【文章內(nèi)容簡介】 ）、（4）中由于加了回收下行煤氣顯熱，使得閥門和管道增多，操作變得復(fù)雜，投資增加，且由于煤氣溫度不高于200℃，從經(jīng)濟(jì)效益上考慮，流程（3）比流程（4）更為實(shí)用，本設(shè)計(jì)采用流程（3）。 間歇式氣化的工作循環(huán) 常壓固定床法制半水煤氣其工藝流程氣化過程按5個(gè)階段分別敘述如下：（1）吹風(fēng)階段 來自鼓風(fēng)機(jī)的加壓空氣送入煤氣發(fā)生爐底部，經(jīng)與燃料層燃燒放出大量的熱量儲(chǔ)存于炭層內(nèi)，生成吹風(fēng)氣由爐頂出，經(jīng)旋風(fēng)除塵 器除去灰塵后，進(jìn)入廢熱鍋爐的管間的水換熱，水受熱蒸汽產(chǎn)生的低壓蒸汽經(jīng)集氣包蒸汽管道可供本爐制氣用。吹風(fēng)氣被冷卻降溫后出廢熱鍋爐，由煙囪放空。（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。進(jìn)入廢熱鍋爐回收氣體中的顯熱后進(jìn)入洗氣箱至洗氣塔洗凈和冷卻至常溫由洗氣塔上部引出送出氣柜。（3）下吹制氣階段 蒸汽自爐頂送入，經(jīng)灼熱的氣化層反應(yīng)，氣化層下移，爐溫繼續(xù)下降，生成的水煤氣由爐底引出，因下行煤氣通過灰渣層降低溫度，不再進(jìn)入廢熱鍋爐直接進(jìn)入洗氣箱、洗氣塔洗凈降溫，由塔頂引出至氣柜。（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。（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。 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。 。 間歇制半水煤氣各階段氣體流向 各階段閥門開啟情況階段閥門開閉情況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閥門開啟：X閥門關(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。對(duì)于一般的間歇制氣，吹風(fēng)氣須放空，故備有兩套管路輪流使用，以分別進(jìn)行吹風(fēng)和制氣作業(yè)。由于每個(gè)工作循環(huán)中有五個(gè)不同的階段，所以流程中必須安裝足夠的閥門，并通過自動(dòng)控制機(jī)控制閥門的啟閉。 由于熱能回收的程度、方法不同，形成了不同的間歇式制半水煤氣的工藝流程。主要有中型氨廠塊煤制氣工藝流程和小型氨廠固體燃料制氣工藝流程。 本設(shè)計(jì)為小型氨廠固體燃料制氣工藝。該流程的主要特點(diǎn)： 本流程采用以設(shè)備代替配管，簡化了工藝流程，加大了系統(tǒng)氣體流動(dòng)通道截面積，降低了氣體的流速，減輕了氣體中帶出物對(duì)金屬的磨損和阻塞現(xiàn)象。順流程的氣體中的顯熱及副產(chǎn)蒸汽和軟水加熱回收了吹風(fēng)氣、上行和下行煤氣中的顯熱。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。因進(jìn)洗滌塔的氣體溫度較低，節(jié)省了洗滌、冷卻用水量等的優(yōu)點(diǎn)。 流程中吹風(fēng)氣只進(jìn)行了顯熱的回收，而對(duì)吹風(fēng)氣的潛熱沒有進(jìn)行回收。目前絕大部分小氮肥企業(yè)，回收了上行煤氣和吹風(fēng)氣的顯熱，這部分的顯熱，其中主要是副產(chǎn)低壓蒸汽或者過熱蒸汽兩種形式。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。 間歇式制半水煤氣的工藝流程圖如下圖所示。 間歇式制半水煤氣的工藝流程如圖3所示，固體燃料由加料機(jī)從爐頂間歇加入爐內(nèi)，吹風(fēng)時(shí)，空氣鼓風(fēng)機(jī)自下而上通過燃料層，吹風(fēng)氣經(jīng)燃燒室及廢熱量后由煙囪放空。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。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。蒸汽上吹制氣時(shí)，煤氣經(jīng)燃燒室及廢熱鍋爐回收余熱后，再經(jīng)洗氣箱及洗滌塔進(jìn)入氣柜。下吹制氣時(shí)，蒸汽從燃燒室頂部進(jìn)入，經(jīng)預(yù)熱后自上而下流經(jīng)燃料層。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。二次上吹時(shí)，氣體流向與上吹相同?？諝獯祪魰r(shí)，氣體經(jīng)燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱和洗滌塔進(jìn)入氣柜，此時(shí)燃燒室不必加入二次空氣，在上、下吹制氣時(shí)，如配入加氮空氣，則其送入時(shí)間應(yīng)稍遲于水蒸汽的送入，并在蒸汽停送之前切斷，以避免空氣與煤氣相遇而發(fā)生爆炸。燃料氣化后，灰渣經(jīng)旋轉(zhuǎn)爐蓖由刮刀刮入灰箱，定期排出爐外。第五章 工藝計(jì)算 煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算已知條件的確定: 入爐煤組成，重量%[13]CHONSAM合計(jì)100燃燒熱值 18188kJ/㎏ （1） 吹風(fēng)氣組成，體積% 吹風(fēng)氣組成體積%[12]CO2O2COH2CH4N2合計(jì)H2S100（2） 半水煤氣真正組成，體積% 半水煤氣組成體積%CO2O2COH2CH4N2合計(jì)H2S51100 （3） 各物料進(jìn)出爐的溫度空氣25℃。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。=灰渣各組分重量，kgC = S ==合計(jì)： （8） 燃料氣化后轉(zhuǎn)入煤氣中的元素量，kgC －（＋）=H ＋（2）/18－=O ＋（16）/18－=N －=S －（＋）=合計(jì)：計(jì)算誤差=[100－（＋＋2）]/100100%=% 物料及熱量衡算 吹風(fēng)階段的計(jì)算：（以100kg入爐燃料為基準(zhǔn)） 物料衡算（1）每Nm3吹風(fēng)氣中含有的元素量，kgC [12（＋＋）]/= H [2（＋2）]/＋2/34=O [32（＋＋）]/=N （214）/=S 32/34=（2）由碳平衡計(jì)算吹風(fēng)氣量：（3）由氮平衡計(jì)算空氣用量：[371－（－）]/（28/）=340m3 注：空氣帶入水汽量 ： 340=（）（4）氫平衡（以kg計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：a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)：a. 吹風(fēng)氣中含氫量：371= ：－=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)：a. 燃料帶入氧量： ： 34032/=102：16/18=： 出項(xiàng)：a. 吹風(fēng)氣中氧量：371= ：16/18=： 誤差：（－）/100%=%（6）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：371= 熱量衡算（以kJ計(jì)）（1）燃料熱值：10018188=1818800（2）燃料顯熱：10025=（）（3）干空氣顯熱：[12]34025=（4）空氣中水汽的焓：[13]=26452合計(jì)：1858901（以kJ計(jì)）（1）吹風(fēng)氣熱值：371=438070其中1 m3吹風(fēng)氣熱值為[12]：12810＋12684＋39984=（2）干吹風(fēng)氣顯熱：371600=313421其中1 m3干吹風(fēng)氣顯熱為[12]＋＋＋＋＋=℃（3）吹風(fēng)氣中水汽的焓[12]：3696=44241（4）帶出物熱值：300302=60060（5）帶出物顯熱[12]：2600=（6）灰渣中可燃物熱值[12]：34020＋10500=191562（7）灰渣顯熱[12]：200= （8）熱損失（取燃料發(fā)熱量的6%） 1818800=109128（1）～（8）合計(jì)：1164984KJ（9）積蓄在煤層中的熱量：1858901－1164984=693917 吹風(fēng)效率（積蓄在煤層中的熱量/原料熱值）100%=（693917/1818800）100%=% 熱量平衡表 熱量平衡表（kJ）進(jìn)項(xiàng)出項(xiàng)燃料熱值 1818800吹風(fēng)氣熱值 438070燃料顯熱 4590干吹風(fēng)氣顯熱 313421 吹風(fēng)氣中水汽的焓44241 空氣中水汽的焓 26452帶出物熱值 60060帶出物顯熱 灰渣中可燃物熱值 191562灰渣顯熱 熱損失 109128 積蓄在煤層中的熱量 693917合計(jì) 1858901合計(jì) 1164984 制氣階段的計(jì)算 物料衡算 （1）每Nm3半水煤氣中含有的元素量，kgC=12/（＋＋）=H=2/（＋2）＋2/34=O=32/（＋＋）=N=28/=S=32/34=（2）由碳平衡計(jì)算半水煤氣產(chǎn)量：（3）由氮平衡計(jì)算氮空氣用量：（205－）/（28/）= m3氮空氣中含水汽量：=（4）氫平衡已知和假設(shè)數(shù)據(jù)上行半水煤氣產(chǎn)量為XNm3上、下吹蒸汽用量相等各為Wkg下行半水煤氣產(chǎn)量為（205－X）Nm3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)。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/205=水蒸汽帶入氫量：W2/18=W/9b氮空氣中水蒸汽含氫量：2/18X/205=合計(jì)： W/9＋出項(xiàng)：a半水煤氣中氫量：b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)：a燃料帶入氫量 －b蒸汽帶入氫量 W2/18=W/9c氮空氣中水汽含氫量：2/18－=－合計(jì)：W/9＋出項(xiàng)：a半水煤氣中氫量（205－X）=－b半水煤氣中水汽含氫量（2/18）（205－X）=－合計(jì)：－平衡：W/9＋－=－ W=157－（2）解方程（1）和（2）得： X=115 W=由此得：上行半水煤氣產(chǎn)量：115N m3上行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)：115/205100%=%下行半水煤氣產(chǎn)量：205－115=90下行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)：90/205100%=%115=下行半水煤氣中水蒸汽汽量：90=＋= 蒸汽總耗量：2=137kg 上吹蒸汽分解率： （－）/100%=% 下吹蒸汽分解率： （－）/100%=%平均蒸汽分解率： [137－（＋）]/137100%=%（5)氧平衡（以kg計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：a燃然料中帶入氧量： b蒸汽帶入氧量：13716/18=c氮空氣中氧含量：32/= d氮空氣中水汽含氧量：16/18=合計(jì)：出項(xiàng)：a半水煤氣中氧量：205= b半水煤氣中水汽含氧量：（＋）16/18=合計(jì) 誤差：（－）/100%=% （6）硫平衡（以kg計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：燃料帶入硫量：出項(xiàng)： 半水煤氣中含硫量：205= 熱量衡算 （1）進(jìn)項(xiàng)（以kJ計(jì)）：燃料熱值：10018188=1818800b燃料顯熱：10025=c蒸汽的焓[12]：2730＋3595=433263d干氮空氣顯熱[12]：25=468 e氮空氣中水汽的焓[12]：=1122 合計(jì)：2256270（2）出項(xiàng)：a半水煤氣熱值：20511455=23482751標(biāo)準(zhǔn)m3半水煤氣熱值為：12810＋12684＋39984=11455b干半水煤氣的顯熱：115600＋90200=117159上行半水煤氣比熱[12]： (＋＋＋＋＋)/=℃下行半水煤氣比熱[12]： (＋＋＋＋＋)/=℃c半水煤氣中水汽的焓[13]：3696＋2890=215502 d帶出物熱值：300302=60060e帶出物顯熱[12]：6002= f灰渣中可燃物熱值[12]：34020＋10500=75369 g灰渣顯熱[12]：200= h熱損失（取燃料發(fā)熱值的6%）1818800=109128 合計(jì)：2933995（3）需從煤層中吸取的熱量（kJ） 2933995－2256270=677725（4）制氣效率：2256270/（1818800＋677725＋433263）100%=%（5）熱量平衡表 熱量平衡