【文章內(nèi)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(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）更為實用，本設(shè)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(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)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個階段的工作循環(huán)，由液壓或氣壓兩種形式自動機(jī)控制，目前正在發(fā)展成微型程序制代替自動機(jī)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(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如附圖1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，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)生爆炸時可泄壓，以減輕設(shè)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(jìn)入氣柜。下吹制氣時，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，氣體流向與上吹相同。空氣吹凈時，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(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。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(jìn)行試燒，以得到準(zhǔn)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(fēng)氣組成，體積%表6 吹風(fēng)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(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；3. 生產(chǎn)循環(huán)時間%，時間（S）表8 生產(chǎn)循環(huán)時間吹風(fēng)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(guān)夢嬪、崔開仁、王惠中編 .煤化學(xué).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(fēng)階段的計算： （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 28/=S 32/34=2. 由碳平衡計算吹風(fēng)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(jìn)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(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）進(jìn)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(jìn)項：燃料帶入硫量：出項：吹風(fēng)氣中含硫量：580=誤差：（－）/100%=% 熱量衡算： 1. 進(jìn)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(fēng)氣熱值：580=6848521 m3吹風(fēng)氣熱值為：12810＋12684＋39984=（2） 干吹風(fēng)氣顯熱：580600=489984＋＋＋＋＋=℃（3）吹風(fēng)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(xué)》 鐘蘊英、關(guān)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(fēng)效率：1329747/2847600100%=%4. 熱量平衡表：表10熱量平衡表（kJ）進(jìn)項出項燃料熱值 2847600吹風(fēng)氣熱值 684852燃料顯熱 2625干吹風(fēng)氣顯熱 489984干空氣顯熱 17225吹風(fēng)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(zhǔn)） 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(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（344－X）Nm3為方便計算，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。上行制氣階段氫平衡（以kg計）進(jìn)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(jìn)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?jǐn)?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?jǐn)?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(jìn)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(jìn)項：燃料帶入硫量：出項： 半水煤氣中含硫量：344= 熱量衡算 1. 進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)》 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(xué)》 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(jìn)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(shè)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(biāo) 吹風(fēng)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(fēng)時空氣消耗量：530=199總過程效率：（）/（28