2022年产万吨合成氨造气工段工艺设计.docx

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1、1 绪论 31.1 煤气化进展史31.2 煤气化技术进展趋势42 生产方法地挑选及论证42.1 生产方法地介绍 42.1.1 固定床气化法 42.1.2流化床气化52.1.3气流床气化52.1.4熔浴床气化52.2 生产方案地挑选及论证63 常压固定床间歇气化法63.1 半水煤气定义63.2 固定床气化法地特点63.3 生产半水煤气对原料地挑选63.4 半水煤气制气原理73.5 发生炉内燃料分布情形83.6 各主要设备地作用83.6.1 煤气发生炉 83.6.2 燃烧室 93.6.3 废热锅炉 93.6.4 洗气箱 103.6.5 洗涤塔 103.6.6 烟囱 103.6.7 自动机 103.

2、7 间歇式制半水煤气地工艺条件103.8 生产流程地挑选及论证113.9 间歇式气化地工作循环123.10 间歇式制半水煤气工艺流程134 工艺运算 144.1 煤气发生炉（含燃烧室）地物料及热量衡算144.2 物料及热量衡算 154.3 制气阶段地运算 174.3.1 物料衡算 174.3.2 热量衡算 204.4 总过程运算 214.5 配气运算 244.6 消耗定额 244.7 吹净时间核算 244.8 废热锅炉地热量衡算 254.9 夹套锅炉地物料及热量衡算295 设备运算 305.1 煤气炉指标运算 305.2 煤气台数地确定 315.3 空气鼓风机地选型及台数确定316 各设备地选

3、型及工艺指标326.1 3MU.G.I 型煤气发生炉地工艺指标326.2 燃料室地工艺指标326.3 洗气箱工艺指标 336.4 索尔维式废热锅炉工艺指标336.5 填料式洗涤塔工艺指标346.6 煤气发生炉自动加煤机工艺指标346.7 10000m 3 螺旋式气柜地工艺指标346.8 集尘器 357 车间布置简述 358 安全技术与节能 368.1 安全技术 368.2 节能 369.1 人员工资 379.2 总投资运算 389.3 成本运算 40参考文献 40致谢 40年产 10 万吨合成氨造气工段工艺设计化学工程与工艺指导老师：摘要 本设计时年产才能为10 万吨合成氨造气工段（合成氨所需

4、原料气- 半水煤气）地初步工艺设计.本设计采纳常压固定床间歇制气法 .依据株化集团合成氨厂现场实习及有关文献资料,完成物料、热量地运算 .此设计配有设计说明书一份,图纸三张 .说明书内容： 1.煤造气地进展及进展趋势；2.造气工段地生产原理 ,流程挑选及生产方法地论证与挑选；3.物料衡算、热量 衡算； 4.主要设备地运算及选型； 5. 安全技术及节能； 6.技术经济 .三张图纸： 1. 带掌握点地物料流程图； 2.设备平面布置图； 3.发生炉工艺装配图 .关键词 ： 合成；氨；半水煤气；工艺；设计The Design of Producing Coal Gas about Manufactur

5、ingSynthesis of Ammonia 100000T/aChemical engineering and techniquesChen Chao Guide Teacher Liu HexiuAbstract ： This design is a primary design about the synthesis of ammonia 100000T/year techniques accidence contrive. The design owns the process of producing semi-water gas. The design completed the

6、 calculation of material and heat quantity according to relevant date. During the design period an instruction and four serials of diagram have been worked out.The instruction includes: 1. The development history of producing coal gas and the developing trend.2. The production way of producing semi-

7、water gas 、demonstrating and the choosing ,factory chamber plan.3. The calculation of material and the calculation of heat quantity.4. The designing and technological calculation about the main equipments.5. Safety and saving energy.6. Economic estimate.Four serious of diagram includes:1. 100000T/Y

8、ammonia process technique flow heat with controlled point.2. The factory chamber plan diagram.3. The factory spare picture.4. The main equipment installing picture.Key words : synthesis； ammonia、semi-water gas、technology design.前言本设计说明书是年产10 万吨合成氨厂造气工段地初步设计.氨是一种重要地化工原料,特殊是生产化肥地原料, 它是由氢和氮合成 .合成氨工业是氮肥

9、工业地基础 .为了生产氨 ,一般均以各种燃料为原料.第一 ,制成含 H2 和 CO 等组分地煤气 ,然后,采纳各种净化方法 ,除去气体中地灰尘、 H 2S、有机硫化物、 CO 、CO 2 等有害杂质 ,以获得符合氨合成要求地干净地1： 3 地氮氢混合气 ,最终 ,氮氢混合气经过压缩至15Mpa 以上,借助催化剂合成氨.我国能源结构中 ,煤炭资源占很大比重.煤地气化是煤转化技术中最主要地方面,并已获得广泛地应用 .煤气化供应干净地可以管道输送地气体燃料.当前城镇及大中型企业要求实现煤气化地迫切性越来越大 ,至今以合成气为原料地合成含氮、含氧化物、烃类及燃料地C 化学技术已经获得相当胜利,并且这方

10、面地开发活动至今仍方兴未衰.目前仍在建设采纳各种煤气化技术地工业扮装置.煤气化在各方面地应用都依靠于煤气化技术地进展,这主要由于煤气化环节往往在总投资及生产成本中占相当大地比重 .我国合成氨工业原料路线是煤汽油并举,以煤为主 .合成产量60%以上是以煤为原料, 全国现有1000 多家大中小型以煤为原料地合成氨厂.随着油价地不断上涨 ,今后将停止以油为原料地新设备建设,并要求进行以煤代油地技术改造.本说明书是在工艺和设备运算地基础上加以工艺论证及挑选而编制地.主要内容包括：绪论、设计任务及要求、生产方案,生产流程地挑选及论证、制气生产原理、工艺指标、设备运算及选型、设备投资及成本估算 .此外,随

11、书附有煤气发生炉装配图、造气工段带掌握点工艺流程图、造气工段平面及立面布置图 .1 绪论1.1 煤气化进展史煤炭气化 ,是以煤或焦碳为原料 ,用氧气（空气、富氧或纯氧）水蒸汽或氢气等作为气化剂（或称气化介质） ,在高温条件下通过化学反应将煤或焦碳中地可燃部分转化为气体燃料地过程.煤炭气化包括煤地热解、气化和燃烧3 部分 .煤炭气化时所得地可燃气体称气化煤气.气化煤气可用于城市煤气、工业燃气和化工原料气及联合循环发电等.煤炭气化至今已有150 多年地历史 .19 世纪 50 岁月第一台阶梯式炉篦地西门子煤气化发生炉正式产生 ,20 世纪 20 岁月研制胜利沸腾床气化炉（1926 年温克勒气化炉）

12、 ,30 岁月显现了加压气化技术,50 岁月显现了气流夹带床粉煤气化技术.50 岁月后期 ,由于石油、自然气工业地兴起,煤制气技术地开发讨论工作受到冲击.70 岁月初 ,世界范畴内发生了 “石油危机 ”,一些工业发达国家又重新重视煤炭 转化技术 ,各种新型地气化方法和气化炉型应运而生.其种类繁多 ,方式各异 .现今 ,煤气化所制得煤气 ,主要用于如下几方面：（1）生产燃料煤气：（2）生产合成气：（ 3） 生产仍原气或氢：（ 4）联合循环发电 .1.2 煤气化技术进展趋势当前国内外煤完全气化技术进展地趋势,概括地可以归纳出如下几点：（ 1）气化向大型化方向进展,由于大型化可以提高单位设备地生产才

13、能：（ 2）使用氧气为气化剂 ,提高煤气化炉地操作温度：（ 3）提高煤气化操作压力,几乎各种类型地新开发地气化炉都采纳加压气化地工艺；（ 4）扩大气化煤种地范畴,随着采煤机械化和水力采煤技术地进展,原煤中地碎煤产率越来越多,为了适应这种趋势,一些新开发地新气化方法都用碎煤或粉煤气化；（ 5）开发利用无污染地气化方法,很多开发地气化方法,都考虑了在工艺过程中排除或削减有害物质地产生 .总之 ,由于各国自然资源和社会条件地不同,详细地能源政策也各不相同,但可以预料在21 世纪煤炭仍将成为世界地主要能源之一.对于我国来说 ,随着国民经济地不断进展及人民生活水平地不断提高, 应积极进行煤气化地讨论,把

14、握和运用国内外地先进煤气化及其应用技术,对加快我国实现四个现代化 有着重要地意义 .2 生产方法地挑选及论证2.1 生产方法地介绍：煤气化犯法按不同地分类有多种,分叙如下：1. 按制取煤气地热值分类为（1）制取低热值煤气方法,煤气热值低于8347kJ/m3 ；（ 2）制取中热值 煤 气 方 法 , 煤 气 热 值 16747334948347kJ/m 3 ； （ 3 ） 制 取 高 热 值 煤 气 方 法 , 煤 气 热 值 高 于334948347kJ/m 3.2. 按供热方式分类 ,气化过程地供热方式有（1）部分气化方法；（ 2）间接供热；（ 3）由平行进行地反应器直接供热；（4）热载体

15、供热 .3. 按反应器地势式分类,气化方法有（ 1 ）移动床（固定床）；（2）流化床；（ 3）气流床；（ 4）熔融床 .本设计按反应器地分类方法来分别简要介绍各种方法.2.1.1 固定床气化法煤地固定床气化是以块煤为原料.煤由气化炉顶部间歇加入,气化剂由炉底送入,气化剂与煤逆流接触,气化过程进行得很完全,灰渣中残碳少 , 产物气体地显热中地相当部分供应煤气化前地干燥和干馏 ,煤气出口温度低,而且灰渣地显热又预热了入炉地气化剂,因此气化剂效率高 .这是一种抱负地完全气化方式.（ 1）固定床常压气化此方法比较简洁 ,但对煤地类型有肯定要求,即要求用块煤 ,低灰熔点地煤难以使用常压方法用空气或空气

16、-水蒸汽作为气化剂,制得低热值煤气 .（ 2）固定床加压气化固定床加压气化最成熟地炉型是鲁奇炉.它和常压移动床一样,也是自热式逆流反应床.所不同地是采纳氧气 -水蒸汽或空气 -水蒸汽为气化剂 ,在 2.0-3.0Mpa 和 9001100地湿度条件下连续气化方法.2.1.2 流化床气化流化床气化又称沸腾床气化,它是以小颗粒煤为原料,将气化剂（蒸汽和富氧或氧气）送入炉内 ,是煤颗粒地炉内呈沸腾状态进行气化反应.它是一种介于逆流操作和顺流操作这两种情形之间地操作 .（ 1）温克勒法温克勒法是最早开发地流化方法,在常压下 ,把煤粒度为 0-8mm 地褐煤、弱粘结性烟煤或焦碳经给煤机加入到气化炉内.在

17、炉底部通入空气或氧气作介质,没与经过预热地气化剂发生反应.（ 2）高温温克勒法将含水分 8512% 地褐煤输入到充压至0.98Mpa 地密闭料锁系统后,经给煤机加入气化炉内.白云石、石灰石或石灰经给料机输入炉内.没与白云石类添加物在炉内与经过预热地气化剂（氧气/蒸汽或空气 /蒸汽）发愤怒化反应.粗煤气由气化炉上方逸出进入第一旋风分别器,在此分别出地较粗颗粒、 灰粒循环返回气化炉 .粗煤气再进入其次旋风分别器,在此分别出地细颗粒通过密闭地灰锁系统将灰渣排出 ,除去煤尘 .煤气经废热锅炉生产水蒸气以回收余热,然后经水洗塔进一步冷却和除（ 3）灰团圆气化法它是在流化床中导入氧化性高速气流,使煤灰在软

18、化而未熔融地状态下在锥形床层中相互熔聚而粘结成含碳量低地球状灰渣,有挑选性地排出炉内 .它与固态排渣相比,降低了灰渣地碳缺失 .（ 4）加氢气化法所谓地流化床气化就是煤气化过程中汽化剂（蒸汽和氧）将煤或煤浆带入气化炉进行气地方2.1.3 气流床气化所谓加氢气化就是在煤气化过程中直接用氢或富含H 2 地气体作为气化剂 ,生成富含 CH 4 地煤气化方法 ,其总反应方程式可表示为：煤H2 CH 4焦（ 1） K T 法此法是最早工业化地气流床气化方法,它采纳干法进料技术,因在常压下操作, 存在问题较多 .它是1948 年德国海因里希 -柯柏斯和托切克博士提出地一种气流床气化粉煤地方法.（ 2）德士

19、平古法它是一种湿法（水煤浆）进料地加压气化工艺.气化炉是由美国德平古石油公司所属德平古开发公司开发地气流床气化炉.2.1.4 熔浴床气化50 岁月熔浴床煤气气化方法开头得到开发.熔浴床有熔渣床、熔盐床和熔铁床3类.下面分别介绍这 3 类床地某些制气方法 .（ 1）罗 M 方法此法为常压粉煤熔渣浴气法,此法有单简式和双简式两种炉型.此方法地特点是：（1）适用于各种固体或液体燃料；（2）气体温度高；（3）气体强度高 .（ 2）觊洛格法此法为 加压熔浴气化法 .它是在熔融地 N a2CO 2 盐浴内进行 ,熔融地 N a2CO2 对煤与蒸汽地反应具有剧烈地催化作用,在较低温度下就可获得很快地反应速度

20、.此法目前尚处于开发讨论阶段,试验能否胜利 ,关键在于气化炉 .（ 3） ATGAS 熔铁床气化法ATGAS 法地实质是把煤粉与石灰石、蒸汽氧（或空气）一起吹到熔铁内 ,使煤地挥发份逸出 ,残留地碳溶解在熔铁中被气化 .此法效率高 ,有害物质少 ,气化反应在常压下进行 .煤种适用范畴广 ,且气化炉结构简洁 .因此 ,此工艺被认为有可能放大到工业化生产 .2.2 生产方案地挑选及论证与固定床气化相比其它气化方法地优点是：（1）气化才能大；（ 2）气化用煤广；（ 3）生产敏捷性强 ,开停车简洁；（ 4）碳转化率高；（ 5）环境污染小 .但是假如采纳这些方法不但其主体设备及相关必要设备地投资就将大大

21、增加而且能耗也将大大增大.这对我国氨需求量大而技术又相对落后而且资金短缺这一基本国情是不相符地 .所以 ,虽然固定床其工艺较其它气化工艺有其不足之处且工艺较为落后 .但其气化工艺较之其它工艺更成熟 .依据我国基本国庆及当地情形本设计采纳常压固定床间歇气化法 .3 常压固定床间歇气化法3.1 半水煤气定义半水煤气是以水蒸气为主加入适量地空气为气化剂与赤热地炭反应,所生成地煤气称为半水煤气,它是合成氨地原料气 ,其成分中 CO2 +H 2 一般在 68%左右 .用于合成氨地半水煤气要求氢氮比为3：1.3.2 固定床气化法地特点固定床气化法其煤气发生炉地排渣和加料不是连续地 ,而是间断地排渣和加料

22、,其致密地煤层在气化过程中是静止不动地 ,随着气化反应地进行 ,以温度化分地各区域将逐步上移 ,必需经过间歇排渣和加炭后各区域才复原到原先位置置 .3.3 生产半水煤气对原料地挑选间歇法生产半水煤气对原料地要求：（ 1）对水分地要求燃料中水分含量过高,会影响煤气发生炉地气化效率,在气化过程中因水分蒸发吸热造成炉温下降使燃料消耗增加 ,炉子操作条件恶化,影响水煤气产量和质量.因此,要求入炉煤地水分含量小于3 5%.（ 2）对挥发份地要求燃料中假如挥发份含量高,就由于甲烷和焦油地含水两增加而不仅会增加动力燃料消耗,而且降低炉子地制气才能影响氨地产量.因此 ,要求燃料中挥发份较低为宜.（ 3）对灰份

23、地要求煤中含灰分其主要成份为二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁等无机物质.这些物质地含量对灰份有打算性影响.灰份高地燃料 , 不仅增加运输费用 ,而且使气化条件变得复杂,所以要求燃料中灰份较低为宜 .（ 4）对硫份地要求煤中地硫份在气化过程中转化为含硫气体,不仅对设备和系统管道有腐蚀作用,而且会使催化剂中毒.在合成氨生产系统中 ,依据流程 特点 ,对含硫量有肯定地要求 ,并应在净化过程中将其除去.（ 5）对化学活性地要求化学活性高地燃料,有利于气体物质和气化率地提高.至于对气化效率地影响,就因所选用地煤气发生炉炉型不同而有所差异.（ 6）对机械强度地要求机械强度高 ,以免燃料在炉内或上料

24、过程中受碰撞和挤压而发生碎裂,机械强度低会使炉内阻力和气体带出物增加 ,气化才能下降 ,消耗增高 .（ 7）对热稳固性要求热稳固性是指燃料在受高温后粉碎地程度.热稳固性差地燃料 ,不仅增加炭阻力和气体带出物,而且会堵塞炉膛和系统管道,增加动力消耗 ,影响制气产量 .（ 8）对粘结性地要求粘结性是煤在高温下干馏粘结地性能,粘结性较强地原料煤,气化过程中煤相互粘结后生成焦,破坏燃料地透气性 ,阻碍气化剂地匀称分布,影响气体成分和制气产量.所以要求煤地粘结性较低为宜.（ 9）对燃料粒度地要求合成氨原料煤第一对煤种要求是无烟煤,其次对粒度就要求采纳块煤和粉煤地成型, 特殊以2350mm 地粒度最好 .

25、总之 ,对间歇式生产水煤气,如要使生产取得良好地气化指标,应采纳热稳固性好、机械强度高、不粘结、粒度匀称、水分较少、灰分和挥发分不高,灰分熔点较高地原料 ,本设计采纳无烟块煤 .3.4 半水煤气制气原理固体燃料地气化过程实际上主要是碳与氧地反应和碳与蒸汽地反应,这两个反应称为固体燃料地气化反应 .表 1 以空气为气化剂主要反应方程序号1反应方程式CO2（ 3.76N 2）=CO 2（ +3.76N 2）234CO=2（ 3.76N2）=2CO （ +3.76N 2）C CO2（3.76N 2） =2CO（+3.76N=2 ）2C3.76N 2 O2 3.76N2=CO 2 7.52N2表 2

26、以水蒸汽为气化剂主要反应方程式序号反应方程式1C H 2O（汽） =CO H 22C 2H 2O（汽） =CO 2 2H23CO2H 2O（汽） =CO2 H 242H 2 O2=2H 2O（汽）5 C H2=CH 46 CO3H 2=CH 4 H2 O7CO24H 2=CH 4 2H2 O（汽）在气化炉燃烧层中 ,炭与空气几水蒸汽地混合物相互作用时地产物称为半水煤气,其化学反应按以下方程式进行： 2C O2 3.76N 2=2CO 2 3.76N 2C H 2O（汽） =CO H 2这种煤气地组成由上列两反应地热平稳条件打算 .由于半水煤气是生产合成氨地原料气 , 因此 ,要求入炉蒸汽与空气

27、（习惯上称为氮空气）比例恰当以满意半水煤气中（ CO H2）： N2=3 要求 ,但是在实际生产中要求半水煤气（ CO H 2）： N2 3.2.3.5 发生炉内燃料分布情形图 1 燃料层分区示意图在煤气发生炉中固体燃料气化过程, 燃料与气化呈相反方向和顺时针方向运动, 当气化剂经过燃料层时, 进行燃料地气化反（ 3）仍原层气化剂从下应面进, 同入时碳伴层随氧物化理区变中化已含,有燃各料种层气大体致成可分为如图,而所在示仍地原层5里个,区主层要进行 CO地仍原反应 .干燥层（ 1） 干燥层新加入地燃料由于下层高温燃料和炉壁地辐 射热以及下面地高温气流地导热, 使燃料中地水分蒸（ 4）氧化层在这

28、里层中 ,从下面来地空气与弹反应,生成碳地氧化物 ,由于氧化速度较快 ,故其厚发, 形成干燥层 , 干燥层地厚度与加入燃料地量有关.度比干仍馏原层层薄如用水蒸汽作气化剂（时2） ,干在馏该层 中仍干进燥行层碳下与面水温蒸度汽较地高氧化, 反燃应料中地水.一分般蒸将发仍至原差层和氧化层通称仍之原为层气化区 .不多后 , 在高温条件下 , 燃料便发生分解 , 放出挥发分 ,氧化层（ 5）灰渣层 氧化层下面就是灰渣层燃料本,没身有也化逐学渐反碳应化发生, 干,起馏作层用厚是度能小分于布干热燥空层气和.爱护炉.必需指出 ,各层之间并没有严格地界限 ,即没有明显地分层 ,各层高度随燃料地种类性质和气化条

29、灰渣层件不同而异 .见表 33.6 各主要设备地作用3.6.1 煤气发生炉在间歇法工艺中 ,用于生产半水煤气地发生炉主要为 UGI 水煤气炉 .我自行设计和制造了炉径为 1500, 2260, 3000, 3600.等一系列半水煤气炉 ,他们地结构与 UGI 半水煤气炉基本相同 .水煤气发生炉地结构大致分为五个部分 ,起各部分地作用分叙如下：（ 1）炉体炉壳由钢板焊制 ,上部衬有耐火砖和保温砖硅藻砖, 使炉壳免受高温地损害.外面包有石棉制品隔热保温衬铸刚护圈,内部衬有耐火砖和隔热层.（ 2）夹套锅炉夹套锅炉传热面积约为19m2.外壁包有石棉制品隔热保温层,防止热量缺失 ,夹套锅炉地作用主要是降

30、低氧化层温度 ,以防止熔渣粘壁并副产蒸汽, 夹套锅炉两侧设有探火孔,用于测量火层 ,明白火层分布和温度情形上部装有液位计,水位自动调剂器和安全阀等附件.（ 3）底盘底盘和炉壳通过大法兰连成一体,用紫铜薄板包石棉布填料密封.底盘底部有气体中心管与吹风和下吹管线呈倒Y 型连接 ,中心管下部装有通风阀和清理门.底盘两侧有灰斗 ,底盘上没有溢流排污管和水封桶 ,可以排泄冷凝水和油污,并防止气体外透 ,起安全作用 .（ 4）机械除灰装置包括能够转动地灰盘和炉条及固定不动地会犁.灰犁固定在出灰口上 ,利用它与旋转灰盘之间地相对运动 ,以减弱机械磨损 .（ 5）传动装置机械除灰装置地旋转是由电机供应动力.通

31、过减速箱蜗杆、蜗轮来完成地.传动装置附有注油器,以减弱机械磨损 .及蓄热用地格子砖.燃烧室地作用：表 3 发生炉内情形区域区域名称用途及进行地过程灰渣层安排气化剂 ,防止炉蓖受高温地影响 ,在本区域中,借灰渣预热气化剂 .氧化层（燃烧层）碳被气化剂中地氧氧化成二氧化碳及一氧化碳并放出热量 .化学反应最终反应： CO2 3.76N2 =CO23.76N 2 2CO23.76N 2=2CO 3.76N 2CO2 C=2CO H2O C=CO H22H 2 O C=CO 22H 2仍原区二氧化碳仍原成一氧化碳或水蒸气分解为氢,燃料依靠热地气体而被预热.干馏区干燥区燃料依靠热气体换热进行分解,并析出以

32、下物质： 1 水分； 2 醋酸、甲醇、甲醛及苯酚； 3 树脂； 4 气体（ CO、CO2、H2 S、CH 4、C2H 4、氨氮和氢） .依靠气体地显热来蒸发燃料中地水分自由空间起聚积煤气地作用 .有时,煤气中部分一氧化碳与蒸汽进行反应：H 2O CO=CO 2 H23.6.2燃 烧室 燃烧 室地 上部 都呈 锥行 , 中部 为柱 体 , 内 衬有 耐火 砖（ 1）向吹风气添加二次空气,使其中地 CO 等可燃物在其中燃烧 ,所生成地热量被积蓄在格子砖内.（ 2）利用所蓄积地热量 ,预热下吹蒸汽和加氮空气,提高 气体地入炉温度 ,提高分解率 .（ 3）除去煤气中地细灰 ,以削减对废热锅炉地损害.气

33、体从下部入口切线方向进室,防止直接冲撞室壁 , 以削减对耐火砖地磨损,并使气体在室内分布 匀称 .燃烧室地顶盖起着泄压作用,当系统发生爆炸时 ,爆炸压力超过盖子弹簧地作用力,盖子张开 ,降低压力 ,防止设备损坏 .3.6.3 废热锅炉废热锅炉主要用于回收吹风气和上行半水煤气地显热,生产 0.49-1.18Mpa 地蒸汽 ,为制气和其他用途供应一部分蒸汽来源.煤气生产中常用火管立式废热锅炉,炉体为始终立地圆筒,用钢板焊接 ,两头装有钢板封头,内部装有如干根无缝钢管 .高温气从上而下与管间地水进行逆流热交换,汽水混合物从上循环管进入气包产生 蒸汽 .分别下来地 水及向气泡补充地新奇水（软水）由下循

34、环流入废热锅炉下部管间.进炉气体一般为 500700出炉后可降至 200左右 .由于废热锅炉上部装有气泡,为保持炉体重心达到平稳,防止基础受力不均而下陷,故安装时 ,锅炉炉体倾斜 7,用以促进对流 ,使热交换效率提高 .3.6.4 洗气箱洗气箱地作用是防止水封以后地煤气倒回煤气炉和空气发生爆炸,并兼冷却除尘地作用.洗气箱地外行是一个具有圆筒行容器.半水煤气进口管浸入水面以下75125mm, 水至箱顶加入 ,不断地从锥体部分地溢流管溢出. 以保持肯定地水面 ,起到安全水封地作用.它是煤气炉系统确保安全生产不行缺少地设备.进洗气箱地煤气温度约200 ,出气温度为70左右 ,洗气箱地冷却水用量大,其

35、冷却作用主要靠水地蒸发 ,煤气主要因失去显热而降温.出洗气箱地煤气已被饱和.3.6.5 洗涤塔洗涤塔地作用是冷却（降温）,冷凝（蒸汽）和除尘,它可采纳喷塔 ,也可采纳填料塔 , 其形状一般为柱形 .煤气由下部入塔 ,由上部出塔 .由于进塔煤气被水汽饱和.所以 ,如想连续降温 ,必需使煤气中地水汽冷凝,由于冷凝热大 ,故必需用大量地水喷淋,使煤气连续冷却 .3.6.6 烟囱烟囱也是煤气生产中不行缺少地设备,其主要作用是排放废气,另仍兼有封和除尘地作用.3.6.7 自动机自动机地作用在于通过自动机地程序掌握,使水煤气地生产操作基本实现自动化.自动机把高压水按时送到煤气炉各系统各个自动液压阀门,是阀

36、门依据工艺循环地要求准时预备启动 ,精确掌握和调剂 ,保证生产稳固和安全 .3.7 间歇式制半水煤气地工艺条件挑选生产工艺条件时,要求气化效率高,炉子生产强度大,煤气质量好 ,气化效率指制得半水煤气所具有地热值与制气投入地热量之比.投入地热量包括气化所消耗地燃料热值和气化剂带入地热量（后者主要指蒸汽地潜热）.他是用来表示气化过程中地热能利用率.气化效率高 ,燃料利用率高 ,生产成本低.气化效率用 X 表示：X=Q 半/Q 燃 Q 蒸 100%式中： Q 半半水煤气地热值Q 燃消耗燃料地热值Q 蒸消耗蒸汽地热值生产强度是指每平方M 炉膛截面在每小时生产地煤气量,以没标准状态下地立方M 表示 .煤

37、气质量就依据生产要求以热值或以指定成分要求来衡量.为了储存以上地要求 ,气化过程地工艺条件有：3.7.1 温度反应温度沿着燃料层高度而变化,其中氧化层温度最高 .操作温度一般主要是指氧化层地温度 ,简称炉温 .炉温高 , 反应速度快 , 蒸汽分解率高 ,煤气产量高 ,质量好 .但炉温高 ,吹风气中一氧化碳含量高 ,燃烧发热少 ,热缺失大 .此外 ,炉温仍受燃料及灰渣熔点地限制,高温熔融将造成炉内结疤.故炉温通常应比灰熔点低 50左右 ,工业上采纳炉温范畴10001200 .3.7.2 吹风速度提高炉温地主要手段是增加吹风速度和延长吹风时间.后者使制气时间缩短 ,不利于提高产量 ,而前者对制气时

38、间无影响,通过提高吹风速度 ,快速提高炉温 ,缩短二氧化碳在仍原层地停留时间 .以降低吹风气中地一氧化碳含量,削减热缺失 .吹风速度以下不使炭层显现风洞为限.3.7.3 蒸汽用量蒸汽用量是改善煤气产量与质量地重要手段之一.蒸汽流量越大 ,制气时间愈长 ,就煤气产量愈大 .但要受到燃料活性、炉温顺热平稳地限制. 当燃料活性好 .炉温高时 ,加大蒸汽流量可加快气化反应 ,煤气产率和质量也得到提高.但同时因燃料层温下降快而应缩短吹入蒸汽地时间.但燃料活性较低时 ,宜采纳较小地蒸汽流量和较长地送入时间.3.7.4 燃料层高度在制气阶段,较高地燃料层将使水蒸汽停留时间加长,而且燃料层温度较为稳固, 有利

39、于提高蒸汽分解率,但在吹风阶段 ,由于空气与燃料接触时间家长,吹风气中 CO 含量增加 ,更重要地是 ,过高地燃料层由于阻力增加,使输送空气地动力消耗增加.依据实践体会 ,对粒度较大、热稳固性较好地燃料 ,可采纳较高地燃料层 ,但对颗粒小或热稳固性差地燃料,就燃料层不宜过高.3.7.5 循环时间制气过程一个循环时间包括五个阶段时间 ,各阶段地时间安排要依据燃料性质 ,气化剂配分比和煤气组成地要求而定 ,一个循环时间短时 ,炉温地波动小 ,煤气产量和质量也较稳固 ,故循环时间不宜长 ,但气化活化较低地燃料时 ,因反应速度慢 ,应采纳较长地循环时间 .3.7.6 气体成分主要调剂半水煤气中（H2+

40、CO ）与 N2 比值 .方法是转变加氮气,或转变空气吹净时间.在生产中仍应常常留意保持半水煤气中低地氧含量（0.5%） ,否就将引起后序工段地困难,氧含量过高仍有爆炸地危急 .3.8 生产流程地挑选及论证依据水煤气生产工艺流程中废热利用地程度,可分为五类：1.不回收废热地流程：吹风直接放空 ,上下行煤气直接进入冷却净化系统,故其热效率差 .一般为小型水煤气站采2.只利用吹气特点持有热地流程：该流程在吹风阶段,将吹风气通过燃烧室,同时向燃烧室内送入二次空气,合使吹风气中地在燃烧室中燃烧 ,蓄热 ,高温燃烧后废热锅炉地收热量后放空. 上行、下行煤气直接进入冷却净化系统,不进行热量回收 .3. 利

41、用吹气持有热和上行煤气显热地流程这是我国目前广泛使用地一类流程,它可使大部分地废热得以回收利用.此流程适用于炉径大于2740mm.4. 完全利用吹风气所持有热及上、下行煤气显热地流程该流程与流程（ 3）地差别仅在于下行煤气地显热亦于回收, 废热地回收利用程度最高,废热锅炉地温度波动较小 ,蒸发量也较稳固 .5. 增热水煤气流程在水煤气生产中 ,用油裂解来提高煤气热值地方法称为增热,它地热值高达16.7 到 18.8MJ/m 3.但CO 含量高达 30%以上 ,故它不宜单独作为城市煤气,但可作为城市煤气地补充气源以备调峰之用.综上所述 ,以（ 2）和（ 3）两种流程为正确 ,流程（ 4）效率高于

42、（ 3）、（ 4）中由于加了回收下行煤气显热 ,使得阀门和管道增多,操作变得复杂 ,投资增加 ,且由于煤气温度不高于200,从经济效益上考虑 ,流程（ 3）比流程（ 4）更为有用 ,本设计采纳流程（3） .3.9 间歇式气化地工作循环常压固定床法制半水煤气其工艺流程气化过程按5 个阶段分别表达如下：（ 1）吹风阶段 来自鼓风机地加压空气送入煤气发生炉底部,经与燃料层燃烧放出大量地热量储 存于炭层内 ,生成吹风气由炉顶出,经旋风除尘 器除去灰尘后 ,进入废热锅炉地管间地水换热,水受热蒸汽产生地低压蒸汽经气包蒸汽管道可供本炉制气用.吹风气被冷却降温后出废热锅炉,由烟囱放空 .（ 2）上吹制气阶段蒸

43、汽与加氮空气一起自炉底送入,经与灼热地燃烧层反应后,气体层上移 ,炉温下降 ,生成半水煤气由炉顶引出除去带出灰尘.进入废热锅炉回收气体中地显热后进入洗气箱至洗气塔洗净和冷却至常温由洗气塔上部引出送出气柜.（ 3）下吹制气阶段蒸汽自炉顶送入 ,经灼热地气化层反应 ,气化层下移 ,炉温连续下降 ,生成地水煤气由炉底引出 ,因下行煤气通过灰渣层降低温度,不再进入废热锅炉直接进入洗气箱、洗气塔洗净降温,由塔顶引出至气柜.（ 4）二次吹气阶段基本同一次上吹制气阶段,但不加入氮空气 ,其目地在于置换下部及管道中残存地煤气 ,防止爆炸现象 .（ 5）吹净阶段其工艺流程同上吹制气阶段,但不用蒸汽而改用空气,以

44、回收系统中地煤气至气柜.以上 5 个阶段地工作循环 ,由液压或气压两种形式自动机掌握,目前正在进展成微型程序制代替自动机掌握 .间歇式制气工作循环各阶段气体地流向如下列图.阀门开闭情形见表41234567吹风OXXOOXX一次上吹XOXOXOX下吹XXOXXOO二次上吹XOXOXOX空气吹净OXXOXOX图 2 间歇制半水煤气各阶段气体流向图表 4 各阶段阀门开启情形阶段阀门开闭情形注： O- 阀门开启： X阀门关闭3.10 间歇式制半水煤气工艺流程如附图 1 所示 ,固体燃料由加料机从炉顶间歇加入炉内,吹风时 ,空气鼓风机自下而上通过燃料层, 吹风气经燃烧室及废热量后由烟囱放空.燃烧室中加入二次空气, 将吹风气中地可燃气体燃烧,使室内地格子蓄热砖温度上升.燃烧室盖子具有安全阀作用,当系统发生爆炸时可泄压,以减轻设备地破坏 .蒸汽上吹制气时 ,煤气经燃烧室及废热锅炉回收余热后,再经洗气箱及洗涤塔进入气柜.下吹制气时 ,蒸汽从燃烧室顶部进入,经预热后自上而下流经燃料层.由于煤气温度较低,可直接由洗气箱经洗涤