德士古水煤浆加压气化技术工程设计

德士古水煤浆加压气化技术工程设计张先稳惠生工程(中国)有限公司天津300120摘要本文就德士古水煤浆加压气化技术在设备布置和管道设计中应该注意的一些地方进行了概括总结关键词德士古工艺原理流程设备布置管道布置中图分类号:TE973文献标识码:A文章编号德士古气化技术简介德士古水煤浆加压气化技术是美国德士古发展公司 Texaco Development Corporation TD现归属GE公司)从开发重油气化工艺中得到启发,于1948年首先提出水煤浆气化的概念取名为德士古气化工艺,即用煤粉和水制成一定浓度的可泵送的水煤浆进入气化炉进行不完全氧化反应得到有效气体(CO+H2),水煤浆的浓度一般为61%左右。2、德士古气化工艺原理及流程简述2.1工艺原理德士古气化以水煤浆进料,以纯氧为气化剂。气化压力可在2.0~85MPa范围内选择,气化温度约1300~1500℃,湿煤气主要含有CO,H2,C02,H20,N2,H2S,CH4等。在气化炉中进行的主要反应有:①煤的热裂解与挥发物的燃烧反应;②固定碳与气化剂(氧气,蒸汽)间的反应:③反应生成气体彼此间进行的反应;④生成的气体与气化剂,固定碳之间的反应2.2流程简述2.2.1煤浆制备和给料系统由贮运系统来的碎煤和界区外来的石灰石粉(或颗粒)分别进入煤料斗和石灰石料斗,经称量给料机进入磨煤机与一定量的滤液、新鲜水混合,在磨煤机中磨成一定粒度分布的约61%浓度的水煤浆经高压煤浆泵送到气化炉工艺烧嘴2.2.2气化和粗渣处理系统送到气化炉工艺烧嘴的煤浆和从空分装置来的氧气一起进入气化炉,在一定压力(由用户选择)、约1400℃条件下进行部分氧化反应生成粗煤气。急冷后的粗煤气经文丘里洗涤器和洗涤塔二级洗涤后送至下一工序。熔渣固化后进入破渣机将大块渣破碎。碎渣进入锁斗定期排入渣池,再捞出装车外运2.2.3渣水处理系统出气化炉急冷室的黑水和从洗涤塔底部排出的黑水在减压后经过闪蒸分离出水中溶解的气体进入沉降槽,沉降后的固含量约为20%的灰水用泵送至过滤机脱水后滤饼装车外运。3、设备布置德士古气化装置共分为三个部分:煤浆制备,气化框架和渣水处理。煤浆制备为多层框架和单层厂房的联合结构,气化框架和渣水处理均为多层框架结构。针对各装置设备布置应注意的事项分述如下:3.1煤浆制备3.1.1.从经济角度考虑磨煤机应选用棒磨机,从安全角度考虑,为避免磨煤机滚筒伤人,应在磨煤机周围设安全护栏3.12煤料斗锥部増加几个手孔,便于在堵煤时用工具进行清理。石灰石料斗锥部增加压缩空气管线,以防堵塞。3.1.3煤浆制备厂房内的地沟尽量做宽(600~800mm),因煤浆在无压状态下流动能力较差不能尽快排入废浆池,增加宽度后(容量增加)既可防止煤浆外溢」3.1.4.为防止污染环境,在磨煤机油站周围设隔油用围堰或在地沟中国煤化工315煤浆制备的废浆池尽量做大,并为多级沉降,并考虑如何将CNMHG斗)3.16煤浆制备厂房内的环境相对较差,灰尘多湿度大,应将高压煤浆泵的变频柜放在控制室中以延长其使用寿命3.2气化框架321.在气化炉托砖板处增加测温点,便于及时监测托砖板处耐火砖的腐蚀程度322改动布置将开工抽引器前的阀门放置在便于操作的地方,或者将开工抽引器改为立式,取消抽引器分离罐增加放空消音器和液封桶。32.3.锁斗上部的稳定用弹簧在做布置时考虑将其水平支撑在设备的四周,尽量避免在锁斗上部斜拉。32.4.气化炉内上升管的支撑要有足够的强度,以便于能承受开停车过程中由于压力的骤变而产生的震动。3.3渣水处理3.3.1.真空闪蒸槽为真空设备在设备上有增强设备刚度的补强圈,设备的支撑梁要考虑避开增强圈以免设备吊装时无法就位。3、3.2.洗涤塔(包括气化炉)的磁翻板液位计有联箱体,在定管口方位时应尽量将液位计放在结构梁的四个角上,或者提条件让结构专业布梁时满足液位计的空间要求。3.3.3尽量考虑合理的设备吊装方案和设备检修方案,给结构专业提出吊装荷载和检修荷载。在渣水框架一楼泵房由于泵的布置比较集中应考虑设置检修泵用的单轨吊或永久性检修用吊点3、34.如果厂区面积足够,可以考虑将过滤机从渣水框架移出单独布置,以降低渣水框架的高度并提高渣水框架的有效利用率,同时过滤机移岀可以有效的改善渣水处理装置的环境。4、管道布置德士古气化装置的管道布置有其特殊性:浆料管道,高压管道,易沉积易堵塞管道,高材质大口径管道等,在管线布置过程中要根据不同介质类型改变设计思路,以便更好的满足工艺流程的要求,避免生产过程中的频繁停车4.1煤浆制备4.1.1.低压煤浆泵回流管线应分开单独回流到煤浆槽,因泵在一开一备时有死腿,管线易堵4.1.2所有高压煤浆管线上的冲洗及排污口均应从管道上部接出,阀门要尽量靠近主管,在管系的液兜处设置排污短节用法兰和法兰盖封堵用于管线冲洗干净后排水用,短节的设置要尽量短。在炉头处与煤浆管线相连的其他管线也应从上部接岀且阀门要靠近主管。对于低压煤浆管线冲洗及排污口可以从侧面接出并与管底平齐,但阀门也要尽量靠近主管4.1.3磨煤机进料管上的进水和添加剂管线应以一定角度斜插入输煤管(角度越小越好)4.1.4从高压煤浆泵到气化炉头的煤浆管线较长,且煤浆泵为隔膜泵具有一定的震动频率,在应力计算时不仅要考虑管线的柔性还要考虑管线的稳定性,在管线合适的位置设置固定架和限位架4.2气化框架4.2.1.针对气化炉烧嘴层的配管应注意以下方面的问题:由于开车投料前安装工艺烧嘴时气化炉内温度在1100℃以上呈热态,气化炉已有了向上的附加位移,所以管道安装时不能按气化炉冷态时配置,最终的管线标高应为气化炉冷态时的管口标高加上投料时气化炉的附加位移,附加位移量按炉内温度1100℃计算。配管图上标注的管线标髙应为实际安装标高,并在设计说明和技术交底中明确说明。4.2.2锁斗冲洗水管线在做水联动和测试联锁程序时震动严重,噪音很大。在做应力计算时不仅要考虑管线的柔性还要很好的考虑管线的稳定性,做出合理的管道支吊架4.2.3.出于安全考虑,与氧气管道相连的中压蒸汽、中压氮气、高压氮气管线上的止回阀要距氧管线最近。4.2.4.为快速拆装工艺烧嘴在气化炉炉头处要设足够方便的操作平台,同时要有足够的地方放置工艺烧嘴桶、预热烧嘴和工具箱4.2.5.氧气管线上吹扫用高压氮截止阀后要加限流孔板,截止阀最中国煤化工调节高压氮气的流量。YHCNMHG4.2.6.增加气化黑水管线去渣池的排放管线,这对开停车均十分有利4.27.应在开工抽引器蒸汽进口阀门处增加DN50或DN80的旁路,因在气化炉升温点火时由于蒸汽量进入过多造成炉内负压过大使得预热烧嘴的点火枪不易点燃。4.2.8.激冷水过滤器过滤的污物易堵塞管道,其上的排污管线要将第一道切断阀装在管口处而且管线要以较大的坡度接入捞渣机。4.3渣水处理4.3.1.气化炉和洗涤塔去高压闪蒸的黑水角阀底部盲板应堆焊耐磨材料以尽量延长其使用寿命。4.3.2文丘里流量计和楔形流量计上的导压管有DN80口径的根部阀,要留出足够的安装空间(洗涤塔平台附近的配管要尤其注意),黑水管线和灰水管线上的隔膜式压力表必须竖直安装,如在立管上安装,需在压力表根部处增加弯头。4.3.3真空闪蒸槽渣水出口的弯头最好改为可拆卸的斜三通同时加盲板,这样即便于防腐也便于清理废渣。5、结束语德士古水煤浆加压气化技术自上世纪80年代引进以来,国内几套装置经过十几年来的运行,都暴露了一些工程设计上的问题。这些问题,一部分是该工艺技术固有的缺陷,一部分则是工程经验的不足。这些问题将对今后新上装置起到很好的借鉴作用中国煤化工CNMHG