德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)工程設計

德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)工程設計張先穩惠生工程(中國)有限公司天津300120摘要本文就德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)在設備布置和管道設計中應該注意的一些地方進(jìn)行了概括總結關(guān)鍵詞德士古工藝原理流程設備布置管道布置中圖分類(lèi)號:TE973文獻標識碼:A文章編號德士古氣化技術(shù)簡(jiǎn)介德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)是美國德士古發(fā)展公司 Texaco Development Corporation TD現歸屬GE公司)從開(kāi)發(fā)重油氣化工藝中得到啟發(fā),于1948年首先提出水煤漿氣化的概念取名為德士古氣化工藝,即用煤粉和水制成一定濃度的可泵送的水煤漿進(jìn)入氣化爐進(jìn)行不完全氧化反應得到有效氣體(CO+H2),水煤漿的濃度一般為61%左右。2、德士古氣化工藝原理及流程簡(jiǎn)述2.1工藝原理德士古氣化以水煤漿進(jìn)料,以純氧為氣化劑。氣化壓力可在2.0~85MPa范圍內選擇,氣化溫度約1300~1500℃,濕煤氣主要含有CO,H2,C02,H20,N2,H2S,CH4等。在氣化爐中進(jìn)行的主要反應有:①煤的熱裂解與揮發(fā)物的燃燒反應;②固定碳與氣化劑(氧氣,蒸汽)間的反應:③反應生成氣體彼此間進(jìn)行的反應;④生成的氣體與氣化劑,固定碳之間的反應2.2流程簡(jiǎn)述2.2.1煤漿制備和給料系統由貯運系統來(lái)的碎煤和界區外來(lái)的石灰石粉(或顆粒)分別進(jìn)入煤料斗和石灰石料斗,經(jīng)稱(chēng)量給料機進(jìn)入磨煤機與一定量的濾液、新鮮水混合,在磨煤機中磨成一定粒度分布的約61%濃度的水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵送到氣化爐工藝燒嘴2.2.2氣化和粗渣處理系統送到氣化爐工藝燒嘴的煤漿和從空分裝置來(lái)的氧氣一起進(jìn)入氣化爐,在一定壓力(由用戶(hù)選擇)、約1400℃條件下進(jìn)行部分氧化反應生成粗煤氣。急冷后的粗煤氣經(jīng)文丘里洗滌器和洗滌塔二級洗滌后送至下一工序。熔渣固化后進(jìn)入破渣機將大塊渣破碎。碎渣進(jìn)入鎖斗定期排入渣池,再撈出裝車(chē)外運2.2.3渣水處理系統出氣化爐急冷室的黑水和從洗滌塔底部排出的黑水在減壓后經(jīng)過(guò)閃蒸分離出水中溶解的氣體進(jìn)入沉降槽,沉降后的固含量約為20%的灰水用泵送至過(guò)濾機脫水后濾餅裝車(chē)外運。3、設備布置德士古氣化裝置共分為三個(gè)部分:煤漿制備,氣化框架和渣水處理。煤漿制備為多層框架和單層廠(chǎng)房的聯(lián)合結構,氣化框架和渣水處理均為多層框架結構。針對各裝置設備布置應注意的事項分述如下:3.1煤漿制備3.1.1.從經(jīng)濟角度考慮磨煤機應選用棒磨機,從安全角度考慮,為避免磨煤機滾筒傷人,應在磨煤機周?chē)O安全護欄3.12煤料斗錐部増加幾個(gè)手孔,便于在堵煤時(shí)用工具進(jìn)行清理。石灰石料斗錐部增加壓縮空氣管線(xiàn),以防堵塞。3.1.3煤漿制備廠(chǎng)房?jì)鹊牡販媳M量做寬(600~800mm),因煤漿在無(wú)壓狀態(tài)下流動(dòng)能力較差不能盡快排入廢漿池,增加寬度后(容量增加)既可防止煤漿外溢」3.1.4.為防止污染環(huán)境,在磨煤機油站周?chē)O隔油用圍堰或在地溝中國煤化工315煤漿制備的廢漿池盡量做大,并為多級沉降,并考慮如何將CNMHG斗)3.16煤漿制備廠(chǎng)房?jì)鹊沫h(huán)境相對較差,灰塵多濕度大,應將高壓煤漿泵的變頻柜放在控制室中以延長(cháng)其使用壽命3.2氣化框架321.在氣化爐托磚板處增加測溫點(diǎn),便于及時(shí)監測托磚板處耐火磚的腐蝕程度322改動(dòng)布置將開(kāi)工抽引器前的閥門(mén)放置在便于操作的地方,或者將開(kāi)工抽引器改為立式,取消抽引器分離罐增加放空消音器和液封桶。32.3.鎖斗上部的穩定用彈簧在做布置時(shí)考慮將其水平支撐在設備的四周,盡量避免在鎖斗上部斜拉。32.4.氣化爐內上升管的支撐要有足夠的強度,以便于能承受開(kāi)停車(chē)過(guò)程中由于壓力的驟變而產(chǎn)生的震動(dòng)。3.3渣水處理3.3.1.真空閃蒸槽為真空設備在設備上有增強設備剛度的補強圈,設備的支撐梁要考慮避開(kāi)增強圈以免設備吊裝時(shí)無(wú)法就位。3、3.2.洗滌塔(包括氣化爐)的磁翻板液位計有聯(lián)箱體,在定管口方位時(shí)應盡量將液位計放在結構梁的四個(gè)角上,或者提條件讓結構專(zhuān)業(yè)布梁時(shí)滿(mǎn)足液位計的空間要求。3.3.3盡量考慮合理的設備吊裝方案和設備檢修方案,給結構專(zhuān)業(yè)提出吊裝荷載和檢修荷載。在渣水框架一樓泵房由于泵的布置比較集中應考慮設置檢修泵用的單軌吊或永久性檢修用吊點(diǎn)3、34.如果廠(chǎng)區面積足夠,可以考慮將過(guò)濾機從渣水框架移出單獨布置,以降低渣水框架的高度并提高渣水框架的有效利用率,同時(shí)過(guò)濾機移岀可以有效的改善渣水處理裝置的環(huán)境。4、管道布置德士古氣化裝置的管道布置有其特殊性:漿料管道,高壓管道,易沉積易堵塞管道,高材質(zhì)大口徑管道等,在管線(xiàn)布置過(guò)程中要根據不同介質(zhì)類(lèi)型改變設計思路,以便更好的滿(mǎn)足工藝流程的要求,避免生產(chǎn)過(guò)程中的頻繁停車(chē)4.1煤漿制備4.1.1.低壓煤漿泵回流管線(xiàn)應分開(kāi)單獨回流到煤漿槽,因泵在一開(kāi)一備時(shí)有死腿,管線(xiàn)易堵4.1.2所有高壓煤漿管線(xiàn)上的沖洗及排污口均應從管道上部接出,閥門(mén)要盡量靠近主管,在管系的液兜處設置排污短節用法蘭和法蘭蓋封堵用于管線(xiàn)沖洗干凈后排水用,短節的設置要盡量短。在爐頭處與煤漿管線(xiàn)相連的其他管線(xiàn)也應從上部接岀且閥門(mén)要靠近主管。對于低壓煤漿管線(xiàn)沖洗及排污口可以從側面接出并與管底平齊,但閥門(mén)也要盡量靠近主管4.1.3磨煤機進(jìn)料管上的進(jìn)水和添加劑管線(xiàn)應以一定角度斜插入輸煤管(角度越小越好)4.1.4從高壓煤漿泵到氣化爐頭的煤漿管線(xiàn)較長(cháng),且煤漿泵為隔膜泵具有一定的震動(dòng)頻率,在應力計算時(shí)不僅要考慮管線(xiàn)的柔性還要考慮管線(xiàn)的穩定性,在管線(xiàn)合適的位置設置固定架和限位架4.2氣化框架4.2.1.針對氣化爐燒嘴層的配管應注意以下方面的問(wèn)題:由于開(kāi)車(chē)投料前安裝工藝燒嘴時(shí)氣化爐內溫度在1100℃以上呈熱態(tài),氣化爐已有了向上的附加位移,所以管道安裝時(shí)不能按氣化爐冷態(tài)時(shí)配置,最終的管線(xiàn)標高應為氣化爐冷態(tài)時(shí)的管口標高加上投料時(shí)氣化爐的附加位移,附加位移量按爐內溫度1100℃計算。配管圖上標注的管線(xiàn)標髙應為實(shí)際安裝標高,并在設計說(shuō)明和技術(shù)交底中明確說(shuō)明。4.2.2鎖斗沖洗水管線(xiàn)在做水聯(lián)動(dòng)和測試聯(lián)鎖程序時(shí)震動(dòng)嚴重,噪音很大。在做應力計算時(shí)不僅要考慮管線(xiàn)的柔性還要很好的考慮管線(xiàn)的穩定性,做出合理的管道支吊架4.2.3.出于安全考慮,與氧氣管道相連的中壓蒸汽、中壓氮氣、高壓氮氣管線(xiàn)上的止回閥要距氧管線(xiàn)最近。4.2.4.為快速拆裝工藝燒嘴在氣化爐爐頭處要設足夠方便的操作平臺,同時(shí)要有足夠的地方放置工藝燒嘴桶、預熱燒嘴和工具箱4.2.5.氧氣管線(xiàn)上吹掃用高壓氮截止閥后要加限流孔板,截止閥最中國煤化工調節高壓氮氣的流量。YHCNMHG4.2.6.增加氣化黑水管線(xiàn)去渣池的排放管線(xiàn),這對開(kāi)停車(chē)均十分有利4.27.應在開(kāi)工抽引器蒸汽進(jìn)口閥門(mén)處增加DN50或DN80的旁路,因在氣化爐升溫點(diǎn)火時(shí)由于蒸汽量進(jìn)入過(guò)多造成爐內負壓過(guò)大使得預熱燒嘴的點(diǎn)火槍不易點(diǎn)燃。4.2.8.激冷水過(guò)濾器過(guò)濾的污物易堵塞管道,其上的排污管線(xiàn)要將第一道切斷閥裝在管口處而且管線(xiàn)要以較大的坡度接入撈渣機。4.3渣水處理4.3.1.氣化爐和洗滌塔去高壓閃蒸的黑水角閥底部盲板應堆焊耐磨材料以盡量延長(cháng)其使用壽命。4.3.2文丘里流量計和楔形流量計上的導壓管有DN80口徑的根部閥,要留出足夠的安裝空間(洗滌塔平臺附近的配管要尤其注意),黑水管線(xiàn)和灰水管線(xiàn)上的隔膜式壓力表必須豎直安裝,如在立管上安裝,需在壓力表根部處增加彎頭。4.3.3真空閃蒸槽渣水出口的彎頭最好改為可拆卸的斜三通同時(shí)加盲板,這樣即便于防腐也便于清理廢渣。5、結束語(yǔ)德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)自上世紀80年代引進(jìn)以來(lái),國內幾套裝置經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)的運行,都暴露了一些工程設計上的問(wèn)題。這些問(wèn)題,一部分是該工藝技術(shù)固有的缺陷,一部分則是工程經(jīng)驗的不足。這些問(wèn)題將對今后新上裝置起到很好的借鑒作用中國煤化工CNMHG