【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究期間，我大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。所以畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究對(duì)我們來說，意義非凡。同時(shí)，在搜集材料、調(diào)查研究、接觸實(shí)際的過程中，既可 以印證學(xué)過的書本知識(shí)，又可以學(xué)到許多課堂和書本里學(xué)不到的活生生的新知識(shí)。撰寫畢業(yè)論文的過程，同時(shí)也是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，而且是更生動(dòng)、更切實(shí)、更深入的專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。 畢業(yè)論文的過程是訓(xùn)練我們獨(dú)立地進(jìn)行科學(xué)研究 的過程。我們大學(xué)生畢業(yè)后，不論從事何種工作，都必須具有一定的研究和寫作能力，要學(xué)會(huì)收集和整理材料，能提出問題、分析問題和解決問題，并將其結(jié)果以文字的形式表達(dá)出來。畢業(yè)論文不是單一地對(duì)學(xué)生進(jìn)行某一學(xué)科已學(xué)知識(shí)的考核，而是著重考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)某一問題進(jìn)行探討和研究的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們的知識(shí)和相關(guān)能力進(jìn)行一次全面的考核， 是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文打下良好的基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是 一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。 第十章 設(shè)計(jì)總結(jié) 隨著畢業(yè)日子的即將到來，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也劃上了圓滿的句號(hào)。例如，變換余熱供銅洗使用，合成余熱產(chǎn)生蒸汽供變換使用，造氣余熱轉(zhuǎn)化為低壓蒸汽自身過程使用。余熱綜合利用的目的是更多地回收余熱并減少外供蒸汽的用量，以降低燃料煤的消耗。另外，回收下吹氣的顯熱用于加熱鍋爐給水等，也是一項(xiàng)有效的節(jié)能措施。 （ 5）造氣操作條件調(diào)優(yōu) 造氣爐的調(diào)優(yōu)包括合理的吹風(fēng)，合適的上下吹時(shí)間和蒸汽用量、穩(wěn)定的炭層和相應(yīng)的加炭出渣制度等內(nèi)容，消耗較高等內(nèi)容，消耗較高的工廠應(yīng)注意通過調(diào)試，解決降低消耗問題。當(dāng)使用粉狀或灰熔點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性不良 的原料煤時(shí)，常預(yù)先制成煤球，例如，制成黃泥和石灰碳化煤球。 （ 4）合理的原料管理和合適的煤球制作條件 原料煤（或焦）的管理對(duì)造氣十分重要。 （ 3）降低吹風(fēng)系統(tǒng)的阻力 降低吹風(fēng)系統(tǒng)的阻力可有效地提高單位時(shí)間的吹風(fēng)氣量，相應(yīng)增加制氣時(shí)間并提高吹風(fēng)效率。實(shí)踐證明，采用新型爐 篦 ，造氣爐的發(fā)氣能力有了明顯增強(qiáng)，蒸汽用量和原料煤消耗則明 顯降低。它承擔(dān)著均勻分布?xì)饬鳎諝夂驼羝鳎┚鶆蚺懦以虻娜蝿?wù)，以確保氣固間均勻接觸反應(yīng)。為此，各氨廠對(duì)造氣工段的節(jié)能都十分重視。此兩煤消耗的高低，首先取決于造氣、變換工序的能耗水平，其次決定于全廠余熱 回收利用的程度，以及原料氣消耗定額的高低?，F(xiàn)在別論述其節(jié)能方法和措施。其中消耗標(biāo)準(zhǔn)原料或焦（含碳 84%）～ ，電耗約 1000～ 1450kwh/t 氨。 Ⅱ 為了安全生產(chǎn)，對(duì)于工作人員，我們必須： 1．培養(yǎng)素質(zhì)過硬的操作、分析人員： 2．定期對(duì)各設(shè)備進(jìn)行檢修： 3．注意操作室的通風(fēng)情況，以免發(fā)生煤氣中毒： 4．嚴(yán)格遵守廠區(qū)內(nèi)有關(guān)規(guī)定。節(jié)約基建投資。 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。整個(gè)廠區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向是西南風(fēng)，生活部門中的辦公 室、休息室、廁所及化驗(yàn)室、儀表控制室也布置在南面以及充分利用太陽(yáng)能采暖，而泵房、維修房、消防間、電工房、配電房布置在北面。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火、防毒規(guī)范，該裝置屬于甲類生產(chǎn)，所以該車間的生產(chǎn)裝置宜采用敞開式廠房。生產(chǎn)流程采用常壓固定床間歇制氣法，主要設(shè)備有煤氣發(fā)生爐、燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱、煙囪、洗滌塔、水泵、空氣鼓風(fēng)機(jī)。 第八章 合成氨車間布置簡(jiǎn)述 車間布置是本設(shè)計(jì)工作中很重要的一環(huán)，車間布置的好壞直接關(guān)系到車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。整個(gè)裝置根據(jù)各類設(shè)備特點(diǎn)、操作要求，采用露天、框架及室內(nèi)相結(jié)合的方式布置，滿足了生產(chǎn)工藝的要求，并有效地利用了建筑面積和土地。所有管道沿框架柱子布置，既整 齊美觀又不需要單獨(dú)數(shù)設(shè)管架，節(jié)約投資費(fèi)用。設(shè)備采 用三列布置，煤氣發(fā)生爐布置在框架屋面上為第一列，燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱、洗滌塔、煙囪為第二列完全布置，泵房安裝在另一單層封閉式廠房為第三列。因 為生產(chǎn)過程中以煤為原料，生產(chǎn)過程大部分裝置都會(huì)放出大量的熱，并且易產(chǎn)生有毒氣體。 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 10萬(wàn)噸合成氨廠造氣工段的車間布置（見附圖）。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。二次上吹時(shí)，氣體流向與上吹相同。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。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。 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(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。 （ 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。 （ 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，因下形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。 （ 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。 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?jī)?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)氣包蒸汽管道可供本爐制氣用。此流程適用于爐徑大于 2740mm。上形、下形煤氣直接進(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)，不進(jìn)形熱量回收。 生產(chǎn)流程的選擇及論證 根據(jù)水煤氣生產(chǎn)工藝流程中廢熱利用的程度，可分為五類： ： 吹風(fēng)直接放空，上下形煤氣直接進(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)，故其熱效率差。方法是改變加氮?dú)?，或改變空氣吹凈時(shí)間。 循環(huán)時(shí)間 制氣過程一個(gè)循環(huán)時(shí)間包括五個(gè)階段時(shí)間，各階段的時(shí)間分配要根據(jù)燃料性質(zhì)，氣化劑配分比和煤氣組成的要求而定，一個(gè)循環(huán)時(shí)間短時(shí)， 爐溫的波動(dòng)小，煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量也較穩(wěn)定，故循環(huán)時(shí)間不宜長(zhǎng)，但氣化活化較低的燃料時(shí)，因反應(yīng)速度慢，應(yīng)采用較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間。 燃料層高度 在制氣階段，較高的燃料層將使水蒸汽停留時(shí)間加長(zhǎng)，而且燃料層溫度較為穩(wěn)定，有利于提高蒸汽分解率，但在吹風(fēng)階段，由于空氣與燃料接觸時(shí)間 加 長(zhǎng)，吹風(fēng)氣中 CO 含量增加，更重要的是，過高的燃料層由于阻力增加，使輸送空氣的動(dòng)力消耗增加。但同時(shí)因燃料層溫下降快而應(yīng)縮短吹入蒸汽的時(shí)間。當(dāng)燃料活性好。蒸汽流量越大，制氣時(shí)間愈長(zhǎng)，則煤氣產(chǎn)量愈大。吹風(fēng)速度以下不使炭層出現(xiàn)風(fēng)洞為限。后者使制氣時(shí)間縮短，不利于提高產(chǎn)量，而前者對(duì)制氣時(shí)間無(wú)影響，通過提高吹風(fēng)速度，迅速提高爐溫，縮短二氧化碳在還原層的停留時(shí)間。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 1000~1200℃ 。但爐溫高，吹風(fēng)氣中一氧化碳含量高，燃燒發(fā)熱少，熱損失大。操作溫度一般主要是指氧化層的溫度，簡(jiǎn)稱爐溫。煤氣質(zhì)量則根據(jù)生產(chǎn)要求以熱值或以指定成分要求來衡量。氣化效率高，燃料利用率高，生產(chǎn)成本低。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）。 自動(dòng)機(jī)把高壓水按時(shí)送到煤氣爐各系統(tǒng)各個(gè)自動(dòng)液壓閥門，是閥門按照工藝循環(huán)的要求準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)備啟動(dòng)，準(zhǔn)確控制和調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)穩(wěn)定和安全。 煙囪 煙囪也是煤氣生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備，其主要作用是排放廢氣，另還兼有封 塵 和除塵的作用。由于進(jìn)塔煤氣被水汽飽和。 洗滌塔 洗滌塔的作用是冷卻（降溫），冷凝（蒸汽）和除塵，它可采用噴塔，也可采用填料塔，其外形一般為柱形。 進(jìn)洗氣箱的煤氣溫度約 200℃ ，出氣溫度為 70℃ 左右，洗氣箱的冷卻水用量大，其冷卻作用主要靠水的蒸發(fā)，煤氣主要因失去顯熱而降溫。以保持一定的水面，起到安全水封的作用。 洗氣箱的外形是一個(gè)具有圓筒形容器。 ， 用以促進(jìn)對(duì)流，使熱交換效率提高。進(jìn)爐氣體一般為 500~700℃出爐后可降至 200℃ 左右。 有時(shí)，煤氣中部分一氧化碳與蒸汽進(jìn)行反應(yīng)： H2O＋ CO=CO2＋ H2 流熱交換，汽水混合物從上循環(huán)管進(jìn)入氣包產(chǎn)生蒸汽。 CO2＋ C=2CO H2O＋ C=CO＋ H2 2H2O＋ C=CO2＋ 2H2 Ⅳ 干餾區(qū) 燃料依靠熱氣體換熱進(jìn)行分解，并析出下列物質(zhì)： 1水分； 2 醋酸、甲醇、甲醛及苯酚； 3樹脂； 4氣體（ CO、 CO H2S、 CH C2H氨氮和氫）。 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。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。 （ 3）除去煤氣中的細(xì)灰，以減少對(duì)廢熱鍋爐的損害。燃燒室的作用： （ 1）向吹風(fēng)氣添加二次空氣，使其中的 CO 等可燃物在其中燃燒，所生成的熱量被積蓄在格子磚內(nèi)。 Ⅱ 氧化層（燃燒層） 碳被氣化劑中的氧氧化成二氧化碳及一氧化碳并放出熱量。傳動(dòng)裝置附有注油器，以減弱機(jī)械磨損。 （ 5）傳動(dòng)裝置 機(jī)械除灰裝置的旋轉(zhuǎn)是由電機(jī)提供動(dòng)力。 （ 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。底盤底部有氣體中心管與吹風(fēng)和下吹管線呈倒 Y 型連接，中心管下部裝有通風(fēng)閥和清理門。外壁包有石棉制品隔熱保溫層，防止熱量損失，夾套鍋爐的作 用主要是降低氧化層溫度，以防止熔渣粘壁并副產(chǎn)蒸汽，夾套鍋爐兩側(cè)設(shè)有探火孔，用于測(cè)量火層，了解火層分布和溫度情況上部裝有液位計(jì)，水位自動(dòng)調(diào)節(jié)器和安全閥等附件。外面包有石棉制品隔熱保溫襯鑄剛護(hù)圈，內(nèi)部襯有耐火磚和隔熱層。 （ 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。 目前中、小合成氨企業(yè)常用的煤氣爐有：Φ 1500，Φ 2260，Φ 3000，Φ 3600 等一系列半水煤氣爐，它們的結(jié)構(gòu)與 UGI 半水煤氣爐基本相同。 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。一般將還原層和氧化層通稱之為氣化區(qū)。 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)。 表 1 以空氣為氣化劑主要反應(yīng)方程 序號(hào) 反應(yīng)方程式 1 C＋ O2（ ） =CO2（ +） 2 C＋ O2=2（ ） =2CO（ +） 3 C＋ CO2（ ） =2CO（ +=2） 4 2C＋ ＋ O2＋ =CO2＋ 表 2 以水蒸汽為氣化劑主要反應(yīng)方程式 序號(hào) 反應(yīng)方程式 1 C＋ H2O（汽） =CO＋ H2 2 C＋ 2H2O（汽） =CO2＋ 2H2 3 CO＋ 2H2O（汽） =CO2＋ H2 4 2H2＋ O2=2H2O（汽） 5 C＋ H2=CH4 6 CO＋ 3H2=CH4＋ H2O 7 CO2＋ 4H2=CH4＋ 2H2O（汽） 在氣化爐燃燒層 中，炭與空氣 及 水蒸汽的混合物相互作用時(shí)的產(chǎn)物稱為半水煤氣，其化學(xué)反應(yīng)按下列方程式進(jìn)行： 2C＋ O2＋ =2CO2＋ C＋ H2O（汽） =CO＋ H2 這種煤氣的組成由上列兩反應(yīng)的熱平衡條件決定。 總之，對(duì)間歇式生產(chǎn)水煤氣，若要使生產(chǎn)取得良好的氣化指標(biāo)，應(yīng)采用熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、不粘結(jié)、粒度均勻、水分較少、灰分和揮發(fā)分不高，灰分熔點(diǎn)較高的原料，本設(shè)計(jì)采用無(wú)煙塊煤。所以要求煤的粘結(jié)性較低為宜。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。 （ 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。 （ 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。 （ 4）對(duì)硫分的要求 煤中的硫分在氣化過程中轉(zhuǎn)化為含硫氣體，不僅對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)管道有腐蝕作用，而且會(huì)使催化劑中毒。這些物質(zhì)的含量對(duì)灰 熔點(diǎn) 有決定性影響。因此， 一般 要求 煤 中 灰分含量不得超過 6%。因此，要求入爐煤的水分含量小于 3～ 5%。 固定床氣化法的特點(diǎn) 固定床氣化法其煤氣發(fā)生爐的排渣和加料不是連續(xù)的，而是間斷的排渣和加料，其致密的煤層在氣化過程中是靜止不動(dòng)的，隨著氣化反應(yīng)的進(jìn)行，以溫度化分的各區(qū)域?qū)⒅饾u上移，必須經(jīng)過間歇排渣和加炭后各區(qū)域才恢復(fù)到原來的位置。 第三章 合成氨 常壓固定床間歇?dú)饣? 半水煤氣定義 半水煤氣是以水蒸氣為主加入適量的空