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6 地面生产设施
地面生产系统通过设备及管道系统为地下气化炉稳定燃烧提供所需要的气化剂，并将地下气化炉产生的煤气通过管路和设备输送到净化处理设备及输送到用户，同时，通过阀门、仪器、仪表测控系统进行监测和控制气化炉的连续、稳定生产。地面生产系统中的设备选型必须技术可靠、性能先进、经济合理，这是保证地下气化炉连续稳定生产的重要内容。 6．1气化剂供给系统
本项目采用的是空气连续气化工艺，间歇注入水蒸汽，同时，水蒸汽还用来吹扫气化炉以及煤气净化等系统，所以，必须配备空气鼓风机以及蒸汽系统。
煤气的用途是供给水泥厂锅炉燃用，净化要求较低，系统方案有降温净化后送至水泥厂厂锅炉或热煤气直接送至水泥厂锅炉两种，方案比较见表3-1。
按照技术可靠优先及经济性综合比较，确定采用煤气降温净化后送至水泥厂锅炉方案。
供风的最大工作阻力，按一个孔进风，一个孔出煤气时的工作状态为选择鼓风阻力的依据：
(1)供风管道沿程阻力损失计算公式：
L—沿程管道长度，m； g—重力加速度，m/s2； λ—沿程阻力损失系数； D—管道内径，mm； ρ—空气比重； V—气体流速，m/s； 计算得：进气孔v≈10 m/s， 进气孔阻力损失为：h1≈8503Pa 排气孔v≈12 m/s，
排气孔阻力损失为：h2＝3245Pa
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平面布置图太原市卧牛沟煤矿煤炭地下气化工业性试验
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表6-1降温净化与热煤气直送方案比较表 优点 降温净化方案 1、有较多工程实例，技术可靠。 2、煤气降温后单位体积缩小，输送管径小，输送风机功率小。 3、输送风机、阀门等不用耐高温，易选择，价格低。 3、可设调节储柜，有利于锅炉稳定运行。 4、焦油、粉尘等杂质提前清除不再堵塞阀门、管路等处。 5、减轻锅炉后烟气处理负担。 缺点 1、净化设备投资高、占地大。 2、煤气温度焓值损失了。 1、工程实例少，技术可靠差。 2、煤气温度高、单位体积大，输送管径大，输送风机功率大。 3、输送风机、阀门等需耐高温，不易选择，价格高。 4、难设调节储柜，不利于锅炉稳定运行。 5、焦油、粉尘等杂质易堵塞阀门、管路等处。 6、锅炉后烟气处理负担大。 (2)气化炉阻力损失计算公式：
β—膨胀参数；
α—空气动力学系数，kgS2/m4；
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热煤气直送方案 1、无净化设备，投资较少、占地小。 2、利用煤气温度焓值，节能。
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L—通道长度，m；Q—供风量，m/s； T—通道里气流平均温度，℃； S—气化通道有效断面，m2；
因气化通道有效断面等参数是不断变化的，故气化炉阻力损失也是不断变化的,取初点火状态计算：h3≈20kPa
考虑弯头、阀门等阻力损失、系统压力，供风管路阻力损失： h≈1.5×(h1+ h3 )=42754Pa
选用型号为L74WD三叶罗茨风机3台。蒸汽系统选用SZS6-7Q型6t/h锅炉两套（包括鼓风机、引风机、燃烧室、离子交换器、储水罐、给水泵、化盐池以及盐水泵）。
地面管网空气管路选用Φ377×6螺旋缝焊接钢管，水蒸汽管路选用Φ219×6螺旋缝焊接钢管。 6．2 煤气的净化
煤气净化系统的任务就是清除煤气中有害的杂质，降温并获得有用的副产品。因此，煤气净化不但关系到煤气本身的质量，同时关系到整个气化过程的经济效益。煤气净化一般有四重目的：（1）降温；（2）脱水；（3）回收有价值副产品；（4）除去不需要的有害杂质。工程为试验工程，简化煤气净化流程，粗煤气先经过洗涤、冷却、脱硫、脱焦油后，送煤气柜供用户使用。
净化站工艺系统分为洗涤冷却工序、脱硫工序焦油、脱除工序三个部分。 （1）洗涤冷却工序
从地下气化炉引出的荒煤气温度高达200℃，且含有大量的粉尘以及焦油、水蒸汽、硫化物等有害物质，为了清除有害化合物保障系统的正常运行，应首先将荒煤进行气冷却，其原因和目的如下：
①风机和储气罐等设备需要在较低的温度(40℃)下才能保证安全运行和较高的效率。
② 含有大量水蒸汽的高温煤气体积大，输送煤气时所需要的管道直径增大，因而初投资大，运行费用也不经济。
③煤气在洗涤冷却过程中，不但有水蒸汽凝结和绝大部分粉尘从煤气中洗掉；而且部分焦油和萘被分离出来，部分硫化物和氰化物等腐蚀性介质也溶于凝液中，从而可减少对设备、管道的堵塞和腐蚀，有利于提高锅炉的燃气质量和副
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产品的回收。
煤气的冷却方式有间接冷却、直接冷却和间─直混合冷却三种。间接冷却流程产生的污水量少，冷却后的煤气相对干燥，但冷却效果较差；直接冷却流程煤气的冷却效果较好，所需设备体积小，但产生的污水量较多；混合冷却流程冷却效果好，能满足大幅度降低温度的要求，但设备多工艺繁投资大。依据本项目煤气处理量大和煤气的使出要求，设计采用直接冷却方式。设空喷塔一座，塔径3米，高8米。
（2）焦油脱除工序
荒煤气中的焦油在洗涤冷却工序中，除大部分进入冷凝液中，仍有一部分焦油雾以焦油气泡或粒径1∽7微米的焦油雾滴悬浮于煤气气流中。煤气温度降低时，气泡中煤气体积缩小气泡壁加厚，而焦油外壳的粘度增大，使焦油气泡不易破裂，焦油气泡重量非常小表面积大，故又轻又小的焦油雾滴被煤气带走，这样在冷却器之后煤气中的焦油含量还相当高。为保证输送管道和净化系统的正常运行，需对煤气中的焦油进行脱除处理。
清除焦油雾的设备类型较多，主要有旋风式捕焦油器、钟罩式捕焦油器、文氏管捕焦油器和电捕焦油器等。电捕焦油器有效率高、处理煤气量大等诸多优点，但也存在着煤气中含氧量大于1%时不能正常工作缺陷。根据新汶矿业集团孙村煤矿煤炭地下气化站净化系统运行情况看，煤气中含氧量大于1%的情况时有发生，电捕焦油器常因煤气中含氧量高而不能正常工作。其他几种捕焦油器因脱焦油效率低、操作检修不方便而淘汰或很少使用。经调查研究和与有关技术科研单位座谈，拟采用适合于地下煤气特点的洗涤式捕焦油器，该捕焦油器在填料式洗涤塔的基础上，采用一种专用脱焦油瓷环作填料改进而成，以解决地下煤气的焦油的脱除问题。
经过两级降温洗涤脱除灰尘、焦油以及有害化合物的过程，煤气中含有较多的水滴需要脱除，因此设有捕滴器将大量的水滴分离出来，随后进入下道工序。
设填料塔一座，直径3米，高8米，内部填充鲍尔环填料。 （3）后期脱硫工序
气化区煤中含硫量较高，为确保锅炉烟气不超标，煤气在进行后续利用前须将硫化物脱除。煤炭地下气化炉所生产的煤气中的硫是以各种形态含硫化合物存在的，如硫化氢、硫化碳、二氧化硫等，其主要成分以硫化氢为主。硫化氢在常
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