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1、PKM加压气化培训手册中煤龙化化工公司人力资源部编制二0一二年八月企业文化圣火精神：工作上求实 业务上求精标准上求高 管理上求严讲科学严谨 讲团队协作讲拼搏奉献 讲发展创新参加PKM加压气化培训手册丛书审核领导： 高鹏飞参加手册起草人员： 施宝春、郎晓东引言：煤炭是我国的主要能源，也是重要的化工原料。我国煤炭产量近七亿吨，约占总能耗的70%。煤炭是一种固态物质，储运和使用既不方便，燃烧和反应也难完全，而且又污染了环境，加强煤炭转化为煤气或合成原料气等洁净的二次能源，减少或改变煤直接燃烧的状况，不仅可以大大提高其利用效率和燃烧效能，而且可以根本改善环境条件，减少了乃至消灭污染。PKM加压气化培训
2、手册丛书总结二十年PKM加压气化炉运行经验，并与其他气化方法对比，简单介绍了工艺原理、工艺流程，设备构造并列举大量案例分析、实训题目等，其中案例分析着重列举了二十年所发生的各类生产运行中的事故，对发生的原因、吸取的经验教训和事后的防范措施做了较详实的介绍，对从事煤化工的同行来说是一本难得的经验之书、借鉴之书。编著此书，我们是初次尝试，限于水平，错误与不当之处，在所难免，恳请读者指正。请更换措辞方式1、注意调整引言部分措辞方法、语言结构与逻辑顺序，叙述中心要一致。2、本书正文部分文字内容较多，应适当添加图片或流程图，如图片选材有困难，请在图片添加处添加如下形状，并标明添加内容。加压气化图3、更改
3、添加部分只供编者做形式参考，具体内容请编者根据全书内容，自行编辑。目 录第一章 煤炭加压气化理论基础6一、煤炭加压气化简介7二、鲁奇碎煤加压气化的发展10三、加压气化反应的物理化学基础13四、加压气化过程及反应17五、煤的性质对加压气化的影响19六、生产操作条件的影响28案例分析33分享与讨论（作业）：35相关链接36本章小结：37第二章 PKM加压气化38一、造气分厂PKM加压气化装置39二、PKM加压气化39三、PKM加压气化参数控制48案例分析52分享与讨论（作业）：53相关链接55本章小结：55第三章 PKM加压气化炉的构造及附属设备56一、煤锁57二、气化炉59三、排灰系统62四、废
4、热锅炉006062五、喷淋洗涤器005062六、灰蒸汽喷淋冷却器016062七、酚水罐024062八、酚水收集槽023062九、闪蒸槽022062十、冷凝液收集槽026062案例分析62分享与讨论（作业）：63相关链接65本章小结：66第四章 PKM加压气化炉的操作管理67一、PKM加压气化炉开车与点火68二、日常运行68三、气化炉停车及特殊操作68四、现场管理68五、安全生产管理68案例分析71分享与讨论（作业）：72相关链接74本章小结：75题库76第一章 煤炭加压气化理论基础本章简介：1、煤炭加压气化简介2、加压气化的发展3、加压气化反应的物理化学基础4、加压气化的反应5、煤的性质对加压
5、气化的影响6、生产操作条件的影响第一章 煤炭加压气化理论基础一、煤炭加压气化简介1、煤的气化的定义气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉。2、煤的各种气化方法（1）根据气化压力的不同：煤的气化方法一般分为常压气化和加压气化。常压气化的煤气发热值较低，在采用间歇法生产水煤气时，发热值也仅有2500千卡/标米3左右，要进一步使发热值提高是十分困难和不经济的。因此，这种气化方法达
6、不到城市煤气的质量要求，仅作为一些工厂内的气体燃料和生产合成氨的原料气。为了解决上述问题，加压气化法就因运而生。（2）根据气化原料的粒度及其运动方式：煤的气化方法可分为移动床、流化床和气流床法。在这些气化方法中，按照加热方式，又可分为外热式、内热式、自热式和热载体式等；按照排渣的方式，又可分为固态排渣和液态排渣；按照气-固接触方式，又可分为逆流操作和并流操作。3、鲁奇式加压气化法及其特点鲁奇加压气化法是一个自热式、逆流移动床生产工艺，采用氧气-水蒸气或空气-水蒸气为气化剂，在2.03.0MPa的压力和9001100的温度条件下对煤炭进行气化，制得的煤气经脱除二氧化碳后的发热值在4000千卡/标
7、米3左右。鲁奇炉的生产方式主要有固态排渣和液态排渣两种。鲁奇式加压气化法与其它气化法比较，有如下优点：（1）原料方面可以采用灰熔点较低的煤；可以采用粒度较小（一般在525毫米）的煤，对煤的机械强度和热稳定性的要求较低；可采用一些水分较高（例如2030%）和灰分较高（例如30%）的劣质煤，并生产出优质的城市煤气，这在其它一些气化方法中是难以是实现的；近年来，经过改进的鲁奇炉，已能气化一般粘结性和稍强粘结性的煤，这就大大地扩大了气化用煤的选择范围；耗氧量低，在20公斤/厘米2的压力下气化所需的氧气量仅为常压气化时的1/32/3，压力更高还可降低；（2）生产过程方面气化炉的生产能力高。如以水分为20
8、25%的褐煤来说，气化炉的操作强度在2500公斤/米2时左右，这要比一般常压气化炉高46倍；气化过程是连续进行的，有利于实现自动化；产气压力高，可以缩小设备和管道的尺寸，降低单位产气量的金属消耗量和减少投资；（3）气化产物方面可以得到各种有价值的焦油和轻质油副产品，前者产率近于低温干馏（例如以煤的可燃物计算达89%）,后者的产率甚至比低温干馏还多；压力高的煤气也易于净化处理，副产品的回收率比较高；通过改变气化压力和气化剂的汽氧比等条件，以及通过对气化炉生产的煤气净化加工处理后，几乎可以制得H2/CO各种不同比例的化工合成原料气，从而大大地发挥了加压气化技术的应用范围。（4）煤气输送方面可以降低
9、动力消耗。据计算，在30公斤/厘米2的压力下用氧-水蒸气混合物作为气化剂时，所需压缩的氧气，约占所制得的煤气体积的1415%，这比常压造气后再压缩到30公斤/厘米2几乎可节省动力2/3。煤气从加压气化炉中出来时所具有的压力可以被利用于远距离输送（或用于化工合成），在20公斤/厘米2压力下气化时，中间不用再设立加压站，便可将煤气输送到150公里以外的地区。因此，一些煤气生产厂可以设立在矿区附近，从而减少了煤的运输费用。鲁奇加压气化法缺点：除具有的高压工厂所固有的复杂性以外，固态排渣的鲁奇炉中水蒸气的分解率低。常压气化炉中水蒸气的分解率约50%左右，而在20公斤/厘米2压力下水蒸气分解率仅能达到3
10、238%。这样，就需耗用大量的高压水蒸气。近年来，新发展的液态排渣鲁奇炉，水蒸气的消耗量就可大大降低，水蒸气分解率为95左右；在生产运行中，设备的损坏与检修较为频繁，因此生产运行开工率比较低，一般在7585%；需要昂贵的制氧装置。在制氧装置中的空压机、氧压机采用电动时，则煤气生产的电耗较大，电费占煤气生产成本的1/51/4。因此降低氧气生产成本是十分重要的。目前，国外一些大型化工煤气工厂的动力主要是采用蒸汽轮机，并从蒸汽轮机中间抽出一部分背压水蒸气供气化、净化用，这种动力利用形式效率最高，氧气的生产成本最低，值得借鉴。二、鲁奇碎煤加压气化的发展鲁奇碎煤加压气化技术的发展根据炉型的变化大致可划分
11、为三个发展阶段。第一阶段（19301954年），内径2.6m，外径为3m，单炉产气量可达50008000 m3/h，只能气化非粘结性煤，气化强度较低，气化剂为氧气和水蒸气，气化剂通过炉篦的中空转轴由炉底中心送入炉内，出灰口设在炉底侧面，炉内壁有耐火砖，耐火砖厚度一般为120150mm，砌筑在内壁的支撑圈上。内衬砖既可避免炉体受热损坏，又可减少气化炉的热损失。第二阶段（19541965年），内径2.63.7m，设置了搅拌装置，起到了破黏作用，从而可以气化弱粘结性煤，炉篦由单层平型改为多层塔节型结构，取消了炉内的耐火衬里，设置了水夹套，排灰改为炉底中心排灰，气化剂由炉底侧向进入炉篦下部。第三阶段（
12、19691980年），第三代鲁奇炉，内径增大到3.8m，外径为4.128m，高度12.5的圆筒体，气化炉操作压力为3.05Mpa。采用双层夹套外壳，装有搅拌器和煤分布器，它们安装在同一空心转轴上。桨叶和搅拌器、布煤器都为壳体结构，外供锅炉水通过搅拌器、布煤器的空心轴内中心管，首先进入搅拌器最下底的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器，最后从空心轴与中心管间的空间返回夹套形成水循环。转动炉篦采用宝塔型结构，分为五层，从下到上逐层叠合固定在底座上，顶盖呈锥形，炉篦材质选用耐热、耐磨的铬锰合金钢铸造。灰刮刀的安装数量由气化原料煤的灰分含量来决定。支撑炉篦的止推轴承体上开有注油孔，由外部通过
13、油管注入止推轴承面进行润滑，该润滑油为耐高温的过热汽缸油。单炉产气量可达3500055000 m3/h，自动化程度较高。在该炉型中，煤、灰锁上下锥阀采用硬质合金密封面。南非“萨索尔”公司采用了碳化硅粉末合金技术。第四代鲁奇炉，内径5m，几乎能适应各种煤种，单炉产气量可达75000m3（标）/h。液态排渣气化炉，可以大幅度提高气化炉内燃烧区的反应温度，不但减少了蒸汽消耗量，提高了蒸汽分解率，而且气化炉出口煤气有效成分增加，从而使煤气质量提高，单炉生产能力比固态排渣气化炉提高34倍。气化后灰渣呈熔融态排出。气化压力2.03.0Mpa，气化炉上部设有布煤搅拌器，气化剂由气化炉下部喷嘴喷入，气化时，灰
14、渣在高于煤灰融点温度下呈熔融状态排出，熔渣快速通过气化炉底部出渣口流入急冷器，在此被水急冷而成固态炉渣，然后通过灰锁排出。鲁奇公司还进行了“鲁尔-100”气化炉的研究开发，该气化炉将气化压力提高到10MPa（100atm），随着操作压力的提高，氧耗量降低，煤气中甲烷含量提高，以替代天然气。液态排渣气化炉有以下特点：（1）由于液态排渣气化炉的汽氧比远低于固态排渣，所以气化层的反应温度高，碳的转化率增大，煤气中的可燃成分增加，气化效率高。煤气中CO含量较高，有利于生成合成气。（2）水蒸汽耗量大为降低，且配入的水蒸汽仅满足于气化反应，蒸汽分解率高，煤气中的剩余水蒸汽很少，故而产生的废水远小于固态排渣
15、。（3）气化强度大。由于液态排渣气化煤气中的水蒸汽量很少，气化单位质量的煤所生成的湿粗煤气体积远小于固态排渣，因而煤气气流流速低，带出物减少，因此在相同带出物条件下，液态排渣气化强度可以有较大提高。（4）液态排渣的氧气消耗较固态排渣要高，生成煤气中的甲烷含量少，不利于生产城市煤气，但有利于生产化工原料气。（5）液态排渣气化炉体材料在高温下的耐磨、耐腐蚀性能要求高。在高温、高压下如何有效地控制熔渣的排出问题是液态排渣的技术关键，尚需进一步研究。三、加压气化反应的物理化学基础1、平衡常数是温度的函数（1） 对放热反应，增加温度使转化率降低，即反应向减少生成物的方向移动。所以要增加放热反应的生成物产量，宜在较低温度下进行，但随着温度减少，反应速
