【正文】 相互粘結(jié)后生成焦，破壞燃料的透氣性，妨礙氣化劑的均勻分布，影響氣體成分和制氣產(chǎn)量。用于合成氨的半水煤氣要求氫氮比為 3： 1。 （ 1）羅米方法 此法為常壓粉煤熔渣浴氣法，此法有單簡式和雙簡式兩種爐型。在爐底部通入空氣或氧氣作介質(zhì)，沒與經(jīng)過預(yù)熱的氣化劑發(fā)生反應(yīng)。 總之，由于各國自然資源和社會(huì)條件的不同，具體的能源政策也各不相同， 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 6 但可以預(yù)料在 21 世紀(jì)煤炭仍將成為世界的主要能 源之一。合成產(chǎn)量 60%以上是以煤為原料，全國現(xiàn)有 1000 多家大中小型以煤為原料的合成氨廠。本設(shè)計(jì)采用常壓固定床間歇制氣法。目前還在建設(shè)采用各種煤氣化技術(shù)的工業(yè)化裝置。其種類繁多，方式各異。 流化床氣化 流化床氣化又稱沸騰床氣化，它是以小顆粒煤為 原料， 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 7 將氣化劑（蒸汽和富氧或氧氣）送入爐內(nèi)，是煤顆粒的爐內(nèi)呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行氣化反應(yīng)。 熔浴床氣化 50 年代熔浴床煤氣氣化方法開始得到開發(fā)。但其氣化工藝較之其它工藝更成熟。 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 10 （ 6）對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的要求 機(jī)械強(qiáng)度高，以免燃料在爐內(nèi)或上料過程中受碰撞和擠壓而發(fā)生碎裂，機(jī)械強(qiáng)度低會(huì)使?fàn)t內(nèi)阻力和氣體帶出物增加，氣化能力下降，消耗增高。 必須指出，各層之間并沒有嚴(yán)格的界限，即沒有明顯的分層，各層高度隨燃料的種類性質(zhì)和氣化條件不同而異。燃燒室的作用： 區(qū)域 區(qū)域名稱用途及進(jìn)行的過程 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。用以促進(jìn)對(duì)流，使熱交換效率提高。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）。蒸汽流量越大，制氣時(shí)間愈長，則煤氣產(chǎn)量愈大。此流程適用于爐徑大于 2740mm。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。℃ ) 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 。 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)。米 3 吹風(fēng)氣中水汽焓 =2476 式中 — 230℃時(shí)過熱蒸汽的焓，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。 間歇式制氣工作循環(huán)各階段氣體的流向如圖所示。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，氧含量過高還有爆炸的危險(xiǎn)。故爐溫通常應(yīng)比灰熔點(diǎn)低 50℃左右，工業(yè)上采用爐溫范圍 10001200℃。由于進(jìn)塔煤氣被水汽飽和。 廢熱鍋爐 廢熱鍋爐主要用于回收吹風(fēng)氣和上行半水煤氣的顯熱，生產(chǎn) 的蒸汽，為制氣和其它用途提供一部分蒸汽來源。 （ 4）機(jī)械除灰裝置 包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的灰盤和爐條及固定不動(dòng)的會(huì)犁。 發(fā)生爐內(nèi)燃料分布情況 圖 1 燃料層分區(qū)示意圖 （ 3）還原層 氣化劑從下面進(jìn)入碳層氧化區(qū)中已含有各種氣體成分，而在還原層里，主要進(jìn)行 CO 的還原反應(yīng)。這些物質(zhì)的含量對(duì)灰份有決定性影響。煤種適用范圍廣，且氣化爐結(jié)構(gòu)簡單。它與固態(tài)排渣相比，降低了灰渣的碳損失。煤由氣化爐頂部間歇加入，氣化劑由爐底送入，氣化劑與煤逆流接觸，氣化過程進(jìn)行得很完全，灰渣中殘?zhí)忌伲a(chǎn)物氣體的顯熱中的相當(dāng)部分供給煤氣化前的干燥和干餾，煤氣出口溫度低，而且灰渣的顯熱又預(yù) 熱了入爐的氣化劑，因此氣化劑效率高。煤炭氣化時(shí)所得的可燃?xì)怏w稱氣化煤氣。為了生產(chǎn)氨，一般均以各種燃料為原料。合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)。煤炭氣化包括煤的熱解、氣化和燃燒 3 部分。 固定床氣化法 煤的固定床氣化是以塊煤為原料。煤氣經(jīng)廢熱鍋爐生產(chǎn)水蒸氣以回收余熱，然后經(jīng)水洗塔進(jìn)一步冷卻和除 （ 3）灰團(tuán)聚氣化法 它是在流化床中導(dǎo)入氧化性高速氣流，使煤灰在軟化而未熔融的狀態(tài)下在錐形床層中相互熔聚而粘結(jié)成含碳量低的球狀灰渣，有選擇性地排出爐內(nèi)。此法效率高，有害物質(zhì)少，氣化反應(yīng)在常壓下進(jìn)行。 （ 3）對(duì)灰份的要求 煤中含灰分其主要成份為二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂等無機(jī)物質(zhì)。由于半水煤氣是生產(chǎn)合成氨的原料氣，因此，要 求入爐蒸汽與空氣（習(xí)慣上稱為氮空氣）比例恰當(dāng)以滿足半水煤氣中（ CO＋ H2）： N2=3 要求，但是在實(shí)際生產(chǎn)中要求半水煤氣（ CO＋ H2）：N2≧ 。底盤兩側(cè)有灰斗，底盤上沒有溢流排污管和水封桶，可以排泄冷凝水和油污，并防止氣體外透，起安全作用。燃燒室的頂蓋起著泄壓作用，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生爆炸時(shí)，爆炸壓力超過蓋子彈簧的作用力，蓋子張開，降低壓力，避免設(shè)備損壞。煤氣由下部入塔，由上部出塔。此外，爐溫還受燃料及灰渣熔點(diǎn)的限制，高溫熔融將造成爐內(nèi)結(jié)疤。 氣體成分 主要調(diào)節(jié)半水煤氣中（ H2+CO）與 N2 比值，方法是改變加氮?dú)猓蚋淖兛諝獯祪魰r(shí)間。 以上 5個(gè)階段的工作循環(huán)，由 液壓或氣壓兩種形式自動(dòng)機(jī)控制，目前正在發(fā)展成微型程序制代替自動(dòng)機(jī)控制。 上行制氣階段氫平衡（以 kg 計(jì)） 進(jìn)項(xiàng)： （ a）燃料帶入氫量： (X/)= 水蒸汽帶入氫量： W 2/18=W/9 （ b）空氣中水蒸汽含氫量： 2/18 X/= 合計(jì)： W/9＋ 出項(xiàng)： （ 1）半水煤氣中氫量： （ 2）半水煤氣中水汽含氫量：（ 2/18） X= 合計(jì)： 平衡： W/9＋ = W=（ 1） 下行制氣階段氫平衡（以 kg 計(jì)） 進(jìn)項(xiàng)： （ 1）燃料帶入氫量 (1X/)= （ 2）蒸汽帶入氫量 W 2/18=W/9 （ 3）空氣中水汽含氫量： 2/18－ =－ 合計(jì)： W/ 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 27 出項(xiàng)： a．半水煤氣中氫量 （ － X） =－ （ 2/18）（ － X） =－ 合計(jì)： － 平衡： W/ =－ W=－ （ 2） 解方程（ 1）和（ 2）得： X= W= 由此得： 上行半水煤氣產(chǎn)量： m3 上行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)： 100%=% 下行半水煤氣產(chǎn)量： － = 下行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)： 100%=% 上行半水煤氣中水蒸汽量 = 下行半水煤氣中水蒸汽汽量： = 煤氣中總水汽量： ＋ = 蒸汽總耗量： 2= 上吹蒸汽分解率： （ － ） / 100%=% 下吹蒸汽分解率： （ － ） / 100%=% 平均蒸汽分解率： [－ ]/ 100%=% （以 kg計(jì)） 進(jìn)項(xiàng)： （ 1）燃料中帶入氧量： （ 2）蒸汽帶入氧量： 16/18= （ 3） 空氣中氧含量： 32/= （ 4）空氣中水汽含氧量： 16/18= 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 28 合計(jì)： 出項(xiàng)： （ 1）半水煤氣中氧量： = （ 2）半水煤氣中水汽含氧量： 16/18= 合計(jì) 6．硫平衡（以 kg 計(jì)） 進(jìn)項(xiàng)： 燃料帶入硫量： 合計(jì) 出項(xiàng)： 半水煤氣中含硫量： = 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 =625 (3)蒸汽的焓： =136821 (4)干空氣顯熱： 25 =656 (5)空氣中水汽的焓： =898 合計(jì)： 753476 ： （ 1）半水煤氣熱值： 2254=711678 1標(biāo)準(zhǔn) m3半水煤氣熱值為： 3050H2＋ 3020CO＋ 9520CH4=2254 （ 2）干半水煤氣的焓 上行半水煤氣比熱： 230=14509 1/(+7N2++++)=℃ 下行半水煤氣比熱： 123=5249 1/(+7N2++++)= ℃ 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 29 （ 1）半水煤氣中水汽的焓： ＋ 43607=79067 （ 2）帶 出物熱值： 7003 4=28012 （ 3）帶出物顯熱： 4 235=235 （ 4）灰渣中可燃物熱值： 8100 ＋ 2500 =29908 （ 5）灰渣顯熱： 95 =348 （ 6）熱損失（取燃料發(fā)熱值的 7%） 614476 =43013 合計(jì)： 869006 （ kJ） 869006－ 753476=115530 ： 711678/（ 614476＋ 136821＋ 115530） 100%=% 表 11熱量平衡表（ kJ） 進(jìn)項(xiàng) 出項(xiàng) 燃料熱值 614476 半水煤氣熱值 711678 燃料顯熱 625 干半水煤氣顯熱 19758 蒸汽的焓 136821 半水煤氣中水汽的焓 79067 干氮空氣顯熱 656 帶出物熱值 28012 空氣中水汽的焓 898 帶出物顯熱 235 從煤層中吸取熱量 115530 灰渣中可燃物熱值 29908 灰渣顯熱 348 熱損失 43013 合計(jì) 869006 合計(jì) 912019 總過程計(jì)算 燃料使用分 配 設(shè) 100kg 燃料用于制半水煤氣為 Xkg 根據(jù)熱量平衡得： 115530X=（ 100－ X） 307573 X= 每 100kg 燃料用于制半水煤氣為 ，用于制吹風(fēng)氣為 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 30 每 100kg 燃料的生產(chǎn)指標(biāo) 吹風(fēng)氣產(chǎn)量： = m3 吹氣空氣耗量： = m3 半水煤氣產(chǎn)量： 0727= N m 加氮空氣消耗量： = N m 蒸汽消耗量： = 總過程效率： （ 2254） /（ 614476＋ ） 100%=% 物料衡算（ kg） 進(jìn)項(xiàng)：燃料中碳含量： 合計(jì)： 出項(xiàng)： （ 1）半水煤氣中碳含量： = （ 2）吹風(fēng)氣中碳含量： = 合計(jì)： 進(jìn)項(xiàng)： （ 1）燃料中氫含量： （ 2）空氣中水汽含 氫量： 2/18= （ 3）氮空氣中水汽含氫量： 2/18= （ 4）蒸汽含氫量： 2/18= 合計(jì)： 出項(xiàng)： （ 1）半水煤氣中氫含量： = （ 2）半水煤氣中水氣含氫量： 2/18= （ 3）吹風(fēng)氣中含氫量： = （ 4）吹風(fēng)氣中水汽含氫量： 2/18= 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 31 合計(jì) ： 誤差：（ － ） /100%= % 3 氧平衡 進(jìn)項(xiàng)： （ 1）燃料中氧含量 （ 2）空氣中氧含量： 32/= （ 3）蒸汽中含氧量： 16/18= （ 4）空氣中水汽含氧量： 16/18= （ 5）氮空氣中水汽含氧量： 16/18= （ 6）氮空氣中氧量： 32/= 合計(jì)： 出項(xiàng)： （ 1）半水煤氣中氧含量： = （ 2）半水煤氣中水汽含氧量： 16/18= （ 3）吹風(fēng)氣中氧含量： = （ 4）吹風(fēng)氣中水汽含氧量： 16/18= 合計(jì)： 誤差：（ ） /100%= % 4 氮平衡 進(jìn)項(xiàng)： （ 1）燃料中氮含量： （ 2）空氣中氮含量： 28/= （ 3）氮空氣中氮含量： 28/= 合計(jì)： 出項(xiàng)： （ 1）半水煤氣中氮含量： = （ 2）吹風(fēng)氣中氮含量： = 合計(jì)： 年產(chǎn) 15 萬噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 32 誤差：（ ）