【正文】 反應(yīng)，所生成的煤氣稱(chēng)為半水煤氣，它是合成氨的原料氣，其成分中CO2+H2一般在68%左右。因此，要求入爐煤的水分含量小于3～5%。這些物質(zhì)的含量對(duì)灰份有決定性影響。（5）對(duì)化學(xué)活性的要求 化學(xué)活性高的燃料，有利于氣體物質(zhì)和氣化率的提高。熱穩(wěn)定性差的燃料，不僅增加炭阻力和氣體帶出物，而且會(huì)堵塞爐膛和系統(tǒng)管道，增加動(dòng)力消耗，影響制氣產(chǎn)量。 半水煤氣制氣原理 固體燃料的氣化過(guò)程實(shí)際上主要是碳與氧的反應(yīng)和碳與蒸汽的反應(yīng)，這兩個(gè)反應(yīng)稱(chēng)為固體燃料的氣化反應(yīng)。(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。 （5）灰渣層 氧化層下面就是灰渣層，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，起作用是能分布熱空氣和保護(hù)爐。 水煤氣發(fā)生爐的結(jié)構(gòu)大致分為五個(gè)部分，起各部分的作用分?jǐn)⑷缦拢海?）爐體 爐殼由鋼板焊制，上部襯有耐火磚和保溫磚硅藻磚，使?fàn)t殼免受高溫的損害。（3）底盤(pán) 底盤(pán)和爐殼通過(guò)大法蘭連成一體，用紫銅薄板包石棉布填料密封。灰犁固定在出灰口上，利用它與旋轉(zhuǎn)灰盤(pán)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以減弱機(jī)械磨損。 燃燒室 燃燒室的上部都呈錐行，中部為柱體，內(nèi)襯有耐火磚及蓄熱用的格子磚。 氣體從下部入口切線(xiàn)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。CO2＋C=2COH2O＋C=CO＋H22H2O＋C=CO2＋2H2Ⅲ還原區(qū)二氧化碳還原成一氧化碳或水蒸氣分解為氫，燃料依靠熱的氣體而被預(yù)熱。煤氣生產(chǎn)中常用火管立式廢熱鍋爐，爐體為一直立的圓筒，用鋼板焊接，兩頭裝有鋼板封頭，內(nèi)部裝有若干根無(wú)縫鋼管。由于廢熱鍋爐上部裝有氣泡，為保持爐體重心達(dá)到平衡，避免基礎(chǔ)受力不均而下陷，故安裝時(shí)，鍋爐爐體傾斜7176。半水煤氣進(jìn)口管浸入水面以下75~125mm，水至箱頂加入，不斷地從錐體部分的溢流管溢出。出洗氣箱的煤氣已被飽和。所以，如想繼續(xù)降溫，必須使煤氣中的水汽冷凝，由于冷凝熱大，故必須用大量的水噴淋，使煤氣繼續(xù)冷卻。 間歇式制半水煤氣的工藝條件 選擇生產(chǎn)工藝條件時(shí)，要求氣化效率高，爐子生產(chǎn)強(qiáng)度大，煤氣質(zhì)量好，氣化效率指制得半水煤氣所具有的熱值與制氣投入的熱量之比。爐溫高，反應(yīng)速度快，蒸汽分解率高，煤氣產(chǎn)量高，質(zhì)量好。 吹風(fēng)速度 提高爐溫的主要手段是增加吹風(fēng)速度和延長(zhǎng)吹風(fēng)時(shí)間。 蒸汽用量 蒸汽用量是改善煤氣產(chǎn)量與質(zhì)量的重要手段之一。爐溫高時(shí)，加大蒸汽流量可加快氣化反應(yīng)，煤氣產(chǎn)率和質(zhì)量也得到提高。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)粒度較大、熱穩(wěn)定性較好的燃料，可采用較高的燃料層，但對(duì)顆粒小或熱穩(wěn)定性差的燃料，則燃料層不宜過(guò)高。在生產(chǎn)中還應(yīng)經(jīng)常注意保持半水煤氣中低的氧含量（≤%），否則將引起后序工段的困難，氧含量過(guò)高還有爆炸的危險(xiǎn)。上行、下行煤氣直接進(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)，不進(jìn)行熱量回收。（5）增熱水煤氣流程 在水煤氣生產(chǎn)中，用油裂解來(lái)提高煤氣熱值的方法稱(chēng)為增熱。吹風(fēng)氣被冷卻降溫后出廢熱鍋爐，由煙囪放空。（4）二次吹氣階段 基本同一次上吹制氣階段，但不加入氮空氣，其目的在于置換下部及管道中殘存的煤氣，防止爆炸現(xiàn)象。 間歇制半水煤氣各階段氣體流向 各階段閥門(mén)開(kāi)啟情況階段閥門(mén)開(kāi)閉情況1234567吹風(fēng)OXXOOXX一次上吹XOXOXOX下吹XXOXXOO二次上吹XOXOXOX空氣吹凈OXXOXOX注：O閥門(mén)開(kāi)啟：X閥門(mén)關(guān)閉 間歇式制半水煤氣工藝流程 流程中一般設(shè)有煤氣發(fā)生爐、煤氣除塵、余熱回收、降溫及氣體儲(chǔ)存等設(shè)備。主要有中型氨廠(chǎng)塊煤制氣工藝流程和小型氨廠(chǎng)固體燃料制氣工藝流程。氣體溫度逐級(jí)下降，減輕了系統(tǒng)阻力，提高了半水煤氣的產(chǎn)量。對(duì)于吹風(fēng)氣潛熱回收，主要采用“合成二氣（指合成放空氣和儲(chǔ)槽氣）連續(xù)輸入，吹風(fēng)氣集中燃燒的吹風(fēng)氣回收”的工藝路線(xiàn)。燃燒室蓋子具有安全閥作用，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生爆炸時(shí)可泄壓，以減輕設(shè)備的破壞。二次上吹時(shí)，氣體流向與上吹相同。相對(duì)濕度80%，（水汽）/kg（干汽）；吹風(fēng)氣，上行煤氣流600℃；下吹煤氣200℃；灰渣200℃；上行蒸汽120℃；飽和蒸汽的焓2730kJ/kg；下吹蒸汽550℃；過(guò)熱蒸汽的焓3595kJ/kg； （4） 生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間%，時(shí)間（S） 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)2031367610036180s （5） 計(jì)算基準(zhǔn)：100kg入爐燃料 （6） 帶出物數(shù)量及其組分帶出物數(shù)量：2kg絕對(duì)干料[8] 帶出物組分及各組分重量 帶出物數(shù)量及其組分元素組成，重量%各組分重量，kgC.2=H2=O2=N2=S2=灰分2=合計(jì)1002帶出物熱值30030kJ/㎏ （7） 灰渣組成及其各組分重量 灰渣組成，重量% 100C S 灰分 合計(jì)灰渣重量（按灰分平衡計(jì)算），kg（）247。 已知數(shù)據(jù)循環(huán)時(shí)間及百分比程序吹風(fēng)上吹下吹二次上吹吹凈合計(jì)%20313676100秒36180根據(jù)物料、熱量衡算，每100kg無(wú)煙煤的生產(chǎn)指標(biāo)：生產(chǎn)量：加氮水煤氣：半水煤氣： Nm3吹風(fēng)氣：168－=消耗量：吹風(fēng)空氣（包括吹凈）：168N m3 Nm3 每個(gè)循環(huán)平均產(chǎn)半水煤氣量：65003/60=325N m3 吹風(fēng)空氣流量（吹凈時(shí)風(fēng)量為吹風(fēng)時(shí)風(fēng)量的70%）：325/1683600/（36＋）= Nm3/ h 加氮空氣流量：325/3600/36= m3/h蒸汽流量： 上吹蒸汽流量（包括二次上吹）：325/3600/（36＋）= m3/h 下吹蒸汽流量：325/3600/= m3/h 吹風(fēng)氣流量：325/3600/36= m3/h上行蒸汽流量：325/3600/（＋）= Nm3/h下行蒸汽流量：325/3600/= m3/h 廢熱鍋爐的熱量衡算 設(shè)已知條件 （1）計(jì)算目的：通過(guò)熱量衡算求處產(chǎn)蒸汽量（2）計(jì)算依據(jù)（已知條件）循環(huán)各階段產(chǎn)氣量無(wú)法計(jì)算，只能按其制氣時(shí)間比例計(jì)算（1）計(jì)算基準(zhǔn)為100kg無(wú)煙塊煤，基準(zhǔn)溫度為0℃（2）（3）上吹蒸汽分解率為：% 半水煤氣組名稱(chēng)CO2COH2CH4H2SN2O2組分吹風(fēng)氣量 自動(dòng)機(jī)循環(huán)百分比階段吹風(fēng)上吹下吹二次上吹吹凈百分比20313676（4）上吹及空氣吹凈產(chǎn)生的氣量占半水煤氣總量的百分比：Z=Z1/Z2Z—上吹及空氣吹凈產(chǎn)生的氣體占半水煤氣總量的百分比，%Z1—上吹，二次上吹，吹凈百分比之和，%Z2—上吹，下吹，二次上吹，吹凈百分比之和，%Z=44/80100%=55%（5上吹未分解蒸汽占未分解蒸汽總量的百分比：Z=Z1/Z2Z—上吹未分解蒸汽占未分解蒸汽總量的百分比：Z1—上吹加二次上吹百分比，%Z2—上吹，下吹，二次上吹百分比之和，%Z=38/74100%=%（6）進(jìn)廢鍋的煤氣溫度：600℃，出廢鍋的煤氣溫度為200℃（7）半水煤氣千克分子數(shù)：（8）100kg煤氣化時(shí)需要蒸汽量：18=56kg（9）水的分子量：18（10）水蒸汽在0℃時(shí)的熱焓：（11）100kg煤氣化時(shí)需消耗空氣：168Nm3或許168/= （12）廢鍋進(jìn)水溫度：102℃，溫度為115℃，蒸汽焓為2415kJ/kg（13）設(shè)鍋爐的用水量為X千克，產(chǎn)蒸汽量為Ykg，軟水進(jìn)口總固體150ppm，排污水2000ppm（14）煤氣與未分解蒸汽混合比熱：＋＋＋＋＋＋＋=（15） 熱量衡算 （1）進(jìn)熱：a. 上吹及空氣吹凈產(chǎn)生的氣體顯熱計(jì)算：組分 千克分子量 組分含量（%） 溫度（℃） 比熱（kJ） 物理熱（kJ）CO2 600 = H2 600 = CO 600 = CH4 600 = H2S 600 = N2 600 = 26477O2 600 = 總計(jì)：已知上吹及空氣吹凈產(chǎn)生的氣體占半水煤氣總量的百分?jǐn)?shù)為：55%所以上吹及空氣吹凈產(chǎn)生的氣體顯熱為：=b上吹未分解蒸汽的顯熱計(jì)算顯熱Q=W/18（1－η）GT（kJ）Q—上吹未分解蒸汽顯熱，W—蒸汽用量，kgη—蒸汽分解率，%G—半水煤氣千克分子數(shù)T—進(jìn)廢熱鍋爐煤氣的溫度，℃Q=56/18（%）600=20106c上吹未分解蒸汽潛熱計(jì)算潛熱Q=W（1－η）iQ上吹未分解蒸汽潛熱。已知條件：（1）循環(huán)周期及各階段時(shí)間分配 循環(huán)周期及各階段時(shí)間分配程序吹風(fēng)上吹下吹二次上吹吹凈合計(jì)%20313676100秒36180（2）根據(jù)計(jì)算所得：生產(chǎn)量（Nm3）：吹風(fēng)氣產(chǎn)量：半水煤氣產(chǎn)量：加氮水煤氣：消耗量：空氣消耗：168蒸汽量：（3）每個(gè)循環(huán)平均產(chǎn)氣量：65003/60=325Nm3a吹風(fēng)空氣流量（吹凈時(shí)風(fēng)量為吹風(fēng)量的70%左右）325/1683600/（36＋）=（干）/hb水蒸汽流量：上吹（包括二次上吹）：325/3600（＋）=下吹：325/3600/=4538c吹風(fēng)起流量325/3600/（36＋）=d上行煤氣流量325/3600/（＋）=e下行煤氣流量325/3600/=5964Nm3/h關(guān)于上面計(jì)算有以下幾點(diǎn)說(shuō)明：一、以上流量未考慮濾、漏損失。 空氣鼓風(fēng)機(jī)的選型及臺(tái)數(shù)確定采用無(wú)煙煤為原料，根據(jù)實(shí)際情況，故選用D700—14型鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量42000m3/h。工作介質(zhì)焦（煤）、水煤氣、空氣、蒸汽外形尺寸（長(zhǎng)寬高）268018503524毫米總重（下包括磅稱(chēng)）4000千克 10000m3螺旋式氣柜的工藝指標(biāo)設(shè)計(jì)容積10000米3有效容積9360 米3工作壓力鐘罩升起后壓力中節(jié)Ⅰ升起后壓力中節(jié)Ⅱ升起后壓力工作溫度常溫鐘罩內(nèi)徑22300毫米中節(jié)Ⅰ內(nèi)徑32250毫米中節(jié)Ⅱ內(nèi)徑24200毫米水槽內(nèi)徑24860毫米水槽容水量約3807噸水槽靜水液面高7850毫米總高鐘罩高9100毫米中節(jié)Ⅰ高7600毫米中節(jié)Ⅱ高7600毫米水槽高7898毫米進(jìn)出氣管直徑1220毫米安全放空管高34400毫米進(jìn)出口水槽高1800毫米進(jìn)出口水槽中間隔板高1240毫米進(jìn)出口水槽水封高450毫米地下槽高650毫米地下槽溢流口高515毫米地下槽隔板高520毫米 集塵器 外徑Φ1230毫米高度材料鋼板重量（不包括耐火磚）4061千克第八章 車(chē)間布置簡(jiǎn)述車(chē)間布置是本設(shè)計(jì)工作中很重要的一環(huán)，車(chē)間布置的好壞直接關(guān)系到車(chē)間建成后是否符合工藝要求，能否是良好的操作條件，使生產(chǎn)正常、安全的進(jìn)行，設(shè)備的維護(hù)、檢修的方便可行，以及對(duì)建設(shè)投資、經(jīng)濟(jì)效益等都有著極大的影響。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火、防毒規(guī)范，該裝置屬于甲類(lèi)生產(chǎn)，所以該車(chē)間的生產(chǎn)裝置宜采用敞開(kāi)式廠(chǎng)房。因原料煤是間歇加入，所以布置在有墻的房間內(nèi)，且在煤氣發(fā)生爐頂部。 綠色環(huán)保節(jié)能 我國(guó)中小型氨廠(chǎng)都以煤（或焦）為原料進(jìn)行常壓間歇制氣，采用變換、水洗（或硫化）銅洗和合成的生產(chǎn)工藝，由于采用煤為原料，而且是常壓氣化，能耗較高，約在46～671000000kJ/T氨之間。 單位氨產(chǎn)量所消耗的原料煤（或焦）和燃料煤構(gòu)成了合成氨廠(chǎng)主要原因能耗的部分。其節(jié)能措施大致有：a采用新型爐篦間歇式造氣爐為移動(dòng)床氣固加工式設(shè)備，其中造氣爐爐篦系關(guān)鍵部件。b采用過(guò)熱蒸汽制氣和蒸汽自調(diào)過(guò)熱蒸汽制氣可延長(zhǎng)制氣層長(zhǎng)度，提高蒸汽分解率和煤的燒出率，并能增加制氣強(qiáng)度，蒸汽自調(diào)是使蒸汽流量隨制汽時(shí)間而逐漸下降，它能提高蒸汽分解率并降低蒸汽消耗。應(yīng)保證干燥煤（焦）入爐，并且粉煤必須篩盡。f造氣余熱回收改善改善余熱回收是節(jié)能降耗電量的重切問(wèn)題，例如，未回收吹風(fēng)氣潛熱的小氨廠(chǎng)可增設(shè)風(fēng)氣燃燒爐，以回收吹風(fēng)氣中CO潛熱，產(chǎn)生低壓蒸汽供制氣用。 總而言之，在中小型氨廠(chǎng)中，分級(jí)利用過(guò)程余熱，日益受到工廠(chǎng)的重視。適當(dāng)?shù)匕才啪蜆I(yè)人員及就業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，人員