德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)工程設(shè)計(jì)張先穩(wěn)惠生工程(中國(guó))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(shè)備布置和管道設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的一些地方進(jìn)行了概括總結(jié)關(guān)鍵詞德士古工藝原理流程設(shè)備布置管道布置中圖分類號(hào):TE973文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)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(guó)德士古發(fā)展公司 Texaco Development Corporation TD現(xiàn)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(yīng)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(nèi)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(yīng)有:①煤的熱裂解與揮發(fā)物的燃燒反應(yīng);②固定碳與氣化劑(氧氣,蒸汽)間的反應(yīng):③反應(yīng)生成氣體彼此間進(jìn)行的反應(yīng);④生成的氣體與氣化劑,固定碳之間的反應(yīng)2.2流程簡(jiǎn)述2.2.1煤漿制備和給料系統(tǒng)由貯運(yùn)系統(tǒng)來(lái)的碎煤和界區(qū)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)稱量給料機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)與一定量的濾液、新鮮水混合,在磨煤機(jī)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(tǒng)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(由用戶選擇)、約1400℃條件下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)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(jí)洗滌后送至下一工序。熔渣固化后進(jìn)入破渣機(jī)將大塊渣破碎。碎渣進(jìn)入鎖斗定期排入渣池,再撈出裝車外運(yùn)2.2.3渣水處理系統(tǒng)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(jī)脫水后濾餅裝車外運(yùn)。3、設(shè)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房的聯(lián)合結(jié)構(gòu),氣化框架和渣水處理均為多層框架結(jié)構(gòu)。針對(duì)各裝置設(shè)備布置應(yīng)注意的事項(xiàng)分述如下:3.1煤漿制備3.1.1.從經(jīng)濟(jì)角度考慮磨煤機(jī)應(yīng)選用棒磨機(jī),從安全角度考慮,為避免磨煤機(jī)滾筒傷人,應(yīng)在磨煤機(jī)周圍設(shè)安全護(hù)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,以防堵塞。3.1.3煤漿制備廠房?jī)?nèi)的地溝盡量做寬(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(jī)油站周圍設(shè)隔油用圍堰或在地溝中國(guó)煤化工315煤漿制備的廢漿池盡量做大,并為多級(jí)沉降,并考慮如何將CNMHG斗)3.16煤漿制備廠房?jī)?nèi)的環(huán)境相對(duì)較差,灰塵多濕度大,應(yīng)將高壓煤漿泵的變頻柜放在控制室中以延長(zhǎng)其使用壽命3.2氣化框架321.在氣化爐托磚板處增加測(cè)溫點(diǎn),便于及時(shí)監(jiān)測(cè)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(wěn)定用彈簧在做布置時(shí)考慮將其水平支撐在設(shè)備的四周,盡量避免在鎖斗上部斜拉。32.4.氣化爐內(nèi)上升管的支撐要有足夠的強(qiáng)度,以便于能承受開(kāi)停車過(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(shè)備在設(shè)備上有增強(qiáng)設(shè)備剛度的補(bǔ)強(qiáng)圈,設(shè)備的支撐梁要考慮避開(kāi)增強(qiáng)圈以免設(shè)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(jì)有聯(lián)箱體,在定管口方位時(shí)應(yīng)盡量將液位計(jì)放在結(jié)構(gòu)梁的四個(gè)角上,或者提條件讓結(jié)構(gòu)專業(yè)布梁時(shí)滿足液位計(jì)的空間要求。3.3.3盡量考慮合理的設(shè)備吊裝方案和設(shè)備檢修方案,給結(jié)構(gòu)專業(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(yīng)考慮設(shè)置檢修泵用的單軌吊或永久性檢修用吊點(diǎn)3、34.如果廠區(qū)面積足夠,可以考慮將過(guò)濾機(jī)從渣水框架移出單獨(dú)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(jī)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,在管線布置過(guò)程中要根據(jù)不同介質(zhì)類型改變?cè)O(shè)計(jì)思路,以便更好的滿足工藝流程的要求,避免生產(chǎn)過(guò)程中的頻繁停車4.1煤漿制備4.1.1.低壓煤漿泵回流管線應(yīng)分開(kāi)單獨(dú)回流到煤漿槽,因泵在一開(kāi)一備時(shí)有死腿,管線易堵4.1.2所有高壓煤漿管線上的沖洗及排污口均應(yīng)從管道上部接出,閥門要盡量靠近主管,在管系的液兜處設(shè)置排污短節(jié)用法蘭和法蘭蓋封堵用于管線沖洗干凈后排水用,短節(jié)的設(shè)置要盡量短。在爐頭處與煤漿管線相連的其他管線也應(yīng)從上部接岀且閥門要靠近主管。對(duì)于低壓煤漿管線沖洗及排污口可以從側(cè)面接出并與管底平齊,但閥門也要盡量靠近主管4.1.3磨煤機(jī)進(jìn)料管上的進(jìn)水和添加劑管線應(yīng)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較長(zhǎng),且煤漿泵為隔膜泵具有一定的震動(dòng)頻率,在應(yīng)力計(jì)算時(shí)不僅要考慮管線的柔性還要考慮管線的穩(wěn)定性,在管線合適的位置設(shè)置固定架和限位架4.2氣化框架4.2.1.針對(duì)氣化爐燒嘴層的配管應(yīng)注意以下方面的問(wèn)題:由于開(kāi)車投料前安裝工藝燒嘴時(shí)氣化爐內(nèi)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,最終的管線標(biāo)高應(yīng)為氣化爐冷態(tài)時(shí)的管口標(biāo)高加上投料時(shí)氣化爐的附加位移,附加位移量按爐內(nèi)溫度1100℃計(jì)算。配管圖上標(biāo)注的管線標(biāo)髙應(yīng)為實(shí)際安裝標(biāo)高,并在設(shè)計(jì)說(shuō)明和技術(shù)交底中明確說(shuō)明。4.2.2鎖斗沖洗水管線在做水聯(lián)動(dòng)和測(cè)試聯(lián)鎖程序時(shí)震動(dòng)嚴(yán)重,噪音很大。在做應(yīng)力計(jì)算時(shí)不僅要考慮管線的柔性還要很好的考慮管線的穩(wěn)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?dú)狻⒏邏旱獨(dú)夤芫€上的止回閥要距氧管線最近。4.2.4.為快速拆裝工藝燒嘴在氣化爐爐頭處要設(shè)足夠方便的操作平臺(tái),同時(shí)要有足夠的地方放置工藝燒嘴桶、預(yù)熱燒嘴和工具箱4.2.5.氧氣管線上吹掃用高壓氮截止閥后要加限流孔板,截止閥最中國(guó)煤化工調(diào)節(jié)高壓氮?dú)獾牧髁?。YHCNMHG4.2.6.增加氣化黑水管線去渣池的排放管線,這對(duì)開(kāi)停車均十分有利4.27.應(yīng)在開(kāi)工抽引器蒸汽進(jìn)口閥門處增加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(nèi)負(fù)壓過(guò)大使得預(yù)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,其上的排污管線要將第一道切斷閥裝在管口處而且管線要以較大的坡度接入撈渣機(jī)。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(yīng)堆焊耐磨材料以盡量延長(zhǎng)其使用壽命。4.3.2文丘里流量計(jì)和楔形流量計(jì)上的導(dǎo)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(tái)附近的配管要尤其注意),黑水管線和灰水管線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(jié)束語(yǔ)德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)自上世紀(jì)80年代引進(jìn)以來(lái),國(guó)內(nèi)幾套裝置經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)的運(yùn)行,都暴露了一些工程設(shè)計(jì)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(yàn)的不足。這些問(wèn)題將對(duì)今后新上裝置起到很好的借鑒作用中國(guó)煤化工CNMHG