航天炉工艺及主要设备参数 - 图文(5)

2020-03-27 19:09

水/合成气混合物进入合成气洗涤塔(C-1701),沿下降管导入塔底部水浴内向上穿过水层时,大部分固体沉降到塔底部与合成气分离。上升的合成气离开液面在扩大的空间内速度变慢,完成气液分离,然后穿过4层塔盘,在这里,经过工艺冷凝液和锅炉水洗涤进一步除尘。离开塔盘的合成气,在塔顶部穿过旋流板除沫器,以离心力除去夹带于气体中的雾沫和固体,使合成气含尘量达到<1mg/m3要求。在洗涤塔的合成气出口,安装在线分析仪,对CO2和CH4等组分进行连续监测。正常操作时,合成气经管线去变换工段,在开车和停车时,合成气由放空管线去火火炬烧掉。

洗涤所需的工艺冷凝液,一部分为来自变换的冷凝液和锅炉给水,从塔盘上部加入,作为稳定流量的洗涤水,从而保证洗涤效果:另一部分为来自于汽提塔的工艺水,由洗涤塔给料泵(P-1806)加压经管线从塔盘下面补进洗涤塔,该工艺水的流量与合成气洗涤塔的液位相关联,用于控制合成气洗涤塔的液位和降低塔内黑水的固体含量。

从洗涤塔中抽取黑水,经激冷水泵(P-1703)加压,作为气化炉激冷水。从洗涤塔的锥形底部连续排放黑水去高压闪蒸罐(V-1803)进行处理,并控制该黑水的流量。

2.3.3、本单元主要发生的反应

A、气化炉内的反应

本单元主要是以干煤粉进料、纯氧和蒸汽为气化剂,经烧嘴进入气化炉内,在压力4.0MPaG、1500℃左右的温度下进行气化反应,生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。气化炉内进行的反应相当复杂,主要分为三步进行:

a) 煤的裂解和挥发份的燃烧

粉煤和纯氧进入高温气化炉后,煤粉受热速度极快,煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发,煤粉发生裂解并释放出挥发份,生成半焦和气体产物;裂解产物及易挥发分组分在高温、高氧浓度的条件下迅速完全燃烧,放出大量的反应热,维持气化反应的进行。该过程进行的相当短促。由于气化炉内的温度超过1000℃,因此在合成气中几乎不含焦油、酚类和高分子烃类。 b) 燃烧和气化反应

煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃烧反应,生成CO、CO2等气体,放出反应热;另一方面,煤焦油和水蒸汽、CO2等发生气化反应,生成CO、H2。 c) 还原反应

经过前两步反应后,气化炉中的氧气已基本消耗殆尽。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、CO2之间还原反应,生成CO和H2。

气化炉内进行的主要化学反应:

煤的部分氧化反应:CmHnSr+m/2O2→mCO+(n/2-r)H2O+rH2S+Q 煤的燃烧反应:CmHnSr+(m+n/4-r/2)O2→(m-r)CO+nH2O+rCOS+Q 煤的裂解反应:CmHnSr→(n/4-r/2)CH4+(m-n/4-r/2)C+rH2S-Q CO2还原反应: C+O2→2CO-Q 碳的完全燃烧反应:C+O2→CO2+Q 非均相水煤气反应:C+H2O→H2+CO+Q 甲烷转化反应:CH4+H2O→3H2+CO-Q 逆变换反应:H2+CO2→H2+CO+Q

同时还可能发生以下副反应:

COS+H2O→H2S+CO2 C+O2+H2→HCOOH N2+3H2→2NH3 N2+H2+2C→2HCN B、气化炉内的流动过程

根据HT-L气化炉内的流场特性,气化炉内流动特性属于受限制的射流反应,按流动过程可将气化炉燃烧室分为三个区域,即射流区、回流区和旋流区。 a) 射流区的反应

粉煤和氧气刚进入气化炉内时,氧气浓度相当高,随着燃烧和气化反应的进行,氧浓度逐渐降低直至完全消耗。因此,该区域内进行的反应可分为两类型:一类是有氧反应,主要进行的煤的部分氧化反应、煤的燃烧反应及碳的完全燃烧反应。这些反应成为一次反应:另一类是无氧反应,主要进行的是CO2还原反应、非均相水煤气反应、甲烷转化反应及逆转换反应等,这些反应成为二次反应。射流区主要部分在气化炉的中上部。 b) 旋流区的反应

进入旋流区的介质为来自一次反应区的燃烧产物及甲烷、残碳及水蒸汽等,在旋流区继续进行射流区的二次反应。旋流区主要部分在气化炉的中下部。 c) 回流区反应

由于射流作用,在烧嘴附近形成相对低压区,造成大量的高温气体被卷吸回流,形成一个回流区。其介质主要是从射流区卷吸来的燃烧产物、残碳、水蒸汽及少量氧气,因而取反应包括一次反应和二次反应。形成一次反应和二次反应的共存区。由于回流区的存在,造成了气化炉物料的停留时间不一样,也就是说在气化炉内存在返混现象。回流区主要部分在气化炉的顶部。

2.3.4、工艺指标

位号 17TIA-X008A 17TIA-X008B 17TIA-X009A 17TIA-X009B 17TIA-X010A 17TIA-X010B 17TIA-X011A 17TIA-X011B 17TIA-X011C 17TIA-X022 用途 气化炉盘管外壁温度指示 气化炉盘管外壁温度指示 气化炉盘管外壁温度指示 气化炉盘管外壁温度指示 气化炉盘管外壁温度指示 气化炉盘管外壁温度指示 气化炉合成气出口温度指示报警 气化炉合成气出口温度指示报警 气化炉合成气出口温度指示报警 渣锁斗冲洗水冷却器灰水出口温度指示报警 单位 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ <200 <200 <200 <200 <200 <200 正常值 180-230 180-230 180-230 30-70 17TIA-X023A 17TIA-X023B 17TIA-X024A 17TIA-X024B 17TIA-X024C 17TIRA-X025A 17TIRA-X025B 17TIRA-X026A 火焰观测孔外壁温度指示报警 火焰观测孔外壁温度指示报警 出烧嘴冷却水温度指示报警 出烧嘴冷却水温度指示报警 出烧嘴冷却水温度指示报警 气化炉炉膛温度指示报警 气化炉炉膛温度指示报警 气化炉炉膛温度指示报警 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 40-100 40-100 100-180 100-180 100-180 <1000 <1000 <1000

17TIRA-X026B 17TIRA-X027A 17TIRA-X027B 17TIA-X053A 17TIA-X053B 17TIA-X053C 17TIA-0029G 17TIA-0029E 17TIA-0029F 17TIA-X010/X039 17TISA-X109 17TIA-X110 17TISA-X111 17PIA-X008 17PISZ-X008A 17PISZ-X008B 17PRCSA-X013 17PIZA-X069 17PISA-X031 17PISA-X033/X034 17PICSA-X040 17PA-X068 气化炉炉膛温度指示报警 气化炉炉膛温度指示报警 气化炉炉膛温度指示报警 气化炉环形空间温度指示报警 气化炉环形空间温度指示报警 气化炉环形空间温度指示报警 气化炉环形空间温度指示报警 气化炉环形空间温度指示报警 气化炉环形空间温度指示报警 气化炉上锥段温度指示报警 去烧嘴中压过热蒸汽温度指示联锁报警 蒸汽/氧气混合气温度指示报警 蒸汽/氧气混合气温度指示联锁报警 氧气预热器出口压力指示(三选二) 氧气预热器出口压力指示 氧气预热器出口压力指示 洗涤塔出口合成气压力调节联锁报警 点火氧气压力指示联锁报警 开工氧气压力指示联锁报警 开工燃料气压力指示联锁报警 中压汽包压力指示报警调节(三选二) 气化炉压力报警 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ MPaG MPaG MPaG MPaG MPaG MPaG MPaG MPaG MPaG <1000 <1000 <1000 <350 <350 <350 <350 <350 <350 <600 >350 190-210 190-210 4.9-5.1 4.9-5.1 4.9-5.1 3.0-3.7 2.0-2.5 2.3 3.5-5.0 ≤5.3 ≤4.0


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