气化装置流程及布置注意事项介绍

摘要本文简单介绍气化装置的流程，及其在项目设计过程中所配管应注意的问题

关键词原料煤 气化装置 水煤浆 气化

中图分类号： TQ515.6文献标识码：A 文章编号： A

１、概述

本文结合榆横煤化工项目气化装置，简述一下气化装置流程及布置的特点，气化装置是许多合成氨化肥项目必不可少的装置，它是指原料煤经干燥、制粉、输送、气化生产出粗水煤气，包括：煤浆制备、煤浆给料、气化框架、渣水处理等单元。

目前我国气化装置采用的有单喷嘴和多喷嘴两种型式，都是基于我国煤炭的自身特点，形成具有自主知识产权的产业化技术，为新型煤化工和能源转化提供满足不同需要的龙头技术。

２、气化装置的主要设备

2.1煤浆制备主要有：

磨煤机出料槽、煤称量给料机、低压媒浆泵、磨煤机、煤储斗（有的项目会设置石灰石储斗），

2.2 煤浆给料主要有：

煤浆槽、高压煤浆泵和煤浆给料分流器（有的项目会设置二级滚筒筛）。

2.3气化框架主要有：

气化炉、工艺烧嘴、洗涤塔，锁斗、捞渣机、文丘里洗涤器、锁斗冲洗水罐、开工抽引器、事故烧嘴冷却水罐和高压氮气储罐。

2.4渣水处理主要有：

渣水处理系统设置闪蒸系统，细渣过滤，沉降槽、除氧器和灰水槽。

3、气化装置的流程叙述

3.1 煤浆制备系统

机运专业用皮带将破碎后的原料煤输送至约+40.5m高的楼面，后经+35.0m卸料器将原料煤送至下层设备煤储斗，再经+13.5m楼面的煤称重给料机计量送入磨煤机。原料煤在磨煤机中与水、添加剂、助熔剂共磨制浆。水煤浆从磨煤机溢流出经磨煤机出口煤浆滚筒筛除去水煤浆中的大颗粒后，依靠重力流入一楼的磨煤机出料槽，磨煤机出料槽搅拌器使水煤浆均化并保持悬浮状态。水煤浆再通过磨煤机出料槽泵送入给料单元的煤浆槽供气化用。整个过程的设备布置都是逐级降低。所有设备都与磨煤机一一对应。

为改善水煤浆中固体的分散性能和水煤浆流动性能，降低水煤浆粘度，提高水煤浆浓度，本设计在煤浆制备系统设置了添加剂系统，但也有一些工厂，买来的添加剂经槽车输送至现场，直接卸至添加剂地下槽，通过添加剂地下槽泵打入添加剂槽进行添加剂的稀释配置。

3.2 煤浆给料系统

来自煤浆制备系统的水煤浆通过低压煤浆泵送入煤浆槽，然后通过高压煤浆泵打入气化炉顶部的工艺烧嘴。

在榆横煤化工项目中6台低压煤浆泵对应3台煤浆槽，三台煤浆槽对应7台高压煤浆泵，高压煤浆泵与气化炉一一对应，对于规模比较大的气化装置来说，有的项目会设置煤浆给料分流器，有的项目根据业主要求会设置二级滚筒筛。这时水煤浆首先流经顶部的分流器和滚筒筛，然后再自流至煤浆槽中，通过分流器使水煤浆由6台低压煤浆泵均匀分配到3台煤浆槽中。

3.3 气化框架系统

3.3.1气化炉单元

水煤浆经高压煤浆泵送到工艺烧嘴，水煤浆和氧气经工艺烧嘴喷入气化炉内，进行气化反应，生成粗煤气。

气化反应后生成粗煤气、液态熔渣及细灰颗粒出气化炉燃烧室，沿下降管进入激冷室水浴。熔渣在水中淬冷固化，并沉入气化炉底部水浴。粗煤气与水直接接触进行冷却，大部分细灰留在水中。粗煤气沿下降管与导气管之间的环隙上升，经激冷室上部折流板折流分离出粗煤气中夹带的部分水分，并从气化炉旁侧的出气口引出，粗煤气经文丘里洗涤器进入洗涤塔。气化炉炉底聚集的粗渣，经破渣机破碎，用水带入锁斗系统，由锁斗系统定期自动排放至捞渣机。

3.3.2气化炉烧嘴冷却水单元

烧嘴冷却水通过工艺烧嘴端部的水夹套及冷却盘管连续循环流动，以保护处于气化炉燃烧室高温环境中的工艺烧嘴。烧嘴冷却水备用泵在烧嘴冷却水故障的情况下可自行启动，并与事故电源相接。烧嘴冷却水回水进入气化炉设置的烧嘴冷却回水分离罐。

3.4 渣水处理系统

渣水处理系统主要包括：高压闪蒸罐单元、低压闪蒸罐单元、黑水沉降澄清单元和细渣水过滤单元。

3.4.1高、低压闪蒸罐单元

自气化炉激冷室底部的黑水和洗涤塔底部的黑水经过减压后送入高压闪蒸罐。高压闪蒸罐顶部送出的闪蒸气进入灰水加热器中与来自除氧器经洗涤塔给水泵提压的高压灰水进行换热冷却，然后进入高压闪蒸分离器。高压闪蒸罐底部的液体及细渣经液位调节进入低压闪蒸罐。低压闪蒸罐底部的液体及细渣经液位调节进入真空闪蒸系统。

3.4.2黑水沉降澄清单元

来自真空闪蒸系列的由沉降槽给料泵加压的水及细渣混合物及渣池的细渣水经管道混合器后被送入沉降槽进行沉降。沉降槽中设置缓慢转动的沉降槽搅拌器，将沉淀的细渣推至沉降槽底部出口。沉降槽还接受来自真空过滤机的滤液。沉降槽底部的细渣及水经沉降槽底流泵送往细渣过滤单元。

3.4.3细渣过滤单元

来自沉降槽底部的浓缩黑水，经沉降槽底流泵送入真空过滤机。真空过滤机的滤液进入过滤机真空罐，然后经滤液地下槽由滤液地下槽泵送至沉降槽。真空罐顶部出气进过滤机真空泵的进口，过滤机真空罐的负压由过滤机真空泵产生。脱盐水作为密封水进入过滤机真空泵。过滤机真空泵的出口物料排放入地沟。过滤产生的细渣送至界外处理或送锅炉房燃烧。

4、气化装置的布置注意事项

4.1 煤浆制备系统

4.1.1磨煤机出料槽与低压煤浆泵要考虑足够的高差，避免泵入管线上压力表没有显示。

4.1.2煤仓或石灰石仓底部锥段设置氮气或者压缩空气，注意配管方式，不要形成固体的累积，水平段尽量短。

4.1.3煤仓底部出口至煤称量给料机之间的直管段尽量短。

4.1.4冲洗水阀设置及冲洗方案：冲洗水应尽量靠近下料阀。

4.1.5自磨煤机出料槽泵出口至煤浆槽的水煤浆管线无液兜，以方便停车后冲洗。

4.1.6煤浆管线使用大半径弯头，防止磨损管道。

4.2煤浆给料系统

4.2.1方便高压煤浆泵的检修，泵的两侧不要设置电气及仪表桥架，

4.2.2考虑水煤浆管线及回流管线的冲洗方案：最好设置两层高的桁架，保证管线无液兜。

4.2.3所有煤浆管道上的阀门和冲洗水阀门，要尽量靠近管道的汇合处。

4.2.4所有煤浆管线上的冲洗水、吹扫氮气接口，均从煤浆管线顶部接入。

4.2.5所有煤浆排净管线的阀门尽量靠近主管，并且排净管道尽量减少弯头。

4.4.3气化框架系统

4.3.1.氧气支管上的调节阀、切断阀、放空阀等，与工艺烧嘴的距离要尽量短。

4.3.2激冷环：激冷水环管分2段进入气化炉，考虑管道的拆卸和检修。

4.3.3激冷水过滤器要考虑检修，顶部预留足够的顶盖吊出空间。激冷水过滤器顶部的管道，既用于卸压，也用于冲洗，有两个作用。

4.3.4气化炉至锁斗之间的管道以及锁斗至捞渣机之间的管道要竖直布置。

4.3.5锁斗卸压管线要无液兜，以防止堵塞。这个管道卸压时容易振动，管道支撑要加固处理。

4.3.6锁斗出口排放至捞渣机的渣水管线设置三通，当捞渣机故障时，渣水可先排放至研磨水池或者旁边相近的捞渣机。

4.3.7洗涤塔顶的火炬排放气管道，不要有液兜，否则需要设置分液罐或集液包。火炬总管要设置坡度，坡向火炬界区。

4.3.8事故烧嘴冷却水罐，要求布置位置高于烧嘴，一般布置在顶层，即烧嘴的上一层平台上。

4.4渣水处理系统

4.4.1减压角阀的设置：减压阀尽量靠近设备安装，阀出口设置一段竖直的直管段，并且在底部垫上金属块，防止冲击磨损管道。

4. 4.4.2高压闪蒸罐底部设置可拆卸型式，以便堵塞时拆卸清理。

4.4.3沉降槽与真空过滤厂房的距离尽可能靠近，不要距离太远。另外，沉降槽底部送至真空过滤机的黑水管道要考虑冲洗，如果距离较远，要考虑分段冲洗。

5结束语

在目前煤炭价格上涨的条件下，煤化工行业控制煤矿资源显得极其重要，同时煤气化技术作为煤化工的核心，是产业发展的先导，此外，煤化工的发展还要注意环境保护，在项目建设时，采取必要的技术和治理手段，全面实施循环经济，努力实现零排放。煤化工作为一个正在兴起的产业，未来发展的步伐也将有赖于国家政策的推广力度。

参考文献

《化工装置设备布置设计技术规定》HG20546.5-92 化工部化工工艺配管设计技术中心站董冠武

《工业金属管道设计规范》GB50316-2000 中华人民共和国原化学工业部

《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局