87MPa气化操作法大化410版解读解析.docx
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87MPa气化操作法大化410版解读解析
目录
一.岗位任务……………………….……….………………………………………2
二.管辖范围……………………….……….………………………………………2
三.工艺流程叙述……………….…………….……………………………………3
四.工艺技术指标………………………………………………………………..…8
五.开车…………………………………………………………………..............…15
(一)开车条件检查...............................................................................................15
(二)磨煤系统开车..............................................................................................15
(三)气化炉升温及开车步骤..............................................................................16
六.正常操作……………………………………………………………………….22
七.停车………………………………………….…………………………………23
八.一般事故及处理……………………………………………………………….27
九.转动设备性能及操作………………………………………………………….30
气化工序操作法
一.岗位任务
1.岗位职责
在值班长的统一领导下,严格执行操作规程,严格控制各项工艺指标;在生产中精心操作调节,及时汇报联系,正确处理,确保本单元安全、优质、平稳和长周期运行。
2.岗位作用
本岗位的主要作用是以煤浆和氧气为原料,在气化炉内1372℃环境下发生不完全氧化反应,生成以CO+H2为主的合成气,经洗涤处理后送往耐硫变换工序。
对气化炉和碳洗涤塔排出的黑水进行四级闪蒸,回收灰水和热量。
黑水中的碳黑及细灰经提浓、沉降、过滤出去。
二.管辖范围
200A煤储运系统
200B煤浆制备系统
200C煤气化系统
200D灰水回收系统
200E沉渣池系统
管辖范围设备:
设备位号
设备名称
设备位号
设备名称
A2101
配仓带式输送机
M2101
真空压力释放阀
A2102
1#螺旋输送机
M2102A/B
方形手动螺旋闸板阀
A2103
2#螺旋输送机
M2103A/B
圆盘给料机
A2104A/B
3#螺旋输送机
M2104A~D
仓壁振动器
A2201
添加剂置备槽搅拌器
P2201A/B
添加剂制备泵
A2202A/B
磨煤机出口槽搅拌器
P2202A/B
添加剂给料泵
D2101
单机袋式收尘器
P2203A/B
低压煤浆泵
D2102A/B
单机袋式收尘器
P2204A/B
氨水给料泵
H2201A/B
磨煤机
V2101
石灰石粉料仓
H2202
加棒机
V2201
添加剂制备槽
L2101
电动葫芦
V2202
添加剂给料槽
L2102
带单轨小车的手拉葫芦
V2203A/B
磨煤机出口槽
L2103
电动双侧犁式卸料器
V2204
氨水槽
L2201
桥式起重机
W2101A/B
煤称重给料机
V2301
煤浆槽
V2302
氮气储罐
V2303A/B/C
水封槽
V2305
烧嘴冷却水槽
V2306
烧嘴冷却水气体分离器
V2307
事故烧嘴冷却水槽
V2408A/B/C
锁斗
V2309A/B/C
锁斗冲洗水罐
V2310A/B/C
渣池
A2301
煤浆槽搅拌器
A2302A/B/C
渣池搅拌器
P2301A/B/C
高压煤浆泵
P2302A/B
烧嘴冷却水泵
P2303A1~C2
锁斗循环泵
P2304A1~C2
渣池泵
P2305A1~C2
激冷水循环泵
P2306A1~C2
预热水泵
Y2301
氧气总管放空消音器
Y2302A1~C2
抽引器消音器
Y2304
氧气支管放空消音器
Y2303A/B/C
破渣机
F2301A/B/C
气化炉
T2301A/B/C
碳洗塔
S2301A1~C2
黑水过滤器
J2301A/B/C
开工抽引器
J2302A/B/C
文丘里洗涤器
Z2301A/B/C
工艺烧嘴
Z2302A/B/C
预热烧嘴
E2301
烧嘴冷却水换热器
E2302A/B/C
锁斗冲洗水冷却器
E2303
开工冷却器
L2301A/B/C
捞渣机
V2401A/B
高压闪蒸器
V2402A/B
中压闪蒸器
V2403A/B
低压闪蒸器
V2404A/B
真空闪蒸器
V2405A/B
高压闪蒸分离器
V2406A/B
中压闪蒸分离器
V2407A/B
真空闪蒸分离器
V2408A/B
真空泵出口分离器
V2409
除氧水槽
V2410
澄清槽
V2411
灰水槽
V2412A/B
絮凝剂槽
V2413A/B
分散剂槽
V2414
滤液槽
V2415
冲洗水槽
V2425
细渣回收槽
E2401A/B
灰水加热器
E2402A/B
真空闪蒸汽冷凝器
E2403
废水冷却器
E2404A/B
真空泵出口冷却器
E2405A/B
变换冷凝液加热器
E2406A/B
高压闪蒸汽冷却器
E2407A/B
低压闪蒸汽冷却器
E2408A/B
中压闪蒸汽冷却器
P2401A/B
除氧水泵
P2402A1~B2
真空泵
P2403A1~B2
真空冷凝液泵
P2404A/B
絮凝剂泵
P2405A/B
分散剂泵
P2406A/B
低压灰水泵
P2407A1~B2
澄清槽进料泵
P2408A/B
澄清槽底料泵
P2409A/B
过滤机真空泵
P2410A/B
滤液泵
P2411A/B
冲洗水泵
M2401A/B
细渣过滤机
A2401
澄清槽耙料机
A2402A/B
絮凝剂搅拌器
A2403A/B
分散剂槽搅拌器
A2404
冲洗水槽搅拌器
三.工艺流程叙述
所涉及数据为系统操作工况(补连塔煤)满负荷状态。
(一)200A/B
由电厂煤库输送出的原料煤,经环锤破碎机破碎至≤25mm,后经皮带和配仓带式输送机A2101(0~600t/h),经双侧犁式卸料器L2103分别送至煤仓A/B(有效容积430t/台),后由称重给料机W2101(15~60t/h)输送至磨煤机H2201(54625.0kg/h,含水3.65%,25℃,750kg/m3)。
2OOD滤液槽V2414内的滤液,由滤液泵P2410送至磨煤机H2201,总水量为33087.0kg/h(25℃,0.4MPaG)。
为控制煤浆的稳定性、粘度等特性,需加入添加剂(木质磺酸钠)。
人工向添加剂制备槽V2201加入35%的原浆添加剂,再加入原水,通过搅拌器的搅拌溶解后,制备成10%的添加剂溶液。
溶液经添加剂制备泵P2201送至添加剂槽V2202,后经添加剂给料泵P2202送至磨煤机H2201。
设计满负荷用量810kg/h(10%浓度)。
界外来气氨在氨水槽V2204内与原水配制成10%的氨水,经氨水给料泵P2204送至H2201,用于调节煤浆pH值7~8,设计用量4.5kg/h。
外来石灰石(水分≤0.5%)用工厂空气从散装车输送至石灰石粉料仓V2101,经圆盘给料机M2103(0~2t/h)、螺旋输送机A2102、A2103、A2104输送至磨煤机。
石灰石做为助熔剂,用于降低煤的灰熔点——软化温度(ST),但实际生产中习惯以流动温度(FT)做为灰熔点。
其加入量依据煤灰份(Aad)中CaO含量进行计算,使加入后的CaOwt%达到灰份总量的20~25%。
我厂设计选用煤种为补连塔煤和蒙古煤,蒙古煤灰熔点较高,需加入石灰石。
石灰石粉料仓和煤仓顶部各设一台单机袋式除尘器D2101,用于粉尘高空排放达标。
其入口气尘浓度为<200g/Nm3,出口气尘浓度为≤50mg/m3。
上述物料在磨煤机中进行湿法磨煤,出磨煤机的煤浆浓度约58~62%,粒度<0.076mm(200目)占40~50%。
经磨机溢流口3mm滤网过滤后,溢流至磨煤机出口槽V2203,经低压煤浆泵P2203(87712.0kg/h,40℃,1.2MPa)送至200C单元的煤浆槽V2301。
未通过滤网的大颗粒装车回收。
(二)200C
煤浆进入煤浆槽V2301短时贮存约7~8小时,后由煤浆给料泵P2301经三台电磁流量计、入炉切断阀XV2302送至工艺烧嘴Z2301的中间环隙(87712.0kg/h,50℃,12.0MPa)进入气化炉。
在第二台电磁流量计FE2302后设有返回线,做为开车线。
煤浆流量调节方式为转速调节。
煤浆槽内设搅拌器A2301以防止沉降。
来自新、老空分并网后的高压氧气(34496.0Nm3/h,30℃,10.7MPa,99.6vol%)送至气化,由FV2303控制总管氧量,经Y2301放空,氧总管分三路分别进入三套系统。
每套系统分两路进入烧嘴的外环隙和中心管(约10~25%),与煤浆在烧嘴出口进行雾化,工艺烧嘴为外混式。
气化反应在气化炉反应段(燃烧室)内8.7MPa、1316~1372℃的条件下瞬间完成,生成以CO+H2为主的工艺气,另有CO2、H2O和少量CH4、H2S、COS、Ar、N2等气体,其中有效气(CO+H2)含量占气化气干基总量的79.95%。
离开气化炉燃烧室的高温气体和熔渣经过激冷环及下降管进入气化炉下段的激冷室,被水淬冷后温度迅速降低,同时产生大量饱和蒸汽以供变换反应使用。
出气化炉的气体(295235.0kg/h,268.6℃,8.7MPa)经文丘里洗涤器J2302喷水润湿后进碳洗塔T2301,碳洗塔为导向固阀筛板塔(共4层)。
进塔气经P2401来的高压灰水(171553kg/h,160℃,9.5MPa)和高温变换冷凝液(71401.99kg/h,225℃,10.5MPa)洗涤冷却后,经碳洗塔顶部折流板式除沫器除去气体夹带的雾沫,后送至400#耐硫变换工序(234048.0kg/h,256.38℃,8.4Mpa)。
入变换工序的汽气比设计值为1.42。
在气化炉出口工艺气管线有一股高温变换冷凝液,用于工艺气管线碳黑集结堵塞时的临时冲洗水。
气化炉产生的黑水排入高压闪蒸器V2401进行处理(108514.0kg/h,268.0℃,8.7MPa),要求碳黑含量<2%。
此管线共有四股分支,其中两股分别至渣池V2310和澄清槽V2410,供系统开停车时使用。
开车后系统压力<0.5MPa时,水导入V2310,以防开车初期气化炉排水困难;0.5~1.5MPa时,导入开工冷却器E2303冷却后到V2410;>1.5MPa后,导入V2401。
另有一股经水封槽V2303溢流至V2310,供气化炉升温水线,其溢流堰高度要求比气化炉下降管口低200mm,以避免下降管口水封引起的炉口回火。
第四股为F2301A/B黑水联通管,在气化炉所对应的闪蒸系统停车时,黑水可临时并入另一套闪蒸系统,同时可视闪蒸系统能力做生产负荷调整,单台闪蒸系统设计能力为满负荷的70%。
洗涤塔中的洗涤水一少部分排至高压闪蒸器V2401(43536.54kg/h,258.06℃,8.4MPa),Cwt%<1.5。
剩余由激冷水泵P2305经过滤器S2301送至气化炉激冷环做为激冷水(260600kg/h,258.3℃,9.5MPa)。
另一部分由P2305出口循环回文丘里J2302使用(128355kg/h,258.3℃,9.5MPa)。
在激冷水调节阀FV2311后设一股来自P2401至气化炉的紧急高压灰水,以供激冷水流量故障引起的紧急情况下使用;另一股则至P2305入口,供系统停车后使用,以防系统泄压过程中P2305产生气蚀。
气化炉反应生成的液态熔渣,经激冷室冷却,和激冷室底部的破渣机Y2303破碎后,由锁斗程序控制,定时排入锁斗V2308中(32389.89kg/h,129.46℃,8.7MPa)。
锁斗系统工作过程为:
两级泄压、冲洗排渣、锁斗充压、循环集渣4个阶段。
正常集渣时间约28min,计时器可在5~45min间调节。
循环时间为预设集渣时间加上约2min,即30min。
若循环时间超时,将触发报警器。
锁斗系统主要工作原理为:
锁斗经一次泄压到中压闪蒸器V2402至≤3.6MPaG,经二次泄压到锁斗冲洗水罐V2309至≤0.17MPaG。
V2309内的水利用静压差,将锁斗中的灰渣冲入渣池V2310的渣水区(32389.89kg/h,48.03℃,100kPa)。
同时低压灰水泵P2406来的灰水,经E2302冷却后给V2309补水(38500kg/h,37.8℃,500kPa)。
排渣计时器(90s)时间到,先后关闭锁斗排渣阀及冲洗水阀,待锁斗重新充满后,由除氧水泵P2401(P2305)向锁斗冲压,至气化炉与锁斗压差PDT-2319≤0.18MPaG后,开锁斗集渣阀、集渣循环阀,关锁斗自循环阀,通过锁斗循环泵P2303形成气化炉与锁斗间的封闭循环,将炉渣带至锁斗中。
待集渣计时器时间到,继续下一循环的泄压排渣。
排入V2310的渣水经过5分钟沉降后,清水由渣池两侧溢流阀流至溢流区,由渣池泵P2304送至灰水系统的真空闪蒸器V2404(23135.64kg/h,48.03℃,500kPa)。
升温期间由预热水泵P2306送至F2301、T2301做预热水。
粗渣由捞渣机L2301捞出后装车外运(9254.25kg/h,48.03℃,100kPa,C~5%,水50%)。
烧嘴冷却水系统作用为保护烧嘴免受炉内高温环境的灼损。
由电厂来的脱盐水,经增压泵P8301增压送至烧嘴冷却水槽V2305。
后经烧嘴冷却水泵P2302加压到1.5MPa进入烧嘴冷却水换热器E2301,经循环冷却水冷却后(43℃),送至工艺烧嘴Z2301冷却水盘管进行冷却。
出盘管的水(49℃)经分离器V2306分离后,自流回V2305循环。
分离器V2306气相排放点设有CO分析仪(10ppm高报),通过其指示来判断烧嘴泄漏情况,必要时进行紧急停车处理。
事故烧嘴冷却水槽V2307贮水量约20m3,当烧嘴冷却水压力<1.1MPaG,启动备用泵;当压力<0.4MPaG,XV2326掉电打开,向烧嘴供水,若5分钟后压力不能回升至1.3MpaG,烧嘴冷却水系统联锁触发气化炉停车。
本套装置设有超高压氮气系统(设计13.2MPaG),主要作用为氧气氮封和管线吹扫,以保证开停车过程中的安全性。
由空分工序来液氮(350KPaG,-177℃),经液氮泵、水浴式蒸发器蒸发,送至超高氮储罐V2302(泵启停11.0~14.0MPaG),后分配至三套系统。
每套系统共分六个支线,分别为:
第一道氧手阀后——用于氧阀均压开阀,以防止压差过大、流速过快引发危险。
因氧手阀与FV2304间管线材质较FV2304后的低,要求严格控制氧气瞬时流速不能超过其碰撞流速的限定;
气化炉燃烧室导压管微量吹扫——防止碳黑积结堵塞取压管;
氧气上游切断阀XV2304与下游切断阀XV2305之间——用于开停车期间氧管氮封,阻断氧气泄漏;
氧入炉下游切断阀XV2305后——用于停车后氧主管吹扫;
氧中心管FV2305后——用于中心管吹扫;
煤浆入炉切断阀XV2302后——用于煤浆管线吹扫。
本装置采用柴油作为气化炉烘炉升温燃料,液氮洗尾气做为热备气体,液化石油气做为长明灯气体。
升温时,燃料经预热烧嘴Z2302喷入气化炉燃烧供热,由自吸式进气道风门控制进气量,在开车抽引器抽吸下,炉内形成微负压(-20KPaG)。
燃烧废气经气化炉激冷水冷却降温,通过开车抽引器J2301、抽引器消音器Y2302放空。
(三)200D
气化炉排出的黑水(108514.0kg/h,268.0℃,8.7MPa)和碳洗塔排出的黑水(43536.54kg/h,258.06℃,8.4MPa)经减压阀减压后至高压闪蒸器V2401,将黑水中溶解的H2O、CO2等气体闪蒸出来。
高压闪蒸汽(5357.868kg/h,241.71℃,3.5MPa)经变换冷凝液加热器E2405及高压闪蒸气冷却器E2406冷凝(5357.868kg/h,210℃,3.45MPa)。
同时变换冷凝液(16753.34kg/h,1.2MPa)由40℃升高至160℃后,送至中压闪蒸器V2402塔板上部,一是为了洗涤闪蒸过程携带的碳黑,二是为了除去变换冷凝液中的部分NH3(11.154kg/h)。
冷却后的高压闪蒸汽进入高压闪蒸分离器V2405进行分离,分离出的不凝汽(190.447kg/h,210℃,3.45MPa)含有少量CO、H2送至火炬,冷凝液(5167.421kg/h,210℃,3.45MPa)经减压进入除氧水槽V2409回收。
高压闪蒸器排出的黑水(146693kg/h,241.71℃,3.5MPa)经液位控制阀减压后到中压闪蒸器V2402(0.9MPa、175℃)进一步闪蒸。
产生的中压闪蒸汽(25690.15kg/h,175.07℃,0.9MPa)进入灰水加热器E2401,将高压灰水(171553kg/h,9.5MPa)由109.21℃预热到160℃,后高压灰水进入气化碳洗塔。
经过E2401冷却的中压闪蒸汽,再经中压闪蒸冷却器E2408冷却,进入中压闪蒸分离器V2406进行气液分离,产生的中压不凝汽(1390.451kg/h,165℃,0.85MPa)送至火炬,产生的冷凝液(24299.7kg/h,165℃,0.85MPa)送至V2409。
中压闪蒸器排出的黑水(137756kg/h,175.07℃,0.9MPa)进入低压闪蒸器V2403(160kPa,113.34℃)进一步闪蒸。
产生的低压闪蒸汽(18064.94kg/h,113.34℃,160kPa)一部分进入除氧水槽V2409做为除氧水气提汽(15064.94kg/h,113.34℃,160kPa);另一部分经过低压闪蒸气冷却器E2407冷却后进入灰水槽V2411回收(3000kg/h,60℃,160kPa)。
低压闪蒸器的浓缩黑水(119691kg/h,113.34℃,160kPa)进入真空闪蒸器V2404(18kPa,57.79℃)进一步闪蒸。
在真空泵P2402的抽吸下,产生的真空闪蒸汽(11614.23kg/h,57.79℃,18kPa)进入真空闪蒸冷却器E2402进行冷却后,进入真空闪蒸分离器V2407进行分离,顶部不凝汽(16.44kg/h,40.65℃,17kPa)由P2402抽出,经真空泵出口分离器V2408分离后,不凝汽放空(10.787kg/h,55℃,150kPa)。
V2408排出的液体(6505.657kg/h,55℃,150kPa)经过真空泵出口冷却器E2404冷却到40℃,返回到至V2407。
V2407排出的冷凝液(18103.44kg/h,40.65℃,17kPa)通过真空凝液泵P2403加压至0.5MPa,一部分送至真空泵作为工作液循环使用(6500kg/h,40.73℃,500kPa);另一部分送至除氧水槽2409上部经除氧后回收(11603.44kg/h,40.73℃,500kPa)。
真空系统压力由PV2418.1/2分程调节。
真空闪蒸器黑水(131222kg/h,57.79℃,18kPa)经澄清槽进料泵P2407,与P2404来的絮凝剂(90kg/h,1wt%)混合送至澄清槽V2410。
固体颗粒沉降时间约6h,最终由澄清槽粑料机A2401推向锥底渣槽,由澄清槽底料泵P2408送至真空带式过滤机M2401。
澄清了的水含固约50mg/l,由上部溢流管流至灰水槽V2411(122423kg/h,57.79℃,100kPa)。
于溢流槽上部加入一股P2405来的配置合格的分散剂(1wt%),将灰水中固体悬浮物均相分散,以减少输送中灰分的积结。
V2411中的灰水经低压灰水泵P2406部分送至除氧水槽V2409(53304.94kg/h,58.03℃,500kPa),部分送气化工段作为锁斗冲洗水(38500kg/h,58.03℃,500kPa)、锁斗泄压冲洗水、V2310补水等;另有少部分(33618.45kg/h,58.03℃,500kPa)经废水冷却器E2403冷却至40℃以下,送污水处理站进一步处理。
除氧水槽收集来自高压、中压、真空闪蒸分离器的冷凝液,低压灰水泵P2406来的灰水,以及补充的原水(65000kg/h,30℃,500kPa)。
其中高、中压闪蒸冷凝液进入V2409除氧段下部。
真空闪蒸冷凝液、原水、低压灰水则加入除氧段上部,因此部分水中含氧,需经气提将氧脱除,以减少对设备的氧化锈蚀。
脱除的气体由顶部放空(2887.148kg/h,109.21℃,140kPa)。
除氧槽压力正常由低压闪蒸汽调节,若汽量不够,视压力将入E2407汽量收回,仍不足后由管网低压蒸汽进行补充。
除氧器V2409中的水由除氧水泵P2401加压(171553kg/h,109.21℃,9.5MPa),一部分经过灰水加热器E2401回收热量至160℃,送至T2301A/B/C做为洗涤塔补水;另一部不经换热器,直接送至F2301的事故激冷水线、T2301开车水线,及锁斗冲压、锁渣阀冲洗线。
P2401入口加一股分散剂,原理同上。
分散剂溶液消耗总量为900kg/h(1wt%)。
澄清槽V2410底部灰浆含固浓度约15%(8798.957kg/h,57.79℃,140kPa)由澄清槽底料泵P2408送至真空带式过滤机M2401的滤布表面,水由滤布下面的真空腔吸出,真空腔内负压由水环式真空泵P2409提供。
滤布表面的细渣进入渣斗装车外运(1969.395kg/h,57.89℃,100kPa,C~25%,水40~50%)。
滤液自流至分离器,通过分离器的空气泄入阀的间歇真空释放,将滤液(6829.562kg/h,57.89℃,50kPa)排至滤液槽V2414,与滤液槽中补充的原水(26257.438kg/h,25℃,400kPa)一起由滤液泵P2410送至磨煤机循环使用(33087kg/h,32.21℃,500kPa)。
真空泵P2409的排出水,与滤布冲洗水分别自流至冲洗水槽V2415,由于冲洗水中含有少量细渣,所以由冲洗水泵P2415送至澄清槽重新进行沉降处理。
(四)200E
气化界区排放的废水,顺渣沟冲洗至200E沉渣池系统,共2套。
沉渣池系统分为沉淀池、集泥坑、过滤池和清水池。
渣沟渣水经闸板阀进入沉淀池进行灰渣沉淀,一部分水经池底部的真空吸水管F-01,由抽真空水泵J-02向喷射器J-04供水,利用负压将池底水吸出并排至真空脱水箱F-02,后溢流至清水池。
真空吸水管外层包裹玻璃纤维布,以过滤灰渣。
另一部分水经沉淀池顶部溢流至过滤池,经微孔陶瓷过滤板墙F-03进行过滤后,清水溢流至清水池,污泥则回流至集泥坑,由污泥泵J-03打回沉淀池。
沉淀池中的污泥由桥式抓斗起重机V-01捞出外运。
清水池中的水主要由冲渣泵J-01送至地沟冲洗水喷头,用于冲洗气化界内地沟;另一部分则进入水喷射器J-05,利用负压将泵组工作区内的废水吸出,送至过滤池。
清水池中多余的水经溢流管排
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