加压气化工艺仿真操作手册.docx
加压气化工艺仿真操作手册仿真培训系统软件说明书仿真培训系统操作说明书JfHSES北京东方仿真软件技术有限公司2011年12月目录I第一章工艺概述11.1 煤化工技术简介11.1.1 煤的性质简述11.1.2 煤化工简介11.1.3 煤气化概述21.2 力Il压气化工艺21.2.1 加压气化简述21.2.2 加压气化的影响因素41.2.3 加压气化工艺流程51.3 工艺仿真范围6第章设备概述72.1 设备一览表72.2 设备简介82.2.5 J/却(B()()6)102.2.6 废热锅炉(W-001)102.2.7 火山巨(B-008)102.3.1 3现场开关阀13第二章自控及仪表16四章194.2.5 煤锁气系统投用224.2.6 暖管及蒸汽吹扫234.2.7 气化炉加煤234.2.10空气点火244212提IE254.2.14初自动26第五章停车操作275.1 JE常275.1.4 停煤锁灰锁285.1.5 停气化疗!J285.1.6 气化炉泻压285.1.7 料F残料295.1.8 蒸¥（吹扫305.1.9 却F污305.2 事故停车305.2.4 停气化齐IJ305.2.5 摘除联锁315.2.6 气化炉泻压315.2.7 停气化炉炉篦325.2.8 停煤锁灰锁325.2.9 排残料325.2.10 排污325.3 紧急停车335.3.4 急停335.3.5 气化炉泻压335.3.6 停气化炉炉篦345.3.7 停煤锁灰锁345.3.8 煤仓停止进煤34第六章事故处理366.1 氧气管网故障366.2 蒸汽管网故障366.3 PlOAoo4A366.4 LV10A006阀卡376.5 LV10A033被堵37第七章顺控及联锁387.1 煤锁387.1.1 半自动操作387.1.2 全自动操作407.1.3 407.2 灰锁407.2.1 半自动操作417.2.2 全自动操作427.2.3 现场手动操作437.2.4 操纵室手动437.3 废热锅炉底部的冲洗操作437.3.1 LV10A033被堵或者集水槽至LV10A033间的管线被堵437.3.2 LVlOAO33至UVloAO38及其下列的管线被堵437.3.3 LVlOAO33旁路管线被堵447.3.4 集水槽底部或者VD10A039被堵447.4 联锁447.4.1 联锁说明447.4.2 联锁阀门动作表447.5 炉算操作45第八章仿真DCS画面46第一章工艺概述1.1 煤化工技术简介1.1.1 煤的性质简述煤是由远古植物残骸没入水中通过生物化学作用，被地层覆盖并通过物理化学与化学作用而形成的有机生物岩。煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件的差异造成了煤种类的多样性与煤基本性质的复杂性。由高等植物通过成煤过程的复杂的生化与地质变化所形成的腐植煤是煤中蕴藏量最大、最重要的煤。根据煤化程度的不一致，腐植煤可区分为泥炭、褐煤、烟煤与无烟煤四大类。由于煤的生成年代、产地及生成植物的不一致，因此其构成相当复杂，很难用一个统一的分子式来表达。煤的构成以有机质为主体，煤的用途要紧由煤中有机质的性质所决定。煤质的基本分析有工业分析、元素分析与煤的发热量。煤的工业分析包含水份、灰份、挥发份与固定碳等项。元素分析包含碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯等项。气化过程的条件要紧决定于气化炉的构造与原料煤的理化性质，对原料性质的要求包含原料中水份、灰份、挥发份、固定碳、硫份及原料的粒度、反应性、机械强度、热稳固性、粘结性、煤灰的熔融性（灰熔点）与成渣性能。碎煤加压气化过程是一个在高温与高压下进行的复杂多相的物理化学反应过程，要紧是煤中的碳与气化剂、氧与水蒸汽等之间的反应。反应生成物煤气的构成决定于原料性质、气化剂的种类及制气过程的条件，作为人工天然气（SNG）原料气的煤气有效构成要紧是氢、一氧化碳与甲烷。1.1.2 煤化工简介煤化学工业是以煤为原料，通过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料与化学品以实现煤综合利用的工业，简称煤化工。煤化工包含炼焦化学工业、煤气化工业、煤制石油工业、煤制化学品工业与煤加工制品工业等。具体来说，就是生产氢、氨、醇、油、燃气五大产品为基础的重化工产业，然后进一步生产成千上万个化工产品，使用到国民经济的各个领域。从煤的加工过程分，要紧包含：干储（含炼焦与低温干储），气化，液化与合成化学品等。煤化工利用生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，同时至今仍然是化学工业的重要构成部分。煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各类气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平与环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。煤直接液化，即煤高压加氢液化，能够生产人造石油与化学产品。在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。因此，煤化工是我国进展经济的支柱之一。1.13煤气化概述煤气化技术是煤化工产业进展很重要的单元技术，煤气化技术不仅是煤炭间接液化过程中制取合成气的先导技术，也是煤炭直接液化过程中制取氢气的要紧途径。煤炭通过气化、煤气除尘、脱硫、脱碳、CO变换等环节，能够得到不一致C/H比的合成气。煤气化技术已广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业与城市煤气等领域。煤气化是一个热化学的过程，是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中的有机质与气化剂(水蒸气、空气、氧气、氢气等)发生一系列的化学反应，将固体煤转化为以CO、H2、CE等可燃气体为要紧成分的生产过程。煤炭气化时，务必具备三个条件，即气化炉、气化剂、热量供给，三者缺一不可。不一致的气化工艺对原料的性质要求不一致，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。气化用煤的性质要紧包含煤的反应性、黏结性、煤灰熔融性、结渣性、热稳固性、机械强度、粒度构成与水分、灰分与硫分含量等。煤炭气化技术具有悠久的历史，目前正在应用与开发的煤气化炉有许多类型，气化方法的分类也有多种方法，要紧可按压力、气化剂、气化过程、供热方式等分类。煤气化技术虽有很多种不一致的分类方法,但通常常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或者称之按照反应器形式分类。气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本与效率，使用高效、低耗、无污染的煤气化工艺是进展煤化工的重要前提，其中反应器便是工艺的核心，能够说气化工艺的进展是随着反应器的进展而进展的，为了提高煤气化的气化率与气化炉气化强度，改善环境，新一代煤气化技术的开发总的方向，气化压力由常压向中高压(8.5MPa)进展；气化温度向高温(15001600°C)进展；气化原料向多样化进展；固态排渣向液态排渣进展。1.2加压气化工艺1.2.1 加压气化简述碎煤加压气化炉是一种自热式、逆流、移动床、加压、固态排渣、圆筒形的、双层夹套式容器结构的气化炉，内外壳由钢板制成。要紧由炉体、加煤装置、出灰装置、炉篦、布煤装置，气化剂入口与煤气出口等部分构成。煤的气化过程是一个复杂多相物理化学反应过程。要紧是煤中的碳与气化剂，气化剂与生成物，生成物与生成物及碳与生成物之间的反应。煤气的成分决定于原料种类，气化剂种类及制气过程的条件。制气过程的条件要紧决定于气化炉的构造与原料煤的物理化学性质。其中煤的灰熔点与粘结性是气化用煤的重要指标。提高压力的气化方法能够大幅度提高气化炉的生产能力，并能改善煤气的质量。本装置使用的移动床加压气化是碎煤加压逆流接触、连续气化、固态排渣工艺过程。碎煤加压气化是移动床逆流工艺过程，在炉的纵剖面上可分为五个区：灰床、燃烧层、气化层、干储层、干燥与预热层。（一）灰床：4.53MPa、435的过热蒸汽与夹套自产蒸汽与4.65MPa、Il（Te的氧气混合后，约350进入气化炉炉篦，经灰床分布、与灰渣换热，灰渣由约IoOO1100°C被冷却450左右，排入灰锁。气化剂被加热后上升到燃烧层。（二）燃烧层在燃烧层进行下列要紧反应：a、C+O2=CO2+4.18×97KJmolb、C+l2O2=CO+4.18×29.4KJ/mol在燃烧层、煤与O2的反应，a是操纵反应。上述两反应放出大量的热，上升的气化剂被加热到约800IOOOC,下降的灰的温度接近IOOOoCo（三）气化层来自燃烧区的上升气体要紧含有CO2与水蒸汽，在气化区约850的平均温度下进行下列反应：c、C+H2O=CO÷H2-4.18×28.3KJmold、C+2H2O=CO2+2H2-4.18×18.5KJmole、CO+H2O=CO2+H2+4.18×9.80KJmolf、C+CO2=CO-4.18×38.3KJmolg、C÷H2=4+H2+4.18×20.9KJmolh、CO+3H2=4+H2O+4.18×49.3KJmol气化区的操纵反应是c,甲烷化反应g与反应f对离开气化区的煤气构成影响较小。反应d、e、h对煤气构成的影响更小，关于活性差的煤，其影响可忽略不计。（四）干储层在干馈层，煤被上升煤气加热在300600°C时，煤开始软化，焦油与少量的H2、CO2、CO、H2S>NH3从煤气中分解出来。350550C4与C2+以上的烧类从煤中逸出，在干僧层,酚、毗咤、蔡等有机物也形成并分解出来。干储过程是吸热过程，热量来自燃烧层。（五）干燥与预热层由煤锁加入到气化炉的煤在干燥与预热层被干燥并加热至约300°Co如今煤的表面水分与吸附水被蒸发。1.2.2 加压气化的影响因素加压气化中，影响气化的因素有原料的物理化学性质，气化炉结构及炉内操作条件。操作条件对气化过程的要紧影响因素为气化压力、气化温度及汽氧比。（一）气化压力压力对煤气构成的影响:甲烷与C02含量随压力提高而增加，CO与H2含量随压力提高而减少。压力对煤气产率的影响:随着压力升高，煤气产率下降。压力对气化炉生产能力的影响:在相同温度下提高气化压力生产能力提高。压力对氧气与蒸汽消耗量的影响：随压力升高，氧气消耗量下降而蒸汽耗量增加。（二）气化温度气化温度要紧决定于燃烧区温度，而燃烧区温度的确定，取决于煤的灰熔点。加入的水蒸汽，小部分参加气化反应，大部分作为热载体来调节温度，灰熔点高，可减少水蒸汽用量,从而减少煤气水的处理量。燃烧区温度要紧通过观察灰的粒度与含碳量来调节汽氧比（H2O/O2）已达到最佳操纵。气化温度对煤气构成影响很大，随气化温度的升高，出与CO含量升高，Co2与CE含量降低。气化温度的选择还与煤种与气化压力密切有关。气化变质程度深的煤应有较高的反应温度。关于固态排渣气化方式，气化温度的选择往往取决于灰熔点温度，气化温度务必低于灰熔点温度。（三）汽/氧比关于加压气化，汽氧比是一个重要的操作参数，在气化过程中煤气构成，随着汽氧比的变化而变化，同一煤种，汽氧比有一个变动范围。改变汽氧比即可调整操纵气化过程的温度,在固态排渣炉中，首先保证燃烧过程灰不熔融成渣，同时保证气化反应在尽可能高的温度下进行。1.2.3 加压气化工艺流程在碎煤加压气化炉中，煤与气化剂在4.1MPa压力下，逆流接触进行气化反应。碎煤加压气化装置包含带内件(波斯曼套筒、炉篦)的加压气化炉(10(A-H)COOK11(A-H)-COOD与供煤的煤锁、排灰的灰锁，它们直接附置在炉体上。此工艺包含10、
