【正文】 空氣為氣化劑主要反應(yīng)方程 序號(hào) 反應(yīng)方程式 1 C＋ O2（ ） =CO2（ +） 2 C＋ O2=（ ） =2CO（ +） 3 C＋ CO2=（ ） =2CO（ +=2） 4 2C＋ ＋ O2＋ =CO2＋ 表 2 以水蒸汽為氣化劑主要反應(yīng)方程式 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 11 灰渣層 氧化層 干餾層 干燥層 還原層 序號(hào) 反應(yīng)方程式 1 C＋ H2O（ 汽） =CO＋ H2 2 C＋ 2H2O（汽） =CO2＋ 2H2 3 CO＋ 2H2O（汽） =CO2＋ H2 4 2H2＋ O2=2H2O（汽） 5 C＋ H2=CH4 6 CO＋ 3H2=CH4＋ H2O 7 CO2＋ 4H2=CH4＋ 2H2O（汽） 在氣化爐燃燒層中，炭與空氣幾水蒸汽的混合物相互作用時(shí)的產(chǎn)物稱為半水煤氣，其化學(xué)反應(yīng)按下列方程式進(jìn)行： 2C＋ O2＋ =2CO2＋ C＋ H2O（汽） =CO＋ H2 這種煤氣的組成由上列兩反應(yīng)的熱平衡條件決定。 （ 2） 干餾層 干燥層下面溫度較高，燃料中的水分蒸發(fā)至差不多后，在高溫條件下，燃料便發(fā)生分解，放出揮發(fā)分，燃料本身也逐漸碳化，干餾層厚度小于干燥層。 必須指出，各層之間并沒(méi)有嚴(yán)格的界限，即沒(méi)有明顯的分層，各層高度隨燃料的種類性質(zhì)和氣化條件不同而異。外面包有石棉制品隔熱保溫襯鑄剛護(hù)圈，內(nèi)部襯有耐火磚和隔熱層。底盤底部有氣體中心管與吹風(fēng)和下吹管線呈倒 Y 型連接 ，中心管下部裝有通風(fēng)閥和清理門。 （ 5）傳動(dòng)裝置 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 13 機(jī)械除灰裝置的旋轉(zhuǎn)是由電機(jī)提供動(dòng)力。燃燒室的作用： 區(qū)域 區(qū)域名稱用途及進(jìn)行的過(guò)程 化學(xué)反應(yīng) Ⅰ 灰渣層 分配氣化劑，防止?fàn)t蓖受高溫的影響，在本區(qū)域中， 借灰渣預(yù)熱氣化劑。 Ⅴ 干燥區(qū) 依靠氣體的顯熱來(lái)蒸發(fā)燃料中的水分 Ⅵ 自由空間 起聚積煤氣的作用。 氣體從 下部入口切線方向進(jìn)室，避免直接沖撞室壁，以減少對(duì)耐火磚的磨損，并使氣體在室內(nèi)分布均勻。高溫氣從上而下與管間的水進(jìn)行逆流熱交換，汽水混合物從上循環(huán)管進(jìn)入 氣包產(chǎn)生蒸汽。用以促進(jìn)對(duì)流，使熱交換效率提高。以保持一定 的水面，起到安全水封的作用。 洗滌塔 洗滌塔的作用是冷卻（降溫），冷凝（蒸汽）和除塵，它可采用噴塔，也可采用填料塔，其外形一般為柱形。 煙囪 煙 囪也是煤氣生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備，其主要作用是排放廢氣，另還兼有封塵和除塵的作用。投入的熱量包括氣化所消耗的燃料熱值和氣化劑帶入的熱 量（后者主要指蒸汽的潛熱）。煤氣質(zhì)量則根據(jù)生產(chǎn)要求以熱值或以指定成分要求來(lái)衡量。但爐溫高，吹風(fēng)氣中一氧化碳含量高，燃燒發(fā)熱少，熱損失大。后者使制氣時(shí)間縮短，不利于提高產(chǎn)量，而前者對(duì)制氣時(shí)間無(wú)影響，通過(guò)提高吹風(fēng)速 度，迅速提高爐溫，縮短二氧化碳在還原層的停留時(shí)間。蒸汽流量越大，制氣時(shí)間愈長(zhǎng)，則煤氣產(chǎn)量愈大。但同時(shí)因燃料層溫下降快而應(yīng)縮短吹入蒸汽的時(shí)間。 循環(huán)時(shí)間 制氣過(guò)程一個(gè)循環(huán)時(shí)間包括五個(gè)階段時(shí)間，各階段的時(shí)間分配要根據(jù)燃料性質(zhì)，氣化劑配分比和煤氣組成的要求而定，一個(gè)循環(huán)時(shí)間短時(shí)，爐溫的波動(dòng)小，煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量也較穩(wěn)定，故循環(huán)時(shí)間不宜長(zhǎng) ，但氣化活化較低的燃料時(shí)，因反應(yīng)速度慢，應(yīng)采用較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間。一般為小型水煤氣站采用。此流程適用于爐徑大于 2740mm。 （ 2）上吹制氣階段 蒸汽與加氮空氣一起自爐底送入，經(jīng)與灼熱的燃燒層反應(yīng)后，氣體層上移，爐溫下降，生成半水煤氣由爐頂引出除去帶出灰塵。 （ 5）吹凈階段 其工藝流程同上吹制氣階段，但不用蒸汽而改用空氣，以回收系統(tǒng)中的煤氣至氣柜。燃燒室中加入二次空氣，將吹風(fēng)氣中的可燃?xì)怏w燃燒，使室內(nèi)的格子蓄熱磚溫度升高。由于煤氣溫度較低，可直接由洗氣箱經(jīng)洗滌塔進(jìn)入氣柜。 4 工藝計(jì)算 煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算 方法：實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算法 實(shí)際計(jì)算法是以實(shí)測(cè) 煤氣組成為依據(jù)的計(jì)算法，采用此法計(jì)算時(shí)，首先將氣化煤進(jìn)行試燒，以得到準(zhǔn)確的煤氣組成分析數(shù)據(jù)。燃料帶入氫量： b．空氣中水蒸汽帶入氫量： 2/18= 合計(jì)： 出項(xiàng)： 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 23 ： = ： － = 合計(jì)： 吹風(fēng)氣中水汽含量： 18/2= 每標(biāo)準(zhǔn) m3吹風(fēng)氣中水汽含量： 5．氧平衡（以 kg 計(jì)） 進(jìn)項(xiàng)： ； 空氣中氧量： ： 32/= ： 16/18= 合計(jì)： 出項(xiàng) ： ： = ： 16/18= 合計(jì)： 7．硫平衡（以 kg 計(jì)） 進(jìn)項(xiàng)：燃料帶入硫量： 出項(xiàng)：吹風(fēng)氣中含硫量： ( ) 32/34= 誤差：（ － ） /100%= % 熱量衡算： 1. 進(jìn)項(xiàng)（以 kJ計(jì)） （ 1）燃料熱值： 100 25808=614476 （ 2）燃料顯熱： 100 25 =42625（ 為燃料的比熱） （ 3）干空氣顯熱： 25 =5121（ 為空氣的比熱） （ 4）空氣中水汽的焓： =5482 式中 為 25℃時(shí)干飽和蒸汽的焓 合計(jì)： 624851 2. 出項(xiàng)（以 kJ計(jì)） 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 24 （ 1）吹風(fēng)氣熱值： =163198 1 m3吹風(fēng)氣熱值為： 3050 ＋ 3020 ＋ 9520 = （ 2）干吹風(fēng)氣顯熱： 235 =45028 C －（ ＋ ） = H ＋（ 2） /18－ = O ＋（ 16） /18－ = N － = S －（ ＋ ） = 合計(jì)： 1/（ +++++） =℃ （ 3）吹風(fēng)氣中水汽的焓： =8389（ 為 235℃時(shí)過(guò)熱蒸汽的焓） （ 4）帶出物熱值： 7003 4=28012 25808/（ 1/1－ ） =7003 （ 5）帶出物顯熱： 4 235=235（ 為燃料的比熱） （ 6）灰渣中可燃物熱值： 8100 ＋ 2500 =29908 （ 8100， 2500 分別為碳和硫的發(fā)熱值） （ 7）灰渣顯熱： 95 =348 （ 為灰渣的比熱） （ 8）熱損失（取燃料發(fā)熱量的 7%） 2580800/ =43013 （ 1）～（ 8）合計(jì)： 318131 （ 9）積蓄在煤層中的熱量： 624851－ 318131=306720 3．吹風(fēng)效率： 306720/(2580800/ 100%=% 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 25 1. 熱量平衡表 表 10熱量平衡表（ kJ） 蒸汽吹送階段的計(jì)算（以 100kg 入爐燃料為基準(zhǔn)） 1. 物料衡算 Nm3半水煤氣中含有的元素量， kg C=12/（ ＋ ＋ ） = H=2/（ ＋ 2 ）＋ 2/34 = O=32/（ 0. 1308＋ ＋ ） = N=28/ = S=32/34 = ： ： （ － ） /（ 28/） = m3 氮空氣中含水汽量： = 進(jìn)項(xiàng) 出項(xiàng) 燃料熱值 614476 吹風(fēng)氣熱值 163198 燃料顯熱 42625 干吹風(fēng)氣顯熱 干空氣顯熱 5121 吹風(fēng)氣中水汽的焓 8389 空氣中水汽的焓 5482 帶出物熱值 28012 帶出物顯熱 235 灰渣中可燃物熱值 29908 灰渣顯熱 348 熱損失 43013 積蓄在 煤層中的熱量 306720 合計(jì) 624851 合計(jì) 318131 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 26 已知和假設(shè)數(shù)據(jù) 上行半水煤氣產(chǎn)量為 XNm3 上行半水煤氣中含水蒸汽量為 上、下吹蒸汽用量相等各為 Wkg 下行半水煤氣產(chǎn)量為（ － X） Nm3 下行半 水煤氣中含水蒸汽量為 為方便計(jì)算，假設(shè)上、下吹氣體成分相同，上、下吹氮空氣作為均勻加入計(jì)。℃ ) 干上行煤氣中水汽焓 =25696 式中 — 225℃時(shí)過(guò)熱蒸汽的焓，千卡 / 千克 軟水焓 25X 合計(jì) :57175+25X 出項(xiàng) 干吹風(fēng)氣的焓 120=5819 式中 — 干上行煤氣 0→ 120℃的平均恒壓熱容，千卡 / (m179?！?) 上行煤氣中水汽焓 651=23921 蒸汽焓 排污水焓 （ XY） 熱損失（入熱的 3%） （ 57175+25X） 3% 合計(jì)： 38942++ 平衡： 57175+25X=38942++ +=18233 ??????????????① （ 2）總固體平衡 150X=2020（ X－ Y） 1850X2020Y=0 ??????????????② （ 3）解方程得①、②： X= Y= 所以每 100 千克燃料產(chǎn) 蒸汽量為 耗軟水量為 。 I煤氣發(fā)生爐每臺(tái)每小時(shí)產(chǎn)水煤氣 7500Nm3。 G。 1. 干空氣用量（吹風(fēng)空氣） 25℃空氣 相對(duì)濕度 70% 4122Nm3(干 )/h 大氣壓力 2. 二次空氣用量 根據(jù)實(shí)踐二次風(fēng)量可取一次風(fēng)量的 15%左右 4122 15%= 3. 空氣含水蒸汽量 25℃空氣 相對(duì)濕度 70% 濕含量 H=（干空氣） （ 4122＋ ） = = （ 4122＋ ）＋ =實(shí)際情況下空氣用量 （ 273＋ 25） /273 760/760=5287Nm3/h 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 40 空氣損失取 18%（泄漏） V=5287/（ 1－ 18%） = 11 根據(jù)需要，備用 1。 150000 3300/（ 300 24） =68750 臺(tái)數(shù)的確定 （ 1）爐堂面積 F=? ? 2/4=? /4 32= （ 2）生產(chǎn)強(qiáng)度 7500/=1061Nm3/臺(tái) . （ 3）臺(tái)數(shù)的確定煤氣爐在生產(chǎn)中加入煤和除灰要停車，一天的生產(chǎn)時(shí)間沒(méi)有 24 小時(shí)，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間取 22小時(shí)，另外，由于氣化爐不能長(zhǎng)期達(dá)到最大產(chǎn)氣量，取富裕系數(shù)為 ，則： （ 68750 24） /（ 7500 22） = 取 11 根據(jù)需要，備用 2 臺(tái)所以本設(shè)計(jì)共有煤氣發(fā)生爐 13 臺(tái)。 (2).煤氣產(chǎn)量在加煤后各循環(huán)中并不相同，以上指標(biāo)是平均值。 （ 2）軟水進(jìn)口溫度為 25℃，總固體 150ppm （ 3）排污水總固體 2020ppm （ 4）鍋爐產(chǎn)汽壓力： f/cm2飽和蒸汽 產(chǎn)氣量及消耗兩計(jì)算 產(chǎn)氣量及消耗水量可由熱平衡計(jì)算 設(shè)進(jìn)口水量為 Xkg，產(chǎn)汽量為 Ykg 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 37 （ 1） 熱平衡 進(jìn)項(xiàng)：回收廢熱量： 43013 = 軟水焓： 25X kJ 合計(jì)： ＋ 168X 出項(xiàng)： 蒸汽焓： 排污水焓： （ X－ Y） 合計(jì)： ＋ 平衡： ＋ 25X=＋ ????????????① （ 2）總固體平衡： 150X=2020（ X－ Y）????????????② （ 3）解方程得： X= Y= 所以每 100kg 燃料產(chǎn)水蒸汽 排污水： 消耗軟水： 5 設(shè)備計(jì)算 煤氣爐指標(biāo)計(jì)算 Φ 3000U?！?) 吹風(fēng)氣中水汽焓 6510=2294 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 36 式中 651— 230℃時(shí)過(guò)熱蒸汽的焓，千卡 / 千克 干上行煤氣焓 120=5193 式中 — 干上行煤氣 0→ 120℃的平均恒壓熱容，千卡 / (m179。米 3 吹風(fēng)氣中水汽焓 =2476 式中 — 230℃時(shí)過(guò)熱蒸汽的焓，千卡 / 千克 干上行煤氣焓 225= 式中 — 干上行煤氣 0→ 225℃的平均恒壓熱容，千卡 / (m179。 %，時(shí)間（ S） 表 8 生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間 吹風(fēng) 上吹 下吹 二次上吹 吹凈 合計(jì) 26 26 36 8 4 100 180s ： 100kg 入爐燃料 成分 Vg Ag Cg ∑ % 100 帶出物數(shù)量： 4kg 絕對(duì)干料 帶出物組分及各組分重量 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 21 表 9 帶出物數(shù)量及其組分 元素 組成，重量 % 各組分重量， kg C 4 = H 4 = O 4 = N 4 = S