年产36万吨合成氨造气工艺设计20764.docx

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1、年产366万吨合合成氨造造气工艺艺设计The Dessignn off Prroduucinng CCoall Gaas aabouut Manuufaccturringg Syntthessis of Ammooniaa 36600000t/a目录摘要Absttracct引 言言1第1章 造气方方法的概概述21.1造造气方法法的介绍绍21.1.1固定定床气化化法21.1.2流化化床气化化法21.1.3气流流床气化化法31.1.4熔浴浴床气化化31.2造造气方法法的选择择4第2章 常压固固定床间间歇气化化法52.1半半水煤气气定义552.2半半水煤气气制气原原理52.3生生产流程程的选择择及论

2、证证62.4间间歇式制制半水煤煤气工艺艺流程662.5固固定床气气化法的的特点772.6原原料的选选择72.7工工艺条件件92.8工工作循环环102.9 炉内燃燃料分布布情况111第3章 工艺计计算133.1煤煤气发生生炉的物物料及热热量衡算算133.2物物料及热热量衡算算153.2.1吹风风阶段的的计算1153.2.2热量量衡算1163.3制制气阶段段的计算算173.3.1物料料衡算1173.3.2热量量衡算2203.4总总过程计计算213.4.1燃料料使用分分配及生生产指标标213.4.2物料料衡算2223.4.3热量量衡算2233.5配配气计算算243.6消消耗定额额25第4章 设备计计

3、算与选选型264.1煤煤气炉指指标计算算264.2煤煤气台数数的确定定274.3空空气鼓风风机的选选型及台台数确定定28第5章 能耗分分析与节节能途径径305.l 提高燃燃料利用用率305.1.1 提提高吹风风效率3315.1.2 提提高制气气效率3325.1.3 降降低灰渣渣返炭率率335.1.4 降降低吹风风及制气气带出物物345.1.5 减减少热量量损失3345.2 降低蒸蒸汽消耗耗35结论377致谢388参考文献献39年产366万吨合合成氨造造气工艺艺设计摘要：本本设计简简要介绍绍了几种种常见气气化工艺艺并对其其特点做做了对比比。虽然然固定床床工艺较较其它气气化工艺艺有其不不足之处处且

4、工艺艺较为落落后，但但其气化化工艺较较之其它它工艺更更成熟。根根据我国国基本国国情本设设计采用用常压固固定床间间歇气化化法。本设计介介绍了半半水煤气气的定义义及制气气原理；常压固固定床间间歇气化化生产流流程的选选择及论论证；常常压固定定床间歇歇气化的的工艺流流程；常常压固定定床间歇歇气化的的特点和和对原料料的选择择；常压压固定床床间歇气气化的工工艺条件件；常压固固定床间间歇气化化的工作作循环有有五个阶阶段；煤煤气炉内内燃料分分布情况况，从上上而下依依次为干干燥层、干干馏层、还还原层、氧氧化层、灰灰渣层。本设计对对造气工工段进行行了工艺艺计算，在在煤气炉炉的物料料衡算中中，进项项为1000千克克

5、入炉燃燃料，出出项包括括灰分、干干料、不不可燃物物共计999.999千克克，；能能量衡算算中，进进项包括括燃料热热值、空空气中水水汽的焓焓、干空空气显热热、燃料料显热共共计299048868千千焦，出出项包括括吹风气气热值、带带出物热热值、吹吹风气中中水汽的的焓、干干吹风气气显热等等共计1157551300千焦；在制气气阶段，分分别对碳碳、氢、氧氧、氮、硫硫元素进进行了衡衡算；热热量衡算算中，进进项包括括燃料热热值、燃燃料显热热、蒸汽汽的焓、氮氮空气中中水汽的的焓、干干氮空气气显热共共计355386661千千焦，出出项444134465.74千千焦；设设备计算算中，选选用330000mmUUG

6、I煤煤气炉，每每台每小小时产半半水煤气气75000 mm3，由年年产量计计算需778台；空气鼓鼓风机选选用D770014型型，经计计算需222台。本设计最最后从提提高燃料料有效利利用率、降降低蒸汽汽消耗方方面阐述述了合成成氨生产产造气工工段降低低能耗的的途径，提提出了合合成氨生生产造气气工段节节能增效效的应对对措施。关键词：合成氨氨 半半水煤气气 工工艺 设计 节能能The Dessignn off Prroduucinng CCoall Gaas aabouutMaanuffactturiing Syntthessis of Ammooniaa 36600000t/aAbsttracct：S

7、evveraal ccommmon gassifiicattionn meethoods haave beeen iintrroduucedd inn thhis dessignnandd thheirr chharaacteerissticcs aare commparred. Allthooughh thhe ffixeed bbed proocesss hhas itss shhorttcomminggs aand thee prroceess is rellatiivelly bbackkwarrd, itss gaasifficaatioon pproccesss teechnnol

8、oogy is morre mmatuure thaan tthe othherss. AAccoordiing to thee baasicc siituaatioon oof oour couuntrry, attmosspheericc fiixedd beed iinteermiitteent metthodd iss ussed in thiis ddesiign.The deffiniitioon oof ssemii- wwateer ggas andd gaasifficaatioon pprinncipple havvebeeen inttrodduceed iin tthi

9、ss deesiggn;aatmoosphheriicfiixedd beed ggasiificcatiion proocesssss seelecctioon aand demmonsstraatioon;tthe chaaraccterristticss off attmosspheericc fiixedd beed ggasiificcatiion; thhe sseleectiion of raww maaterrialls;thee coondiitioons of atmmosppherric fixxed bedd gaasifficaatioon pproccesss; t

10、the worrkinng ccyclle oof aatmoosphheriicfiixedd beed ggasiificcatiion inccluddes fivve sstagges; fuuel disstriibuttionn inn gaas ffurnnacee, iin tturnn frrom topp too boottoom ffor dryyingg laayerr, ccarbboniizattionn laayerr, rreduucinng llayeer, oxiide layyer andd assh llayeer.The gassifiicattion

11、n prroceess of thee deesiggn hhas beeen ccalcculaatedd, tthe matteriial ballancce pprocceedds iintoo thhe ffurnnacee off 1000 kkg ffuell ouut, inccluddingg assh, dryy maaterrialls, nonnflaammaablee tootall off 999.999 kgg; eenerrgy ballancceprroceeedssinccluddingg thhe ffuell caalorrifiic vvaluue, e

12、ntthallpy of watter vappor, drry aair sennsibble heaat, fueel ssenssiblle hheatt tootall off 2,9044,8668 kkJ oout, ittemss inncluudinng bblowwn ccalooriffic vallue witth aa caalorrifiic vvaluue oobjeectss, bblowwingg thhe eenthhalppy oof wwateer vvapoor, dryy bllownn seensiiblee heeataa tootall off

13、1,5755,1330 kkJ; in thee gaas pphasse, acccounntinng ffor carrbonn, hhydrrogeen, oxyygenn, nnitrrogeen, sullfurr; hheatt baalannce, thhe pprocceedds iinclludiing thee ennthaalpyy off thhe ffuell caalorrifiic vvaluue, fueel hheatt, ssteaam aand nittroggen in thee aiirthhe eenthhalppy oof wwateer vvap

14、oor, dryy niitroogenn aiir ssenssiblle hheatt tootall off 3,5388,6661 kkJ,heaat ttotaal oof4,4133,4665.774kJJ ouut; thee eqquippmennt ccalcculaatioons thee seelecctioon 30000mmmUGII gaas sstovve, cappaciity of 75000 mm3/hbyy thhe aannuual prooducctioon oof ccalcculaatioon, neeeds 78 uniits,airr bllo

15、weer cchooose D700014 typpe,tthe callcullatiion neeeds 22 setts.The patths to redducee thhe eenerrgy connsummptiion in gassifiicattionn seectiion havve bbeenn deescrribeedinn thhe ddesiign,froom aaspeectss off inncreeasiing thee efffecctivve uusagge rratee off fuuel andd reeduccingg thhe ssteaam cco

16、nssumpptioon; thee reeplaacinng mmeassurees ffor eneergyy saavinng aand efffectt inncreeasiing in gassifiicattionn seectiion of ammmoniia ssyntthessis prooducctioon hhavee beeen proopossed.Key worrds：Ammooniaa Synntheesiss；Semii-waaterr Gas；Techhnollogyy；Desiign；Enerrgy SaviingIII引 言言氨是一种种重要的的化工原原料，

17、特特别是生生产化肥肥的原料料，它是是由氢和和氮合成成。合成成氨工业业是氮肥肥工业的的基础。为为了生产产氨，一一般均以以各种燃燃料为原原料。首首先，制制成含HH2和COO等组分分的煤气气，然后后，采用用各种净净化方法法，除去去气体中中的灰尘尘、H22S、有有机硫化化物、CCO、CCO2等有害害杂质，以以获得符符合氨合合成要求求的洁净净的1：3的氮氮氢混合合气，最最后，氮氮氢混合合气经过过压缩至至15MMpa以以上，借借助催化化剂合成成氨。我国能源源结构中中，煤炭炭资源占占很大比比重。煤煤的气化化是煤转转化技术术中最主主要的方方面，并并已获得得广泛的的应用。煤煤气化提提供洁净净的可以以管道输输送的

18、气气体燃料料。当前前城镇及及大中型型企业要要求实现现煤气化化的迫切切性越来来越大，至至今以合合成气为为原料的的合成含含氮、含含氧化物物、烃类类及燃料料的碳化学技技术已经经获得相相当成功功，并且且这方面面的开发发活动至至今仍方方兴未衰衰。合成氨造造气，是是以煤或或焦碳为为原料，用用氧气（空空气、富富氧或纯纯氧）水水蒸汽或或氢气等等作为气气化剂（或或称气化化介质），在在高温条条件下通通过化学学反应将将煤或焦焦碳中的的可燃部部分转化化为气体体燃料的的过程。煤煤炭气化化包括煤煤的热解解、气化化和燃烧烧三部分。煤煤炭气化化时所得得的可燃燃气体称称气化煤煤气。气气化煤气气可用于于城市煤煤气、工工业燃气气和

19、化工工原料气气及联合合循环发发电等。当前国内内外煤完完全气化化技术发发展的趋趋势，概概括地可可以归纳纳出如下下几点1：气化向向大型化化方向发发展，因因为大型型化可以以提高单单位设备备的生产产能力使用氧氧气为气气化剂，提提高煤气气化炉的的操作温温度提高煤煤气化操操作压力力，几乎乎各种类类型的新新开发的的气化炉炉都采用用加压气气化的工工艺扩大气气化煤种种的范围围，随着着采煤机机械化和和水力采采煤技术术的发展展，原煤煤中的碎碎煤产率率越来越越多，为为了适应应这种趋趋势，一一些新开开发的新新气化方方法都用用碎煤或或粉煤气气化开发利利用无污污染的气气化方法法，许多多开发的的气化方方法，都都考虑了了在工艺

20、艺过程中中消除或或减少有有害物质质的产生生总之，由由于各国国自然资资源和社社会条件件的不同同，具体体的能源源政策也也各不相相同，但但可以预预料在221世纪纪煤炭仍仍将成为为世界的的主要能能源之一一。对于于我国来来说，随随着国民民经济的的不断发发展及人人民生活活水平的的不断提提高，应应积极进进行煤气气化的研研究，掌掌握和运运用国内内外的先先进煤气气化及其其应用技技术，对对加快我我国实现现四个现现代化有有着重要要的意义义。第1章 造气方方法的概概述1.1造造气方法法的介绍绍合成氨造造气，是是以煤或或焦炭为原料料，用氧氧气（空空气、富富氧或纯纯氧）、水蒸汽汽或氢气气等作为为气化剂剂（或称称气化介介质

21、），在在高温条条件下通通过化学学反应将将煤或焦焦炭中的可可燃部分分转化为为气体燃燃料的过过程。它它有以下几种分类类：按制取取煤气的的热值分分类，有有低热值值煤气法法(煤气气热值低低于83347kkJ/mm3)、中中热值煤煤气法（煤煤气热值值167747-334494kkJ/mm3）、高高热值煤煤气法(煤气热热值高于于334494kkJ/mm3)按供热热方式分分类，有有间接供供热和直接供供热按反应应器的形形式分类类，有固固定床、流化床床、气流床床、熔融床床本设计按按反应器器的分类类方法来来分别简简要介绍绍各种方方法22。1.1.1固定定床气化化法固定床气气化以块块煤为原原料,煤由气气化炉顶顶部间

22、歇歇加入，气气化剂由由炉底送送入，气气化剂与煤煤逆流接接触，气气化过程程进行得得很完全全，灰渣渣中残碳碳少，产产物气体体的显热热中的相相当部分分供给煤煤气化前前的干燥燥和干馏馏，煤气气出口温温度低，而而且灰渣渣的显热热又预热热了入炉炉的气化化剂，因因此气化化剂效率率高。它它有以下下两种方方法：固定床床常压气气化此方法比比较简单单，但对对煤的类类型有一一定要求求，即要要求用块块煤，低低灰熔点点的煤难难以使用用。常压方方法用空空气或空空气-水水蒸汽作作为气化化剂，制制得低热热值煤气气。固定床床加压气气化固定床加加压气化化最成熟熟的炉型型是鲁奇奇炉。它它和常压压移动床床一样，也也是自热热式逆流流反应

23、床床，所不同同的是采采用氧气气-水蒸蒸汽或空空气-水水蒸汽为为气化剂剂，在22.0-3.00Mpaa和9000-11100的温度条件件下连续续气化。1.1.2流化化床气化化法它是以粒粒度为00-100mm的的小颗粒粒煤为气气化原料料，在气气化炉内内使其悬悬浮分散散在垂直直上升的的气流中中，煤粒粒在沸腾腾状态进进行气化化反应，从从而使得得煤料层层内温度度均一，易易于控制制，提高高气化效效率。它它有以下下四种方方法：温克勒勒法温克勒法法是最早早开发的的流化方方法，在在常压下下，把煤煤粒度为为0-88mm的的褐煤、弱弱粘结性性烟煤或或焦碳经经给煤机机加入到到气化炉炉内。在在炉底部部通入空空气或氧氧气

24、作介介质，煤煤与经过过预热的的气化剂剂发生反反应。高温温温克勒法法将含水分分5%-12%的褐煤煤输入到到充压至至0.998Mppa的密密闭料锁锁系统后后，经给给煤机加加入气化化炉内。白白云石、石石灰石或或石灰经经给料机机输入炉炉内。煤煤与白云云石类添添加物在在炉内与与经过预预热的气气化剂（氧氧气/蒸蒸汽或空空气/蒸蒸汽）发发生气化化反应。粗粗煤气由由气化炉炉上方逸逸出进入入第一旋旋风分离离器，在在此分离离出的较较粗颗粒粒、灰粒粒循环返返回气化化炉。粗粗煤气再再进入第第二旋风风分离器器，在此此分离出出的细颗颗粒通过过密闭的的灰锁系系统将灰灰渣排出出，除去去煤尘。煤煤气经废废热锅炉炉生产水水蒸气以

25、以回收余余热，然然后经水水洗塔进进一步冷冷却和除除灰团聚聚气化法法它是在流流化床中中导入氧氧化性高高速气流流，使煤煤灰在软软化而未未熔融的的状态下下在锥形形床层中中相互熔熔聚而粘粘结成含含碳量低低的球状状灰渣，有有选择性性地排出出炉内。它它与固态态排渣相相比，降降低了灰灰渣的碳碳损失。加氢气气化法它是在煤煤气化过过程中直直接用氢氢或富含含H2的气体体作为气气化剂，生生成富CCH4的煤气气的方法法，其总总反应方方程式可可表示为为：煤H2CH4焦1.1.3气流流床气化化法它是一种种并流气气化，用用气化剂剂将粒度度为1000umm以下的的煤粉带带入气化化炉内，也也可将煤煤粉先制制成水煤煤浆，然然后用

26、泵泵打入气气化炉内内。煤料料在高于于其灰熔熔点的温温度下与与气化剂剂发生燃燃烧反应应和气化化反应，灰灰渣以液液态形式式排出气气化炉。它有以下两种方法：KTT法此法是最最早工业业化的气气流床气气化方法法，它采采用干法法进料技技术，因因在常压压下操作作，存在在问题较较多。它它是19948年年德国海海因里希希-柯柏柏斯和托托切克博博士提出出的一种种气流床床气化粉粉煤的方方法。德士古古法它是一种种湿法（水水煤浆）进进料的加加压气化化工艺。气气化炉是是由美国国德士古古石油公公司所属属德士古古开发公公司开发发的气流流床气化化炉。1.1.4熔浴浴床气化化20世纪纪50年年代熔浴浴床煤气气化方法法开始得得到开

27、发发，有熔熔渣床、熔熔盐床和和熔铁床床三类。下下面分别别介绍这这三类方方法。罗米方方法此法为常常压粉煤煤熔渣浴浴气法，有有单筒式和双双筒式两种种炉型，适用于于各种固固体或液液体燃料料，气体温温度高、强度高高。觊洛格格法此法为加加压熔浴浴气化法法。它是是在熔融融的Naa2CO3盐浴内内进行，熔熔融的NNa2CO3对煤与与蒸汽的的反应具具有强烈烈的催化化作用，在在较低温温度下就就可获得得很快的的反应速速度。此此法目前前尚处于于研究阶阶段，实实验能否否成功，关关键在于于气化炉炉。ATGGAS熔熔铁床气气化法ATGAAS法的的实质是是把煤粉粉与石灰灰石、蒸蒸汽氧（或或空气）一一起吹到到熔铁内内，使煤煤

28、的挥发发分逸出，残残留的碳碳溶解在在熔铁中中被气化化。此法法效率高高，有害害物质少少，气化化反应在在常压下下进行。煤煤种适用用范围广广，且气气化炉结结构简单单。因此此，该工艺有有可能放放大到工工业化生生产。1.2造造气方法法的选择择与固定床床气化相相比，其它气气化方法法的优点点是：气化能能力大；气化用用煤广；生产灵灵活性强强，开停停车容易易；碳转化化率高；环境污污染小。但是如果果采用这这些方法法，不但其其主体设设备及相相关必要要设备的的投资将将大大增增加，而且能能耗也将将大大增增大，这与我国氨氨需求量量大而技技术又相相对落后后且资金金短缺这这一基本本国情是是不相符符的。所所以，虽虽然固定定床气

29、化化工艺较较其它气气化工艺艺有不足足之处且且较为落落后，但其工工艺更成成熟，根据我我国基本本国情采采用常压压固定床床间歇气气化法。第2章常常压固定定床间歇歇气化法法2.1半半水煤气气定义半水煤气气是以水水蒸气为为主加入入适量的的空气为为气化剂剂与赤热热的炭反反应，所所生成的的煤气称称为半水水煤气，它它是合成成氨的原原料气，其其成分中中CO+H2一般在在68%左右。用用于合成成氨的半半水煤气气要求氢氢氮比为为3：11。2.2半半水煤气气制气原原理固体燃料料的气化化过程实实际上主主要是碳碳与氧的的反应和和碳与蒸蒸汽的反反应，这这两个反反应称为为固体燃燃料的气气化反应应。表2.11以空气气为气化化剂

30、主要要反应方方程式序号反应方程程式1CO22（3.76NN2）=CCO2（+33.766N2）22COO2（3.76NN2）=22CO（+3.776N22）3CCOO2（3.76NN2）=22CO（+3.776N22）4C3.76NN2O23.76NN2=COO27.52NN2表2.22以水蒸蒸汽为气气化剂主主要反应应方程式式序号反应方程程式1CH22O（汽汽）=CCOHH22C2HH2O（汽汽）=CCO22HH23CO22H2O（汽汽）=CCO22H242H2O2=2HH2O（汽汽）5C2HH2=CHH46CO33H2=CHH4H2O7CO24H22=CHH42HH2O（汽汽）在气化炉炉燃烧

31、层层中，炭炭与空气气及水蒸汽汽的混合合物相互互作用时时的产物物称为半半水煤气气，其化化学反应应按下列列方程式式进行：2COO23.76NN2=2CCO(22-1)CH22O（汽汽）=CCOHH2(2-2)这种煤气气的组成成由上列列两反应应的热平平衡条件件决定。由由于半水水煤气是是生产合合成氨的的原料气气，因此此，要求求入炉蒸蒸汽与空空气（习习惯上称称为氮空空气）比比例恰当当以满足足半水煤煤气中（CCOHH2）：NN2=3要求求，但是是在实际际生产中中要求半半水煤气气（COOH22）：N23.2。2.3生生产流程程的选择择及论证证根据水煤煤气生产产工艺流流程中废废热利用用的程度度，可分分为五类类

32、：不回收收废热的的流程：吹风直接接放空，上上下行煤煤气直接接进入冷冷却净化化系统，故故其热效效率差，一般为为小型水水煤气站站采用。只利用用吹气特特点持有有热的流流程：该流程在在吹风阶阶段，将将吹风气气通过燃燃烧室，同同时向燃燃烧室内内送入二二次空气气，合使使吹风气气中的在在燃烧室室中燃烧烧，蓄热热，高温温燃烧后后废热锅锅炉的收收热量后后放空。上上行、下下行煤气气直接进进入冷却却净化系系统，不不进行热热量回收收。利用吹吹气持有有热和上上行煤气气显热的的流程这是我国国目前广广泛使用用的一类类流程，它它可使大大部分的的废热得得以回收收利用。此此流程适适用于炉炉径大于于27440mmm。完全利利用吹风

33、风气所持持有热及及上、下下行煤气气显热的的流程该流程与与流程（33）的差差别仅在在于下行行煤气的的显热亦亦于回收收，废热热的回收收利用程程度最高高，废热热锅炉的的温度波波动较小小，蒸发发量也较较稳定。增热水水煤气流流程在水煤气气生产中中，用油油裂解来来提高煤煤气热值值的方法法称为增增热，它它的热值值高达116.77到188.8MMJ/mm3。但CCO含量量高达330%以以上，故故它不宜宜单独作作为城市市煤气，但但可作为为城市煤煤气的补补充气源源以备调调峰之用用3。综上所述述，以和两种流流程为最最佳，流流程效率高高于、中由于于加了回回收下行行煤气显显热，使使得阀门门和管道道增多，操操作变得得复杂

34、，投投资增加加，且由由于煤气气温度不不高于2200，从经经济效益益上考虑虑，流程程比流程程更为实实用，本本设计采采用流程程。2.4间间歇式制制半水煤煤气工艺艺流程固体燃料料由加料料机从炉炉顶间歇歇加入炉炉内，吹吹风时，空空气自下下而上通通过燃料料层，吹吹风气经经燃烧室室及废热热锅炉后由由烟囱放放空。燃燃烧室中中加入二二次空气气，将吹吹风气中中的可燃燃气体燃燃烧，使使室内的的格子蓄蓄热砖温温度升高高。燃烧烧室盖子子具有安安全阀作作用，当当系统发发生爆炸炸时可泻泻压，以以减轻设设备的破破坏。蒸蒸汽上吹吹制气时时，煤气气经燃烧烧室及废废热锅炉炉回收余余热后，再再经洗涤涤塔进入入气柜。下下吹制气气时，

35、蒸蒸汽从燃燃烧室顶顶部进入入，经预预热后自自上而下下流经燃燃料层。由由于煤气气温度较较低，可可直接经经洗涤塔塔进入气气柜。二二次上吹吹时，气气体流向向与上吹吹相同。空空气吹净净时，气气体经燃燃烧室、废废热锅炉炉和洗涤涤塔进入入气柜，此此时燃烧烧室不必必加入二二次空气气，在上上、下吹吹制气时时，如配配入加氮氮空气，则则其送入入时间应应稍迟于于水蒸汽汽的送入入，并在在蒸汽停停送之前前切断，以以避免空空气与煤煤气相遇遇发生爆爆炸。燃燃料气化化后，灰灰渣经旋旋转炉蓖蓖由刮刀刀刮入灰灰箱，定定期排出出炉外45。间歇式制制半水煤煤气工艺艺流程见见图2.1图2.11间歇式式制半水水煤气工工艺流程程图2.5固

36、固定床气气化法的的特点固定床气气化法其其煤气发发生炉的的排渣和和加料不不是连续续的，而而是间断断的排渣渣和加料料，其致致密的煤煤层在气气化过程程中是静静止不动动的，随随着气化化反应的的进行，以以温度划划分的各各区域将将逐渐上上移，必必须经过过间歇排排渣和加加炭后各各区域才才恢复到到原来的的位置6。2.6原原料的选选择间歇法生生产半水水煤气对对原料的的要求：对水分分的要求求燃料中水水分含量量过高，会会影响煤煤气发生生炉的气气化效率率，在气气化过程程中因水水分蒸发发吸热造造成炉温温下降使使燃料消消耗增加加，炉子子操作条条件恶化化，影响响水煤气气产量和和质量。因因此，要要求入炉炉煤的水水分含量量小于

37、33%55%。对挥发发份的要要求燃料中如如果挥发发份含量量高，则则由于甲甲烷和焦焦油的含含水两增增加而不不仅会增增加动力力燃料消消耗，而而且降低低炉子的的制气能能力影响响氨的产产量。因因此，要要求燃料料中挥发发份较低低为宜。对灰份份的要求求煤中含灰灰分其主主要成份份为二氧氧化硅、氧氧化铁、氧氧化铝、氧氧化钙和和氧化镁镁等无机机物质。这这些物质质的含量量对灰份份有决定定性影响响。灰份份高的燃燃料，不不仅增加加运输费费用，而而且使气气化条件件变得复复杂，所所以要求求燃料中中灰份较较低为宜宜。对硫份份的要求求煤中的硫硫份在气气化过程程中转化化为含硫硫气体，不不仅对设设备和系系统管道道有腐蚀蚀作用，而

38、而且会使使催化剂剂中毒。在在合成氨氨生产系系统中，根根据流程程 特点点，对含含硫量有有一定的的要求，并并应在净净化过程程中将其其除去。对化学学活性的的要求化学活性性高的燃燃料，有有利于气气体物质质和气化化率的提提高。至至于对气气化效率率的影响响，则因因所选用用的煤气气发生炉炉炉型不不同而有有所差异异。对机械械强度的的要求机械强度度高，以以免燃料料在炉内内或上料料过程中中受碰撞撞和挤压压而发生生碎裂，机机械强度度低会使使炉内阻阻力和气气体带出出物增加加，气化化能力下下降，消消耗增高高。对热稳稳定性要要求热稳定性性是指燃燃料在受受高温后后粉碎的的程度。热热稳定性性差的燃燃料，不不仅增加加炭阻力力和

39、气体体带出物物，而且且会堵塞塞炉膛和和系统管管道，增增加动力力消耗，影影响制气气产量。对粘结结性的要要求粘结性是是煤在高高温下干干馏粘结结的性能能，粘结结性较强强的原料料煤，气气化过程程中煤相相互粘结结后生成成焦，破破坏燃料料的透气气性，妨妨碍气化化剂的均均匀分布布，影响响气体成成分和制制气产量量。所以以要求煤煤的粘结结性较低低为宜。对燃料料粒度的的要求合成氨原原料煤首首先对煤煤种要求求是无烟烟煤，其其次对粒粒度则要要求采用用块煤和和粉煤的的成型，特特别以223-50mmm的粒粒度最好好。总之，对对间歇式式生产水水煤气，若若要使生生产取得得良好的的气化指指标，应应采用热热稳定性性好、机机械强度

40、度高、不不粘结、粒粒度均匀匀、水分分较少、灰灰分和挥挥发分不不高，灰灰分熔点点较高的的原料4，本本设计采采用无烟烟块煤。2.7工工艺条件件选择生产产工艺条条件时，要要求气化化效率高高，炉子子生产强强度大，煤煤气质量量好，气气化效率率指制得得半水煤煤气所具具有的热热值与制制气投入入的热量量之比。投投入的热热量包括括气化所所消耗的的燃料热热值和气气化剂带带入的热热量（后后者主要要指蒸汽汽的潜热热）。它它是用来来表示气气化过程程中的热热能利用用率。气气化效率率高，燃燃料利用用率高，生生产成本本低33。气气化效率率用X表表示：X=Q半半/(QQ燃Q蒸)1100%(2-3)式中：QQ半-半水水煤气的的热

41、值 Q燃燃-消耗耗燃料的的热值 Q蒸蒸-消耗耗蒸汽的的热值生产强度度是指每每平方米米炉膛截截面在每每小时生生产的煤煤气量，以以煤标准状状态下的的立方米米表示。煤煤气质量量则根据据生产要要求以热热值或以以指定成成分要求求来衡量量5。为了了保存以以上的要要求，气气化过程程的工艺艺条件有有：温度反应温度度沿着燃燃料层高高度而变变化，其其中氧化化层温度度最高。操操作温度度一般主主要是指指氧化层层的温度度，简称称炉温。炉炉温高，反反应速度度快，蒸蒸汽分解解率高，煤煤气产量量高，质质量好。但但炉温高高，吹风风气中一一氧化碳碳含量高高，燃烧烧发热少少，热损损失大。此此外，炉炉温还受受燃料及及灰渣熔熔点的限限

42、制，高高温熔融融将造成成炉内结结疤。故故炉温通通常应比比灰熔点点低500左右右，工业业上采用用炉温范范围10000-12000。吹风速速度提高炉温温的主要要手段是是增加吹吹风速度度和延长长吹风时时间。后后者使制制气时间间缩短，不不利于提提高产量量，而前前者对制制气时间间无影响响，通过过提高吹吹风速度度，迅速速提高炉炉温，缩缩短二氧氧化碳在在还原层层的停留留时间。以以降低吹吹风气中中的一氧氧化碳含含量，减减少热损损失。吹吹风速度度采用炉炉温范围围10000-12000。蒸汽用用量蒸汽用量量是改善善煤气产产量与质质量的重重要手段段之一。蒸蒸汽流量量越大，制制气时间间愈长，则则煤气产产量愈大大。但要

43、要受到燃燃料活性性、炉温温和热平平衡的限限制。当当燃料活活性好。炉炉温高时时，加大大蒸汽流流量可加加快气化化反应，煤煤气产率率和质量量也得到到提高。但但同时因因燃料层层温下降降快而应应缩短吹吹入蒸汽汽的时间间。但燃燃料活性性较低时时，宜采采用较小小的蒸汽汽流量和和较长的的送入时时间。燃料层层高度在制气阶阶段，较较高的燃燃料层将将使水蒸蒸汽停留留时间加加长，而而且燃料料层温度度较为稳稳定，有有利于提提高蒸汽汽分解率率，但在在吹风阶阶段，由由于空气气与燃料料接触时时间家长长，吹风风气中CCO含量量增加，更更重要的的是，过过高的燃燃料层由由于阻力力增加，使使输送空空气的动动力消耗耗增加。根根据实践践

44、经验，对对粒度较较大、热热稳定性性较好的的燃料，可可采用较较高的燃燃料层，但但对颗粒粒小或热热稳定性性差的燃燃料，则则采用炉炉温范围围10000-12000。循环时时间制气过程程一个循循环时间间包括五五个阶段段时间，各各阶段的的时间分分配要根根据燃料料性质，气气化剂配配分比和和煤气组组成的要要求而定定，一个个循环时时间短时时，炉温温的波动动小，煤煤气产量量和质量量也较稳稳定，故故循环时时间不宜宜长，但但气化活活化较低低的燃料料时，因因反应速速度慢，应应采用较较长的循循环时间间。气体成成分主要调节节半水煤煤气中（HH2+COO）与NN2比值。方方法是改改变加氮氮气，或或改变空空气吹净净时间。在在

45、生产中中还应经经常注意意保持半半水煤气气中低的的氧含量量（00.5%），否否则将引引起后序序工段的的困难，氧氧含量过过高还有有爆炸的的危险。2.8工工作循环环常压固定定床法制制半水煤煤气其工工艺流程程气化过过程按55个阶段段分别叙叙述如下下：吹风阶阶段 来来自鼓风风机的加加压空气气送入煤煤气发生生炉底部部，经与与燃料层层燃烧放放出大量量的热量量储存于于炭层内内，生成成吹风气气由炉顶顶出，经经旋风除除尘 器器除去灰灰尘后，进进入废热热锅炉的的管间的的水换热热，水受受热蒸汽汽产生的的低压蒸蒸汽经气气包蒸汽汽管道可可供本炉炉制气用用。吹风风气被冷冷却降温温后出废废热锅炉炉，由烟烟囱放空空。上吹制制气

46、阶段段 蒸蒸汽与加加氮空气气一起自自炉底送送入，经经与灼热热的燃烧烧层反应应后，气气体层上上移，炉炉温下降降，生成成半水煤煤气由炉炉顶引出出除去带带出灰尘尘。进入入废热锅锅炉回收收气体中中的显热热后进入入洗气塔塔洗净和和冷却至至常温由由洗气塔塔上部引引出送出出气柜。下吹制制气阶段段蒸汽自自炉顶送送入，经经灼热的的气化层层反应，气气化层下下移，炉炉温继续续下降，生生成的水水煤气由由炉底引引出，因因下行煤煤气通过过灰渣层层降低温温度，不不再进入入废热锅锅炉直接接进入洗洗气塔洗洗净降温温，由塔塔顶引出出至气柜柜。二次吹吹气阶段段基本同同一次上上吹制气气阶段，但但不加入入氮空气气，其目目的在于于置换下下部及管管道中残残存的煤煤气，防防止爆炸炸现象。吹净阶阶段其工工艺流程程同上吹吹制气阶阶段，但但不用蒸蒸汽而改改用空气气，以回回收系统统中的煤煤气至气气柜。以上5个个阶段的的工作循循环，由由液压或或气压两两种形式式自动机机控制，目目前正在在发展成成微型程程序制代代替自动动机控制制166。间间歇式制制气工作作循环各各阶段气气体的流流向如图图2.22所示。图2.22 制气气工作循循环气体体流向图图阀门开闭闭情况见见下表2.33表2.33各阶段段阀门开开启情况况阶段1234567吹风OX