【文章內容簡介】 （3）兩種流程為最佳，流程（4）效率高于（3）、（4）中由于加了回收下行煤氣顯熱，使得閥門和管道增多，操作變得復雜，投資增加，且由于煤氣溫度不高于200℃，從經(jīng)濟效益上考慮，流程（3）比流程（4）更為實用，本設計采用流程（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個階段分別敘述如下：（1）吹風階段 來自鼓風機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存于炭層內，生成吹風氣由爐頂出，經(jīng)旋風除塵 器除去灰塵后，進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)氣包蒸汽管道可供本爐制氣用。吹風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。進入廢熱鍋爐回收氣體中的顯熱后進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，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，不再進入廢熱鍋爐直接進入洗氣箱、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個階段的工作循環(huán)，由液壓或氣壓兩種形式自動機控制，目前正在發(fā)展成微型程序制代替自動機控制。間歇式制氣工作循環(huán)各階段氣體的流向如圖所示。閥門開閉情況見表4圖2 間歇制半水煤氣各階段氣體流向圖表4 各階段閥門開啟情況階段閥門開閉情況1234567吹風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閥門關閉 間歇式制半水煤氣工藝流程如附圖1所示，固體燃料由加料機從爐頂間歇加入爐內，吹風時，空氣鼓風機自下而上通過燃料層，吹風氣經(jīng)燃燒室及廢熱量后由煙囪放空。燃燒室中加入二次空氣，將吹風氣中的可燃氣體燃燒，使室內的格子蓄熱磚溫度升高。燃燒室蓋子具有安全閥作用，當系統(tǒng)發(fā)生爆炸時可泄壓，以減輕設備的破壞。蒸汽上吹制氣時，煤氣經(jīng)燃燒室及廢熱鍋爐回收余熱后，再經(jīng)洗氣箱及洗滌塔進入氣柜。下吹制氣時，蒸汽從燃燒室頂部進入，經(jīng)預熱后自上而下流經(jīng)燃料層。由于煤氣溫度較低，可直接由洗氣箱經(jīng)洗滌塔進入氣柜。二次上吹時，氣體流向與上吹相同?？諝獯祪魰r，氣體經(jīng)燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱和洗滌塔進入氣柜，此時燃燒室不必加入二次空氣，在上、下吹制氣時，如配入加氮空氣，則其送入時間應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)旋轉爐蓖由刮刀刮入灰箱，定期排出爐外。附圖2 年產(chǎn)10萬噸合成氨廠制半水煤氣的帶控制點的工藝流程4 工藝計算 煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算方法：實際數(shù)據(jù)計算法實際計算法是以實測煤氣組成為依據(jù)的計算法，采用此法計算時，首先將氣化煤進行試燒，以得到準確的煤氣組成分析數(shù)據(jù)。已知條件的確定: 表5 入爐煤組成，重量%CHONSAW合計100燃燒熱值 28476kJ/㎏ 1. 吹風氣組成，體積%表6 吹風氣組成， 體積%CO2O2COH2CH4N2合計H2S1002. 半水煤氣真正組成，體積%表7 半水煤氣組成， 體積%CO2O2COH2CH4N2合計H2S44100空氣25℃。相對濕度80%，（水汽）/kg（干汽）；吹風氣，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；3. 生產(chǎn)循環(huán)時間%，時間（S）表8 生產(chǎn)循環(huán)時間吹風上吹下吹二次上吹吹凈合計26263684100180s：100kg入爐燃料帶出物數(shù)量：2kg絕對干料帶出物組分及各組分重量表9 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1002帶出物熱值30030kJ/㎏ 摘自 鐘蘊英、關夢嬪、崔開仁、王惠中編 .煤化學.灰渣組成。重量% C S 灰分 合計 100灰渣重量（按灰分平衡計算），kg（）247。=灰渣各組分重量，kgC = S =灰分 =合計：，kgC －（＋）=H ＋（2）/18－=O ＋（16）/18－=N －=S －（＋）=合計：計算誤差==[100－（＋＋2）]/100100%=0% 物料及熱量衡算 吹風階段的計算： （物料衡算）1. 每Nm3吹風氣中含有的元素量，kgC [12（＋＋）]/= H [2（＋2）]/＋2/34=O [32（＋＋）]/=N 28/=S 32/34=2. 由碳平衡計算吹風氣量：3. 由氮平衡計算空氣用量：[580－（－）]/（28/）=530m3 空氣帶入水汽量 ： 530=（）4. 氫平衡（以千克計）進項：a。燃料帶入氫量： b．空氣中水蒸汽帶入氫量：2/18=合計： 出項：：580=：－=合計：吹風氣中水汽含量：18/2=每標準m3吹風氣中水汽含量：5．氧平衡（以kg計）進項：； 空氣中氧量： ： 53032/=159： 16/18=： 出項：：580=：16/18=：誤差：（－）/100%=%6．硫平衡（以kg計）進項：燃料帶入硫量：出項：吹風氣中含硫量：580=誤差：（－）/100%=% 熱量衡算： 1. 進項（以kJ計）（1）燃料熱值：10028476=2847600（2）燃料顯熱：10025=2625（）.（3）干空氣顯熱：53025=17225（）（4）空氣中水汽的焓：=37418合計：29048682. 出項（以kJ計）（1）吹風氣熱值：580=6848521 m3吹風氣熱值為：12810＋12684＋39984=（2） 干吹風氣顯熱：580600=489984＋＋＋＋＋=℃（3）吹風氣中水汽的焓：3696=32931（32931為600℃時過熱蒸汽的焓）（4）帶出物熱值：300302=60060 （1－）=（5）帶出物顯熱：2600=1260（）摘自《煤化學》 鐘蘊英、關夢嬪、崔開仁、王惠中編（6）灰渣中可燃物熱值：34020220＋10500=75369（34020，10500分別為碳和硫的發(fā)熱值）（7）灰渣顯熱：200=2858 （）（8）熱損失（取燃料發(fā)熱量的8%） 2847600=227808（1）～（8）合計：1575121（9）積蓄在煤層中的熱量：2904868－1575121=13297473．吹風效率：1329747/2847600100%=%4. 熱量平衡表：表10熱量平衡表（kJ）進項出項燃料熱值 2847600吹風氣熱值 684852燃料顯熱 2625干吹風氣顯熱 489984干空氣顯熱 17225吹風氣中水汽的焓32931空氣中水汽的焓 37418帶出物熱值 60060帶出物顯熱 12600灰渣中可燃物熱值 75369灰渣顯熱 2858熱損失 227808積蓄在煤層中的熱量 132974合計 2904868合計 2904868（以100kg入爐燃料為基準） 物料衡算 ，kgC=12/（＋＋）=H=2/（＋2）＋2/34=O=32/（＋＋）=N=28/=S=32/34=：：（344－）/（28/）=72N m3氮空氣中含水汽量：72=已知和假設數(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（344－X）Nm3為方便計算，假設上、下吹氣體成分相同，上、下吹氮空氣作為均勻加入計。上行制氣階段氫平衡（以kg計）進項：（a）燃料帶入氫量：X/344=水蒸汽帶入氫量：W2/18=W/9（b）氮空氣中水蒸汽含氫量：2/18X/344=合計： W/9＋出項：（1）半水煤氣中氫量：（2） 半水煤氣中水汽含氫量：（2/18）X=合計：平衡：W/9＋= W=（1）下行制氣階段氫平衡（以kg計）進項：（1）燃料帶入氫量 －（2）蒸汽帶入氫量 W2/18=W/9（3）氮空氣中水汽含氫量：2/18－=－合計：W/9＋出項：a．半水煤氣中氫量（344－X）=－（2/18）（344－X）=－合計：－平衡：W/9＋－=－ W=246－（2）解方程（1）和（2）得： X=184 W=由此得：上行半水煤氣產(chǎn)量：184N m3上行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分數(shù)：184/344100%=%下行半水煤氣產(chǎn)量：344－184=160下行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分數(shù)：160/344100%=%184=46kg下行半水煤氣中水蒸汽汽量：160=46＋= 蒸汽總耗量：2= 上吹蒸汽分解率： （－46）/100%=% 下吹蒸汽分解率： （－）/100%=%平均蒸汽分解率： [－（46＋）]/100%=%（以kg計）進項：（1）燃料中帶入氧量：（2）蒸汽帶入氧量：16/18=（3）氮空氣中氧含量：7232/=（4）氮空氣中水汽含氧量：16/18=合計：出項：（1）半水煤氣中氧量：344=（2）半水煤氣中水汽含氧量：（＋46）16/18=合計 誤差：（－）/100%=%6．硫平衡（以kg計）進項：燃料帶入硫量：出項： 半水煤氣中含硫量：344= 熱量衡算 1. 進項（以kJ計）：(1) 燃料熱值：10028476=2847600(2) 燃料顯熱：10025=2625(3)蒸汽的焓：2730＋3595=647680（2730 、 3595分別為上行蒸汽和下行蒸汽的焓）.（上冊）(4)干氮空氣顯熱：7225=2344（）(5)氮空氣中水汽的焓：2564=5081 （2564為水蒸汽的焓）合計：3505330：（1）半水煤氣熱值：344=33697461標準m3半水煤氣熱值為：12810＋12684＋39984=（2）干半水煤氣的顯熱：184600＋160200=178091上行半水煤氣比熱：＋＋＋＋＋=℃下行半水煤氣比熱：＋＋＋＋＋=℃（1）半水煤氣中水汽的焓：463696＋2890=364224 （3692890分別為600 ℃和200 ℃蒸汽的焓）摘自.《煤化工工藝學》 郭樹才編 （2）帶出物熱值：300302=60060（3）帶出物顯熱：6002=1260 （）（4）灰渣中可燃物熱值：34020＋10500=75369 （34010500分別為碳和硫的熱值）摘自.《煤化工工藝學》 郭樹才編 （5）灰渣顯熱：200=28488 （）（6）熱損失（取燃料發(fā)熱值的8%）2847600=227808 合計：4305044（kJ） 4305044－3505330=799714：3505330/（2847600＋799714＋647680）100%=%表11熱量平衡表（kJ）進項出項燃料熱值 2847600半水煤氣熱值 3369746燃料顯熱 2625干半水煤氣顯熱 179159蒸汽的焓 647680半水煤氣中水汽的焓 364224干氮空氣顯熱 2344帶出物熱值 60060氮空氣中水汽的焓 5081帶出物顯熱 1260從煤層中吸取熱量799714灰渣中可燃物熱值 75369灰渣顯熱 28488熱損失 227808合計 4305044合計 4305044 總過程計算 燃料使用分配 設100kg燃料用于制半水煤氣為Xkg根據(jù)熱量平衡得：799714X=（100－X）132974 X=%，% 每100kg燃料的生產(chǎn)指標 吹風氣產(chǎn)量：580=218N m3半水煤氣產(chǎn)量：344= m3氮空氣消耗量：72=蒸汽消耗量：=吹風時空氣消耗量：530=199總過程效率：（）/（28