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制浆、气化、净化、灰水处理操作,煤气化技术200问带你全掌握

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  • 新闻

制浆、气化、净化、灰水处理操作,煤气化技术200问带你全掌握

  煤气化的三种典型气化工艺中,气流床工艺算是应用最广泛的了。通过将煤制成粉煤或煤浆,由特殊的碰嘴喷入炉内进行瞬间气化,进而经过净化等过程到最终生成下一阶段需要的物质。

水煤浆气化工艺图

  水煤浆制浆、气化、净化、灰水处理等实际操作环节中,我们将常见的疑问进行了汇总整理,希望对大家的实际工作有帮助。

 

制浆部分操作问答

  影响煤浆浓度的主要因素有哪些?

  答:影响煤浆浓度的因素有:

  (1) 、煤质

  (2) 、粒度分布,煤粒度越小,浓度越高

  (3) 、添加剂。

  添加剂的有效成分是什么?起什么作用?添加量的多少由什么来决定?
  答:添加剂的有效成份为造纸废浆里的羧甲基纤维素、乙基纤维素等以及木质素磺酸钠、水玻璃、腐植酸钠等四种物质或以上物质组配混合使用。

  添加剂的作用是改善水煤浆的流动性和稳定性,做为表面活性剂有三个作用:

  (1) 使煤粒湿润便于水煤结合。

  (2) 使较大的胶凝状煤粒分散。

  (3) 提供阳离子做为水化膜的平衡离子,起电解作用。 

  添加剂具有分散作用,它可调节煤粒表面的亲水性能及荷电量,降低煤粒表面的水化膜和粒子间的作用力,使固定在煤粒表面的水逸出。  

  添加剂的添加量可根据煤的特性及内在水分的多少和煤浆浓度的要求来决定。  

  影响煤浆浓度的主要因素过高或过低有什么影响?

  答:影响煤浆浓度的主要因素有:

  (1) 、煤中内的水分含量——煤中内在水分含量高,则煤浆浓度低,否则相反。

  (2) 、粒度分布——煤浆粗粒含量愈大,则煤浆浓度愈大,否则相反。

  (3) 、添加剂——加入适量的添加剂可以提高煤浆浓度,改善煤浆的性能。

  而煤浆浓度过低时,有利于煤浆的输送和贮存、但进入气化炉的有效成分即煤量减少,发热量降低,水分增多,水汽化需要吸收大量的热量,使气化效率降低,所以,煤浆浓度的选择必须满足生产的全面需要。

  什么叫粘度?合格煤浆的粘度应控制在什么范围内?
  答:粘度是表示流体流动时所引起的内摩擦大小的物理量,它表示流体输送时的难易程度,合格煤浆的粘度应控制在350~1000厘泊。

  煤斗设置氮气的作用是什么?石灰贮斗中加仪表空气(IA)的作用是什么?
  答:煤斗通氮气的作用是在煤着火时消防用。石灰贮斗中加IA的作用是石灰架桥时用其冲击力破坏架桥使石灰能畅流。

  煤浆管线设置冲洗水阀的作用是什么?
  答:设置的目的是在气化炉投料后冲洗留在管道内的煤浆,防止沉淀分层,下次开车时堵塞管道阀门。

  为什么要将水煤浆PH值调节成碱性?
  答:一般要求水煤浆的PH值在7~9之间,制备的时候加入40%的氢氧化钠溶液,来调节整套装置整个水系的PH值大小。

  氨水很少用,因其易挥发不稳定,很少用;将水煤浆PH值调节成碱性有两方面的原因:

  A. PH值小于7则水煤浆呈酸性,会对设备及管线造成腐蚀,但PH值过大,系统管道容易结垢。

  B. 加碱起到辅助调节煤浆粘度的作用,主要是制浆时需要添加添加剂,而添加剂需要在一定的PH值才能发挥作用。

  煤浆浓度高的原因以及处理方法?
答:原因:A、给煤量变大;B、给水量变小;C、煤或水计量不准。
处理方法:A、减少给煤量;B、增加给水量;C、通知仪表查原因、校表。

  添加剂的作用有哪几点?

  答:作用有以下几点:

  ①使煤粒湿润有利于煤水混合;

  ②使较大的胶凝状煤粒分散;

  ③提高阳离子作为水化膜的平衡离子;其综合作用是起分散作用,可调节煤粒表面的亲水性及荷电量,降低煤粒表面的水化膜和粒子间的作用力,从而提高煤浆的流动性和稳定性。

  一般控制的煤浆粘度指标是多少?过高或过低有什么危害?
  答:目前控制的粘度指标为900~1500CP,粘度过高时煤浆不易流动,不易输送;粘度过低时煤浆稳定性差,容易沉淀。

 

气化操作技术问答

  

  气化炉内温度的高低有何影响?

  答:气化炉炉内温度是气化炉运行最重要的参数之一,它反映了料浆在气化炉内化学反应的状况。

  当炉内温度较高,高于用于气化的原料的灰熔点50~80℃时,碳转化率高,渣的流动性好,气化炉运行顺利,但粗合成气中的CO2 含量增加,有效成分降低,加快耐火砖融蚀,降低了气化炉的安全性。

  当炉内温度较低,接近用于气化原料的灰熔点时,碳转化率低,渣的流动性变差,排渣可能受阻,气化炉运行会出现问题,此时粗合成气中的CO2 含量降低,有效成分相对增加,而耐火砖融蚀速度降低,气化炉的安全性好。

  总之,气化炉内温度的高低影响以下因素:

  ① 气化炉的碳转化率,决定合成气气体成分的组成;

  ② 气化炉运行工况;

  ③ 气化炉寿命;

  ④ 气化炉安全。

  因此,应尽一切可能测量炉内温度,炉内温度测量分直接测量和间接测量两种,直接测量又有升温阶段温度测量和运行阶段温度测量。应尽量采用直接测量法测量气化炉内温度,尤其新装置、新原料、开车阶段必须直接测量炉内温度。用于指导气化炉工艺操作。

  工艺烧嘴氧气内管端部回火判断及有关处理
  答:工艺烧嘴端部回火可通过几种途径判断工艺烧嘴端部是否发生了故障。气化炉停运后对工艺烧嘴进行的外观检查,一般可以发现气化炉运行期间工艺烧嘴是否发生过回火。

  判断烧嘴是否在气化炉运行期间发生了回火的依据包括:

  1)烧嘴冷却水系统回水(出烧嘴冷却水盘管)温度升高。

  2)粗合成气品质不好。

  3)气化炉炉温上下波动。

  4)系统灰渣生成量高或粗合成气中甲烷含量高。

  5)烧嘴压降变化。

  处理工艺烧嘴发生回火的可行方法包括:

  1)加入蒸汽或氮气等温度缓和剂,冷却烧嘴端部回火部位。

  2)选用GH188耐热钴合金。这类钴合金在高温条件下,其强度比镍合金的强度高。

  3)确保烧嘴端部部件对中正确,配合紧密,不会产生径向运动,烧嘴端部部件的相对移动会导致烧嘴燃烧不好。

  4)保持烧嘴在设计流速条件下运行,低流速情况下会造成火焰靠近烧嘴,而高流速情况下会造成烧嘴过热。

  5)一旦气化炉停车,应对烧嘴氧气流道及料浆流道进行相应吹扫置换。可能的话,气化炉卸压期间,应对烧嘴进行连续吹扫置换,直到准备拆卸工艺烧嘴。这样可稀释可能漏入烧嘴的氧气,同时保持烧嘴端部处在冷却条件下,不受高温粗合成气的作用。

  6)检查氧气管线上的截止阀,确认无泄漏。氧气截止阀泄漏会造成烧嘴端部局部燃烧。

  7)装置投料建立料浆及氧量前,要先往氧气侧通入温度缓和剂,再往料浆侧通入温度缓和剂。

  水煤浆加压气化带水的原因有哪些?
  答:1、系统的压力或者负荷增加时气流速度大带水或冷却水膜状沸腾产生过饱和蒸汽

  2、后系统的压力突然降低

  3、激冷室液位高而且温度也高多放黑水同时多加激冷水

  4、激冷室里面的下降管损坏

  5、可能是合成气管线有点堵,使得有点憋气

  6、操作温度太高降低温度和灰熔点

  7、洗涤塔出口工艺气温度过高,塔盘冷凝液加的太多也会带水

  8、布板分离时夹带的水不能有效分离开,也会使水随气流带出。

  气化炉耐火材料的分布种类及所在位置?

  答:a、向火面耐火材料:直接受气化反应生成的粗合成气及熔渣作用的高铬耐火材料。

  b、绝热层耐火砖:紧靠向火面耐火材料外侧设置。

  c、保温层耐火衬里:紧靠绝热层耐火砖或向火面耐火材料外侧设置,用以降低气化炉壳体温度的耐火材料。

  d、烧嘴接入口:气化炉反应室顶部安装烧嘴的部位。

  e、耐火衬里拱顶部:气化炉反应室上部位于耐火材料直筒部与烧嘴安装口之间的部位。

  f、耐火衬里直筒部:沿气化炉反应室直筒部设置的耐火材料。

  g、 耐火衬里锥底部:气化炉反应室底部流道缩小的部位,此处形成粗合成气流。

h、耐火衬里下炉口部:位于气化炉反应室耐火衬里下锥底与粗合成气激冷室之间的部位。

  气化炉运转的主要经济指标有哪些?
  答:主要经济指标有:

  (1)产气率;

  (2)碳转化率;

  (3)氢转化率 ;

  (4)有效气产率;

  (5)煤耗、氧耗。

  影响水煤浆气化的因素有哪些
  答:影响水煤浆气化的因素有:

  (1)煤质;

  (2)水煤浆浓度;

  (3)氧碳比;

  (4)反应温度;

  (5)气化压力;

  (6)助熔剂。

  气化操作温度选择的原则是什么?
  答:操作原则是在保证液态排渣的前提下,尽量选择较低的操作温度。

  气化开车的主要步骤是什么?
  答:步骤顺序如下:

  (1)安全系统调试合格;

  (2)现场阀位确认正确;

  (3)大循环正常;

  (4)安全系统复位;

  (5)换工艺烧嘴;

  (6)倒大“8”字盲板;

  (7)LN吹除;

  (8)建煤浆循环;

  (9)建氧气开工流量;

  (10)建立气化炉、洗涤塔液位;

  (11)现场最终确认;

  (12)投料;

(13)、升压查漏;

  气化炉的作用是什么?
  答:气化炉是气化装置的关键设备,氧气和水煤浆经工艺烧嘴在燃烧室内迅速雾化并发生部分氧化反应,放出大量热,生成以CO+H2为主要成份的煤气,再经水激冷降温和初步除尘后,煤气与气化的水蒸汽一起离开气化炉激冷室。

  工艺烧嘴的结构是怎样的?
  答:工艺烧嘴为外混式三流道结构,氧气走中心管和外环隙,在烧嘴头部设有冷却盘管,前端有水夹套,以保护烧嘴在高温环境不被烧坏。

  工艺烧嘴损坏的原因有哪些?
  答:工艺烧嘴一般可使用1.5—2个月,更换时头部切下来进行堆焊处理。

  它损坏的主要原因有:

  (1)在具有一定速度煤固体颗粒的冲刷下,喷口产生磨损。

  (2)气化炉内的回流形成烧蚀。

  火炬主要由哪些部分组成?
  答:火炬主要由火炬头、氮封罐、筒体、火炬框架、水封罐以及点火装置组成。

 

净化过程操作问答

 

 

  变换触媒硫化结束的标志是什么?
  答:标志是出口气体中硫化物浓度升高。

  变换催化剂反硫化现象、原因及处理办法?
  答:现象:催化剂活性降低,变换气出口硫含量高于进口合成气中硫含量,催化剂出现放硫现象。

  原因:

  ① 床层温度超温太高。

  ② 水气比过大。

  ③ 合成气中H2S含量过低。

  处理:

  ① 控制较低的床层温度。

  ② 气化控制较低的水气比。

  ③ 合成气中控制适量的H2S浓度,一般根据操作经验,以不低于1000ppm为宜。

  发生变换炉床层阻力增大情况
  答:现象:变换炉床层阻力增大使入炉合成气量减小,设备生产能力降低。

  原因:

  ① 由于合成气中带水,使触媒粉化。

  ② 由于合成气中含灰量过大,使触媒结皮。

  ③ 由于变换炉内触媒生产周期过长,触媒破碎或底部集气器堵塞。

  发生变换炉床层温度上升
  答:原因: ① 合成气中氧或CO含量突然增高。

  ② 合成气符合降低,空速降低。

  ③ 水气比突然降低。

  处理:

  ① 气化注意调节合成气成分。

  ②开大原料气预热器副线,若炉温仍然上涨,关小入原料气预热器的合成气手动阀。

  ③ 提高水气比调整到指标范围内。

  变换炉床层温度提不起来
  答:原因:

  ① 合成气水气比过大。

  ② 合成气带水。

  ③ 触媒使用时间过长,已经衰老。

  处理:

  ① 气化降低水气比。

  ② 检查气化洗涤塔是否带水。

  ③ 若触媒已超过使用周期,将触媒温度控制在高限,若温度仍旧提不起来,出口CO难以控制,则需要更换触媒。

  变换催化剂为何要分段装填?
  答:变换催化剂分段装填:

  一方面为了避免气体偏流,防止气体走短路,造成炉温难于控制;

  另一方面是为了使气体充分与催化剂充分接触均衡反应。

  CO变换工序的生产任务是什么?
  答:(1)改变合成气组份、

 (2)回收利用反应余热;

 (3)回收工艺冷凝液,送往气化洗涤塔作为洗涤水和送至高压闪蒸罐、除氧器进行处理回收利用。

  合成气过氧
  答:现象:

  变换炉床层温度全面上升。

  危害:

  因合成气中含有氧会使整个触媒层温度飞升,同时氧气同杂质及硫化氢反应,生成硫酸盐物质,会对后继设备、管道发生腐蚀。

  处理:

  一旦发现变换炉床层温度飞升,系统立即紧急停车,并适当打开放空,降低系统压力。

  副产蒸汽带水
  答:现象:

  废锅温度高限报警,废锅顶部安全阀可能冒水,蒸汽外管可能有水击声音。

  危害:

  ① 降低了自产蒸汽的品质,因废锅水中的钙离子、氯离子、镁离子等离子都会进入蒸汽系统。

  ② 外管的水击,可能导致外管及阀门的循环。

  ③ 0.5MPa蒸汽带水时,影响如变换炉温度。

  处理方法:中控通知现场立即打开排污阀,降低温度至正常。

  变换触媒硫化前为什么要先加热?快速升温会造成什么结果?
  答:触媒硫化前先加热主要是防止蒸汽冷凝,造成触媒粉化,床层带水,破坏触媒物理性能。

  快速升温会造成触媒受热不均匀,触媒颗粒内外温差过大,使触媒粉化,床层阻力增加,若超温就会烧结触媒,破坏其物化特性,永久失去活性,影响正常生产。

 

灰水处理操作问答

 

  黑水和灰水是一个概念吗?黑水处理和闪蒸在概念上是什么关系?
  黑水,表面理解就是黑色的水,实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水;

  灰水,表面理解就是灰色的水,实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水经闪蒸处理沉淀澄清去渣后水;

  换句话说,一闪蒸为分界线,线前为黑水,线后为灰水。

  以德士古工艺而言,黑水是从气化炉里排出至闪蒸系统,然后进入沉降槽,经初步分离后,一部分灰浆去压滤机,余下的带灰水进入灰水槽便是灰水,这部分灰水与来自变换的冷凝液混合后,进除氧器,再与来自闪蒸罐的水混合后,进入洗涤塔.在TAXECO气化中,闪蒸、沉降除灰后的水就可以称作灰水。

  什么是软水?
  即软化水。是指除去Ca2+、Mg2+离子的水,要求水质硬度≤0.02 mmol/t。

  什么是脱盐水?
  脱盐水即指用离子交换法除去水中阴、阳离子的水。

  指标为:导电率≤10 s/cm SiO2≤100 g/t

来源:化工707