2.6 采暖與通風(fēng)設(shè)計采暖與通風(fēng)設(shè)計 1采暖設(shè)計說明 （1）該地區(qū)屬采暖區(qū)，廠房及生產(chǎn)輔助間均設(shè)采暖。 （2）廠房內(nèi)采暖設(shè)計溫度遵照工藝等專業(yè)所提要求進

27、行采暖設(shè)計。對 生產(chǎn)輔助間，如值班室、操作室等室內(nèi)設(shè)計溫度為 18，對無人值班但有 防凍要求的生產(chǎn)廠房，設(shè) 5的值班采暖。 （3）生產(chǎn)廠房及輔助設(shè)施采用熱水采暖，散熱器采用高頻焊繞制翅片 散熱器；較遠的輸煤棧橋采用蒸汽采暖，散熱器采用光管散熱器，凝結(jié)水 考慮回收。 2通風(fēng)設(shè)計說明 （1）對自然通風(fēng)不能滿足生產(chǎn)工藝要求的考慮機械通風(fēng)，對事故時會 產(chǎn)生大量的煙霧及氣味的廠房考慮事故排風(fēng)。 （2）對放散熱量比較大的廠房，設(shè)軸流通風(fēng)機以排除室內(nèi)余熱。 （3）對有有害氣體產(chǎn)生的操作崗位（通風(fēng)柜、排風(fēng)罩等） ，設(shè)防腐離 心通風(fēng)機將有害氣體排至高空稀釋排放。 3空調(diào)設(shè)計說明 （1）各分析室夏天設(shè)空調(diào), 冬季

28、設(shè)采暖。 （2）對室內(nèi)有溫濕度精度要求的控制室，設(shè)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，以滿 足設(shè)計要求。 1.2.7 控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計 （1）dcs 系統(tǒng) 本項目采用的 dcs 是一個功能完善的系統(tǒng)，具有過程控制（連續(xù)控制 和離散控制） 、操作、顯示記錄、報警、制表打印、信息管理、可與上位機 或其它計算機（esd、plc 等）通訊、系統(tǒng)組態(tài)以及自診斷等基本功能。 同時，dcs 也是一套開放的系統(tǒng)，其通訊層次結(jié)構(gòu)符合 osi 參考模型， 符合 tcp/ip 協(xié)議和 ieee802 協(xié)議族的有關(guān)協(xié)議，并采用 windows nt 操作 系統(tǒng)，具有良好的人機界面，良好的控制和檢測性能等，并提供豐富的多 用途的

29、實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，硬件配置應(yīng)易于升級和擴展。 （2）esd 系統(tǒng) 所采用的 esd 是一個基于微處理器技術(shù)的，具有高度安全性和可靠性， 獨立于 dcs 之外的安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有實現(xiàn)裝置緊急停車和安全聯(lián)鎖所 必需的基本功能，如邏輯運算、事件序列（soe） 、信息管理、可與上位機 和 dcs 通訊、系統(tǒng)組態(tài)以及自診斷等，并獲得 tuv 或相當級別認證機構(gòu) 的安全認證。 （3）現(xiàn)場儀表 a溫度儀表 就地溫度指示儀表選用防護抽芯式雙金屬溫度計，表盤直徑 100 mm。 集中檢測和控制用測溫元件，溫度較高時采用熱電偶，分度號為 k；溫度 較低時采用熱電阻，分度號為 pt100。除非工藝介質(zhì)有特殊

30、要求，一般采用 304 不銹鋼的保護管。 b壓力儀表 就地壓力指示儀表根據(jù)不同工況選用彈簧管壓力表、膜盒壓力表或差 壓表；對于易發(fā)生堵塞及強腐蝕性場合，選用隔膜壓力表，隔膜材料根據(jù) 工藝介質(zhì)情況選用；泵出口就地壓力測量盡可能選用耐震壓力表。壓力表 刻度盤直徑一般為150 mm。 c流量儀表 流量測量一般選用標準法蘭取壓同心銳孔板配差壓變送器，孔板材質(zhì) 一般為不銹鋼，特殊要求時根據(jù)介質(zhì)確定。電磁流量計用于強腐蝕性或含 有固體顆粒的導(dǎo)電介質(zhì)的流量測量。旋渦流量計用于蒸汽、氣體和液體寬 量程且管道振動不足以影響儀表正常使用的場合的流量測量。管道內(nèi)徑小 于50 mm的流量測量，一般采用金屬轉(zhuǎn)子流量計。

31、進煤燒咀的煤流量測量采 用特殊煤流量測量儀表。 根據(jù)不同的工況，也可采用其它類型儀表熱質(zhì)量流量計和靶式流量計 等進行流量測量。 d物位儀表 集中液位測量一般選用差壓式變送器，對于腐蝕性、易結(jié)晶的介質(zhì)采 用隔膜密封型液位變送器。對固體料位的測量采用射線料位計和電容式 料位計。 根據(jù)不同的工況，也可采用其它類型儀表進行液位測量，如外浮筒液 位計等 e稱重儀表 對給煤倉、灰倉靜設(shè)備中物料的測量采用稱重傳器測量其重量；皮帶 輸送機的固體流量測量采用電子皮帶秤或核皮帶秤。 f控制閥 調(diào)節(jié)閥的選用根據(jù)工況，分別選用單座閥、蝶閥、旋塞閥或套筒調(diào)節(jié) 閥。工藝過程發(fā)生故障時需要閥緊急打開或關(guān)閉的場合，選用配有防

32、爆電 磁閥的快速切斷閥。 調(diào)節(jié)閥閥體材質(zhì)與管道材質(zhì)相符或更高，閥內(nèi)件材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)情況確 定。執(zhí)行機構(gòu)一般采用氣動執(zhí)行機構(gòu)。若工藝要求氣源故障時，調(diào)節(jié)閥還 應(yīng)正常工作，其執(zhí)行機構(gòu)采用電動執(zhí)行機構(gòu)，并采用雙回路供電系統(tǒng)。 開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)型式為球閥。對一般性介質(zhì)閥座為軟閥座，含固體介質(zhì) 或高溫介質(zhì)采用金屬閥座。閥體材質(zhì)與管道材質(zhì)相符或更高。對用于重要 場合的開關(guān)閥（如煤鎖斗閥、渣鎖斗閥、灰鎖斗閥及煤粉三通閥等）采用 特殊閥。 g氣體檢測儀表 在裝置區(qū)、壓縮機區(qū)等易發(fā)生可燃氣泄漏的場所，設(shè)置可燃氣體，易 發(fā)生有 co、h2s 氣體泄漏的場所設(shè)置 co、h2s 檢測器，檢測變送器的防 護等級不低于 ip6

33、5，采用隔爆型，防爆等級不低于 diict4?？扇?、有毒氣 體報警部分設(shè)置專用的二次儀表（擬采用十六通道帶通訊和報警輸出的檢 測報警控制器） ，二次儀表安裝在裝置控制室，從二次儀表送信號到 dcs 進行報警、記錄，并按區(qū)或單元送綜合報警接點信號去中央控制室進行硬 燈屏報警。 1.2.8 電力供應(yīng)設(shè)計電力供應(yīng)設(shè)計 河南永城煤電(集團)有限責(zé)任公司二期年產(chǎn) 50 萬噸甲醇項目配套電氣 設(shè)施包括 110kv 總降改造、一座電站控制樓（含 6 kv 配電），工藝生產(chǎn)裝 置及與之配套的公用工程及輔助生產(chǎn)設(shè)施等的配電、照明、防雷與接地。 本設(shè)計包括按一期規(guī)模除 c02壓縮機不上、氣輪發(fā)電機不上，全廠循 環(huán)

34、水減少四臺循環(huán)水泵,廠前區(qū)不再上外,其它如甲醇裝置、煤氣化裝置、凈 水站、除鹽水站、煤貯運、熱電站均需新建，設(shè)計總需要負荷約為 28000 kw。 在本工程一期所建總降擴建，總降壓站新增二臺 25mv 110/6.3 kv 雙 繞組有載調(diào)壓降壓變壓器，該二臺變壓器電源分別引自原 110kv 母線一、 二段，并設(shè)置 6kv 第五、六段，新增的熱電站主控樓的電源引自新增的 6 kv 母線段母線，該母線段同時向二期總降附近裝置高壓負荷供電；如：污 水處理站配電變壓器、空分裝置配電變壓器等裝置的負荷。 在新熱電站附近新建熱電站主控樓，在該主控樓由高壓配電室、低壓 配電室、高壓變頻器室、控制室組成，向附

35、近的高壓負荷供電 根據(jù)低壓負荷分布同時又考慮與全廠配電裝置的協(xié)調(diào)、方便各工段的 計量及成本核算，合理的配置車間變電所和低壓配電室，即在如下工段附 設(shè)車間變電所： a：熱電站主控樓車間變電所：該變電所共設(shè)置 2000 kva 6/0.4/0.23 kv 配電變壓器 2 臺，低壓系統(tǒng)采用單母線分段接線。對煤氣化及熱電站的 低壓負荷供電； b：固體貯運設(shè)施變電所：該變電所設(shè)置 800 kva 6/0.4/0.23 kv 配電 變壓器 2 臺，低壓系統(tǒng)采用單母線分段接線。對固體貯運設(shè)施低壓負荷供 電； c：循環(huán)水變電所：該變電所設(shè)置 2000 kva 6/0.4/0.23 kv 配電變壓 器 2 臺，

36、2000 kva 6/0.4/0.23 kv 配電變壓器 2 臺，采用兩兩組合，低壓 系統(tǒng)采用單母線分段接線。分別對循環(huán)冷卻水裝置、甲醇裝置的低壓負荷 供電； d：污水處理站變電所：該變電所設(shè)置 1250 kva 6/0.4/0.23 kv 配電 變壓器 2 臺，低壓系統(tǒng)采用單母線分段接線。對污水處理站及脫鹽水站的 低壓負荷供電； e：空壓站變電所：該變電所設(shè)置 1250 kva 6/0.4/0.23 kv 配電變壓器 2 臺，低壓系統(tǒng)采用單母線分段接線。供給新建的空分裝置的低壓負荷； f：給水加壓站變電所：該變電所設(shè)置 630 kva 6/0.4/0.23 k 配電變壓 器 2 臺，低壓系統(tǒng)

37、采用單母線分段接線。用電負荷約為 608 kw。 1.2.9 給排水設(shè)計給排水設(shè)計 1.給水系統(tǒng) 本項目給水系統(tǒng)分為生產(chǎn)消防給水系統(tǒng)、高壓消防給水系統(tǒng)、生產(chǎn)生 活給水系統(tǒng)（即一級除鹽水） 。除鹽水和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)說明見下述相應(yīng)章 節(jié)。 （1）生產(chǎn)消防給水系統(tǒng) 生產(chǎn)用水量為 2559 m3/h，用于各生產(chǎn)裝置工藝水、地坪沖洗、循環(huán)水 補充水和除鹽水站進水，來源于給水加壓站生產(chǎn)水泵。 （2）生產(chǎn)生活給水系統(tǒng) 生產(chǎn)生活給水系統(tǒng)給水總量為 150 m3/h，用于廠區(qū)生活用水 15 m3/h， 其余供生產(chǎn)的設(shè)備沖洗等一次用水，供水壓力 0.4 mpa（g） ，要求水質(zhì)符 合飲用水國家標準，來源于（二期）

38、除鹽水站并與一期該系統(tǒng)的管網(wǎng)連接。 （3）水消防系統(tǒng) 二期水消防系統(tǒng)利用一期的設(shè)備，但管網(wǎng)需分別連接：低壓消防水泵 利用一期的設(shè)備，出水與一期生產(chǎn)消防給水管網(wǎng)連接。供水壓力 0.5 mpa（g） 。 高壓消防水泵利用一期的設(shè)備，供二期甲醇罐區(qū)及煤氣化裝置消防用， 高壓消防管網(wǎng)與一期連接。供水壓力 1.6 mpa（g） 。 2.排水系統(tǒng) 根據(jù)清污分流的原則，二期項目排水分為生產(chǎn)生活污水系統(tǒng)、雨水潔 凈廢水排水系統(tǒng)。 （1）生產(chǎn)生活污水系統(tǒng) 生產(chǎn)生活污水系統(tǒng)分三個管網(wǎng)，其一為生產(chǎn)污水有壓管線，采用管架 收集煤氣化裝置、甲醇裝置生產(chǎn)污水；其二為裝置地面沖洗水、洗罐水、 生活污水、初期雨水的生產(chǎn)生活污

39、水重力流地下管網(wǎng)；其三是利用雨水潔 凈廢水系統(tǒng)收集事故污水入全廠事故水池。 三個管網(wǎng)的生產(chǎn)生活污水均需進入 3 萬噸污水處理廠進行生化處理， 達到國家綜合排放一級標準。 （2）雨水潔凈廢水系統(tǒng) 潔凈廢水系統(tǒng)收集鍋爐設(shè)備的冷卻排水，以及冷卻塔排水、公用工程 反洗排水和雨水；除鹽水站的有壓濃鹽水用管架輸送入水池，以便被潔凈 廢水均勻稀釋。廠區(qū)內(nèi)清凈雨水經(jīng)管道收集入二期雨水池,由雨水泵排放至 廠區(qū)附近的大青溝。潔凈廢水入排水池，由排水泵排放。 清凈廢水雨水排放量預(yù)計 14000 m3/h，二期項目排水水量為 1653 m3/h，合計 15653 m3/h。 （3）回用水系統(tǒng) 凈水站的過濾反洗排水部分

40、回用于固體儲運設(shè)施沖洗和熱電站沖灰給 水。 （4）污水處理廠和排水泵房 污水由 3 萬噸污水處理廠處理后水經(jīng)排水泵收集加壓后排至廠外東南 方向 7 km 處的汪樓溝，最終匯入沱河。 二期項目在一期的基礎(chǔ)上設(shè)置事故池，一期、二期事故池總?cè)莘e合計 8000 m3，其中二期事故池容積 4000 m3。 1.2.10 人員組織人員組織 1.生產(chǎn)班制 本項目生產(chǎn)裝置為連續(xù)操作，年運行時間為 333 天。根據(jù)國務(wù)院規(guī)定， 每周實行 40 小時工作制，因此生產(chǎn)車間按四班制操作運行按五班配備人員 即五班四輪制。 2.定員 由于生產(chǎn)裝置采用的工藝技術(shù)為世界先進水平，同時采用了先進的總 線控制技術(shù)，裝置自動化程度

41、高，運行穩(wěn)定可靠，完全可以按國外生產(chǎn)操 作水平，考慮一、二裝置進行統(tǒng)一管理設(shè)置崗位。本工程新增定員 326 人, 其中煤氣化裝置定員為 49 人，具體見附 表表1-1 氣化裝置定員氣化裝置定員 序號 項目 單班人 數(shù) 班 次 總?cè)?數(shù) 1操作人員6530 2技術(shù)人員313 3管理人員313 4檢修人員2510 5其他（安全、財務(wù)）313 6共計49 1.3 工藝選擇與介紹 1.3.1 煤氣化基本原理煤氣化基本原理 煤氣化，從狹義來說，即在煤氣發(fā)生爐中，煤料在高溫條件下，與氣 化劑（空氣、氧氣、水蒸汽、二氧化碳或是它們的混合物）作用產(chǎn)生煤氣 的過程。從廣義上來說，即煤由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的過程，也就

42、是從煤轉(zhuǎn)變 成煤氣的過程。 1煤氣化本質(zhì) 煤氣化過程的實現(xiàn)，必須有氣化爐，其畫原料和氣化劑。氣化爐是進 行煤炭氣化作業(yè)的設(shè)備；氣化原料包括各種煤或焦炭；氣化劑為氧氣或其 他含氧物質(zhì)（空氣、水蒸汽。二氧化碳等） 。 其本質(zhì)如下： 焦炭 焦化 （1） 煤質(zhì)大分子 活性的不穩(wěn)定的碳 煤焦 氣化劑 氣化劑 氣化劑 揮發(fā)分 氣態(tài)物（co、h2、ch4） 圖 1-1 煤氣化本質(zhì)聯(lián)系 2煤炭氣化的主要反應(yīng) （1）碳的氧化反應(yīng)： c+o2=co2 +393.8 mj/kmol （2）碳的部分氧化反應(yīng)： 2c+o2=2co +221.1 mj/kmol （3）二氧化碳的還原反應(yīng)： c+co2=2co -162.

43、4 mj/kmol （4）水蒸汽分解反應(yīng)： c+h2o（g）=co+h2 -131.5 mj/kmol c+2h2o（g）=co2+2h2 -90.0 mj/kmol （5）一氧化碳變換反應(yīng)： co+h2o（g）=co2+h2 +41.0 mj/kmol （6）碳的加氫反應(yīng)： c+2h2=ch4 +74.9 mj/kmol （7）甲烷化反應(yīng)： co+3h2=ch4+h2o +206 mj/kmol co+3h2=ch4+co2 +247 mj/kmol co+3h2=ch4+h2o +165.4 mj/kmol 3煤氣化影響因素 a.溫度 對于化學(xué)反應(yīng)速度和化學(xué)平衡來說，溫度是一個敏感的因素，

44、在氣流 床氣化爐中，爐內(nèi)溫度的提高，一方面使氣化反應(yīng)的速度常數(shù)變大，反應(yīng) 速度加快，有利于碳在瞬間完全氣化；另一方面，溫度影響吸熱反應(yīng)的平 衡，使水蒸汽分解反應(yīng)的平衡朝著有利于生成一氧化碳和氫氣的方向移動， 因為在煤氣中一氧化碳和氫氣的含量增加，代表合成氣質(zhì)量的提高，所以 一般需維持較高的反應(yīng)溫度。但是，爐溫的提高也受到其它條件的制約。 在高溫狀態(tài)下進行反應(yīng)，必須考慮氣化爐的耐火材料、液渣的順利排放以 及高溫煤氣的廢熱回收等問題。 通常采用改變煤氣化和蒸氣煤比來調(diào)節(jié)氣化爐溫度。 b.氧煤比 在粉煤氣化中，氧煤比是最重要的反應(yīng)條件，而氧耗又是重要的經(jīng)濟 指標，故氧煤比是控制氣化過程的主要手段之一

45、。 從粉煤部分氧化的化學(xué)方程可知： cmhn +o2 = mco +h2 + 熱量 2 氧的理論用量應(yīng)該是氧原子數(shù)與煤中的碳原子數(shù)相等。此時，煤中的 碳通過部分氧化反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為煤氣中的一氧化碳；如果氧的用量超過了 這個比值，則一部分碳將被完全氧化，生成二氧化碳。因此，按原子數(shù)計 算，氧與碳之比最高不超過 1。 但是，粉煤在火焰中反應(yīng)時，大量的一氧化碳和氫氣是由下列反應(yīng)生 成的。 c + co2 = 2co c + h2o(g) = co + h2 這兩個反應(yīng)比完全氧化反應(yīng)慢很多，所需的反應(yīng)時間是完全反應(yīng)時間 的數(shù)百倍。所以，按照理論用量供入氧氣，必然有一部分粉煤進行完全氧 化而生成二氧化碳和

46、水蒸汽。 當氣化劑中加入水蒸汽或二氧化碳，可以提高上述兩還原反應(yīng)的速度， 并通過這兩反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣。也就是說，水蒸汽或二氧化碳中氧 原子代替了一部分氧氣的作用，而是氧氣消耗量降低。這樣，由于，水蒸 汽或二氧化碳帶入的氧原子數(shù)應(yīng)該計算在 o/c 比值內(nèi)，所以參加反應(yīng)的實 際 o/c 比值大于 1；而氧氣的用量小于理論值。 氧煤比對氣化過程同時存在兩方面的影響：一方面，氧煤比的增加使 燃燒反應(yīng)放出的熱量增加，爐溫相對提高，有利于二氧化碳還原反應(yīng)和水 蒸汽分解反應(yīng)的進行，增加了煤氣中的有效成分，提高了碳的轉(zhuǎn)化率；另 一方面，氧煤比的增加，燃燒反應(yīng)所生成的二氧化碳和水蒸汽量也增加， 從而增加了

47、煤氣中的無用成分?？紤]到上述兩方面的因素，在它條件一定 的情下，氧煤比存在一個最佳值，此時，可以到最好的氣化結(jié)果。 c.蒸汽煤比 在氣化劑中加入適量的水蒸汽可增加煤氣中氫的含量，降低氧耗，并 能控制爐膛的溫度。但是，蒸汽煤比也不能過高，因為爐溫的降低將不利 于氣化反應(yīng)的進行。因此，水蒸汽的加入量與粉煤的水分以及生成氣的組 成要求有關(guān)。 d.反應(yīng)壓力 高壓粉煤氣化爐已是近年來世界各國研究煤氣化中普遍使用的方法。 在高壓下，生產(chǎn)能力提高，氣相分壓增大，氣化反應(yīng)加快，停留時間延長， 則使碳的轉(zhuǎn)化率提高。 e.原料煤粒度組成 由于反應(yīng)物在離開火焰高溫區(qū)后，氣化反應(yīng)進行的速度大大下降，所 以，原料煤粒度

48、越細越好。煤粒度好，比表面積大，氣化速度快，反應(yīng)時 間短，碳轉(zhuǎn)化率高。對于較大粒度的碳粒，有些氣化爐利用離心力的作用， 將較大的碳粒甩出，黏附在爐膛壁上，直到氣化完為止。即使這樣，對于 大粒度煤的數(shù)量也有一定的限制。如沒有利用離心力的方法，則要求將煤 磨得很細。 1.3.2 氣化工藝選擇氣化工藝選擇 本項目煤氣化裝置以永城粉煤為原料生產(chǎn)粗合成氣。煤的灰熔點 13601480，灰分含量為 15%左右，灰熔點和灰份含量均較高。 以無煙煤為原料生產(chǎn)合成氣的技術(shù)中，國內(nèi)以常壓固定層間歇煤氣化 技術(shù)最為常見。該技術(shù)成熟可靠，投資較省，設(shè)備全部國產(chǎn)化，但需用無 煙塊煤或型煤，生產(chǎn)強度小， “三廢”排放量大

49、，原料利用率低，能耗較高。 其他常壓氣化技術(shù)還有 k-t 爐氣化技術(shù)、恩德爐氣化技術(shù)等等，與當代先 進的煤氣化技術(shù)相比均存在較大的差距，已經(jīng)不是煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流。 現(xiàn)在比較先進的第二代煤氣化工藝技術(shù)主要有：荷蘭殼牌公司的 scgp 粉煤加壓氣化工藝、德國未來能源公司的 gsp 粉煤加壓氣化工、美國德士 古公司的水煤漿加壓氣化工藝、美國 dynegy 公司的 destec 加壓氣化工藝、 德國 lurgi 公司的 lurgi 碎煤加壓氣化工藝等。 lurgi 工藝是最早工業(yè)化的加壓氣化工藝，是一種固定層塊煤氣化工藝， 采用粒度為 8-50 mm，活性好不粘結(jié)的煙煤或褐煤為原料，在固定床中用

50、氧與蒸汽連續(xù)氣化生產(chǎn)煤氣。氣化壓力 3.0 mpa，溫度在 9001050之間， 采用固態(tài)排渣方式運行。煤氣中約含 65%（co+h2） 、9%的 ch4，并含 c2、焦油等。使用 lurgi 工藝的工業(yè)裝置雖較多，但由于煤氣中 ch4含量 高（約 10%，干基） ，有效氣（co+h2）含量較低，因此，lurgi 工藝只適 宜于城市煤氣的生產(chǎn)，或在生產(chǎn)合成氣時聯(lián)產(chǎn)城市煤氣。若把其中甲烷再 轉(zhuǎn)化成合成氣，需增加一套蒸汽轉(zhuǎn)化及變換系統(tǒng)，將使生產(chǎn)流程復(fù)雜化。 而且煤氣化排水中含有較多的焦油、酚類、氨等物質(zhì)，需要配置龐大污水 處理裝置，才能達到環(huán)保的排放要求，因此 lurgi 煤氣化工藝用于生產(chǎn)合成

51、氣時后處理工藝復(fù)雜，不經(jīng)濟。 在水煤漿加壓氣化工藝中，美國 dynegy 公司 destec 工藝的技術(shù)指標 較好，但操作經(jīng)驗較少，商業(yè)應(yīng)用不多。texaco 工藝在中國的化肥工業(yè)中 有一些應(yīng)用的業(yè)績。 gsp 干粉煤加壓氣化工藝,是 20 世紀 70 年代由前民主德國燃料研究所 開發(fā),首先在弗萊堡先后建成 3 mw、5 mw 的中試裝置：從事褐煤和含鹽 褐煤的氣化研究，19841990 年試驗了 42 種褐煤和 15 種來自世界各地的 硬煤。1984 年在黑水泵廠建成了單爐每天投煤量 720 噸的示范裝置，該裝 置于 1989 年原料改用廢油、焦油等各種漿狀廢料進行。該裝置完全用褐煤 滿負荷

52、運行約 4 年，目前還沒有更大的裝置。gsp 專利技術(shù)經(jīng)過多次技術(shù) 轉(zhuǎn)讓，目前屬于德國未來能源公司（future energy gmbh） ，現(xiàn)在主要 從事研究開發(fā)、工程設(shè)計、煤氣化預(yù)評價、煤種試燒等工作。 shell 公司的 scgp 粉煤加壓氣化工藝，是近年發(fā)展起來的先進煤氣化 工藝之一，已被成功地用于荷蘭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工廠的商業(yè)運營。目前國內(nèi) 已有湖北雙環(huán)、廣西柳化、大連大化、中石化湖北分公司、洞氮、安慶、 云南云天安、云南沾化、大唐國際等多套裝置在建或已簽合同。 根據(jù)本工程的特點，煤氣化工藝宜在 gsp 粉煤氣化工藝、texaco 工藝 和 shell 工藝中選擇。 1gsp 干煤粉氣化

53、工藝 gsp 工藝是一種氣流床加壓氣化工藝（屬第二代氣化工藝） ，可以使用 固體（干煤粉或垃圾） 、液體（焦油等） 、氣體（天然氣等）為原料，原則 上可以處理各種各樣的煤和廢物，氣化溫度為 14001600（當煤灰熔點 t31400需加助熔劑） ，氣化壓力通常為 2.53.0mpa，負荷變化為 75110%，碳轉(zhuǎn)化率99%，液態(tài)排渣，渣中含碳1%，粗煤氣中有效氣 含量90%，冷煤氣效率為 7885%，單爐開工率 9095%。目前正在開 發(fā) 400mw 的氣化爐（投煤量約 2000 噸） ，該工藝的主要特點如下： 干煤粉進料，加壓二氧化碳輸送，連續(xù)性好，煤種適應(yīng)性廣，可以處 理各種含灰燃料 13

54、5%，短期 45%也沒影響。 氣化溫度約 14001600，氣化壓力3.0 mpa，負荷調(diào)節(jié)范圍為 75110，碳轉(zhuǎn)化率高達 99%以上，產(chǎn)品氣體潔凈，不含重?zé)N，甲烷含量 極低，煤氣中有效氣體(co+h2)90%。 氧耗低，與水煤漿氣化相比，氧耗低 1015%，因而配套的空分裝置 投資可相應(yīng)減少。目前已投入商業(yè)運行的單臺爐生產(chǎn)能力可達日處理煤量 720 噸，約產(chǎn)有效氣 50000nm3/h。 熱效率高，冷煤氣效率 7582%，其余10%熱能被回收為低壓蒸汽， 總的熱效率約為 90%。 氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，維護量較少，氣化爐利用率 高，運轉(zhuǎn)周期長，無需備用爐，氣化爐及內(nèi)襯使用壽命

55、在 10 年以上。 氣化爐由一個主燒嘴、氣化室、冷激室及承壓外殼組成。膜壁和外殼 間有約 50mm 間隙，間隙充 co2、n2或粗合成氣，水冷壁水冷管內(nèi)的水采 用強制密閉循環(huán)，在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)副產(chǎn) 0.5 mpa 的低壓蒸汽。采用激冷和濕 法洗滌工藝，因而其投資較低。 gsp 煤氣化技術(shù)與其他氣化技術(shù)相比，該工藝具有以下優(yōu)點： （1）原料的適用性 gsp 可以使用固體（干煤粉或垃圾） 、液體（焦油等） 、氣體（天然氣 等）為原料，原則上可以處理各種各樣的煤和廢物。 （2）煤的準備 在 gsp 工藝中，采用濃相輸送干煤粉進料，將煤研磨至氣化合適粒度 的同時，用加熱的惰性氣體進行干燥，充分利用全廠燃料

56、氣，將煤粉干燥， 避免燃料氣的外排及環(huán)境污染。 （3）加煤方式與安全性 在 gsp 工藝中干燥后煤粉輸送至貯倉，通過加壓倉加壓用 co2輸送至 粉煤倉，再由 co2將煤粉均勻送至氣化爐燒嘴。由于整個過程用 co2密封 輸送，并由程序控制自動進行，實踐證實這種加壓下輸送粉煤的進料方式， 操作可靠，安全性有保證，同時該設(shè)備作為 gsp 的專有設(shè)備，以保證煤加 壓的可靠性和安全性。 （4）氣化系列配置 在工業(yè)裝置中采用單系列，日投煤量可到 720 噸，不設(shè)備用系列，同 時正在開發(fā)投煤量為 2000t/d 裝置。目前對投煤量 2000t/d 規(guī)模的裝置推薦 采用 2 臺投煤量為 1000t/d 的氣化

57、爐并聯(lián)運行。氣化裝置運轉(zhuǎn)率達到 90%以 上。 （5）燒嘴 頂部單噴嘴型燒嘴，燒嘴有 6 層通道，進料氣體和原料物料共分 3 層。 燒嘴外層為煤粉、中層為氧氣和蒸汽、內(nèi)層為點火燃料氣，為保證穩(wěn)定燃 燒，在正常運行中采用粗合成氣作為常明燈燃料。另外 3 層為密閉熱水循 環(huán)系統(tǒng)，分布在進料氣體和原料物料之間，以使燒嘴在恒定溫度下運行， 以保證燒嘴不至于燒毀。 （6）氣化熱量的回收及粗煤氣除塵 gsp 工藝中氣化爐的高溫煤氣采用冷激，同時飽和煤氣以回收熱量， 通過冷激一方面除灰，另一方面回收熱量，使后序變換系統(tǒng)不需補加蒸汽， 而是回收蒸汽。通過兩級文丘里洗滌，使粗煤氣中塵含量小于 1 mg/nm3。

58、 2德士古(texaco)水煤漿氣化工藝 texaco 水煤漿氣化工藝為第二代先進煤氣化技術(shù)。美國 texaco 公司很 早就開發(fā)了以天然氣和重油為原料生產(chǎn)合成氣技術(shù)，經(jīng)多年研究以后，推 出了水煤漿氣化工藝。該工藝采用水煤漿進料、液態(tài)排渣、在氣流床中加 壓氣化，水煤漿與純氧在高溫高壓下反應(yīng)生成煤氣。國內(nèi)引進的渭河、魯 南、上海焦化、淮南四套裝置，現(xiàn)均已投運，texaco 水煤漿氣化工藝具有 如下特點： （1）對煤種有一定適應(yīng)性。 除了含水高的褐煤以外，各種煙煤、石油焦、煤加氫液化殘渣均可作 為氣化原料，以年輕煙煤為主，對煤的粒度、粘結(jié)性、硫含量沒有嚴格要 求。但是，國內(nèi)企業(yè)運行證實水煤漿氣化對

59、使用煤質(zhì)仍有一定的選擇性： 氣化用煤的灰熔點溫度 t3 值低于 1350時有利于氣化；煤中灰分含量不超 過 15%為宜，越低越好，煤的熱值高于 26000kj/kg，并有較好的成漿性能， 使用能制成 6065%濃度的水煤漿之煤種，才能使運行穩(wěn)定，又較為經(jīng)濟， 并能充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。 （2）氣化壓力高。 工業(yè)裝置使用壓力在 2.86.5 mpa 之間，可根據(jù)使用煤氣的用途加以 選擇。 （3）氣化技術(shù)成熟。 制備的水煤漿可用隔膜泵來輸送，操作安全又便于計量控制。氣化爐 為專門設(shè)計的熱壁爐，為維持 13501400溫度下反應(yīng)，燃燒室內(nèi)由多層 特種耐火磚砌筑。熱回收有激冷和廢鍋兩種類型，可以煤氣用途加

60、以選擇。 （4）合成氣質(zhì)量較好。 其有效組分（co+h2）含量占 80%，甲烷量0.1%。碳轉(zhuǎn)化率 9598%。冷煤氣效率 7076%，氣化指標較為先進。由于水煤漿中含有 3540%水分，因而氧氣用量較大。 （5）對環(huán)境影響較小。 氣化過程不產(chǎn)生焦油、萘、酚等污染物，故廢水治理簡單，易達到排 放指標。高溫排出的融渣，冷卻固化后可用于建筑材料，填埋時對環(huán)境也 無影響。 shell 干煤粉氣化工藝： 殼牌（shell）干煤粉氣化工藝是殼牌（shell）公司開發(fā)的煤粉氣化工 藝，具有鮮明的技術(shù)特色，是當前先進的第二代煤氣化工藝。早在 1972 年 就開始基礎(chǔ)研究，1978 年德國漢堡殼牌 150 t