【正文】 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）。在水煤氣生產(chǎn)中，用油裂解來提高煤氣熱值的方法稱為增熱。此流程適用于爐徑大于2740mm。上行、下行煤氣直接進入冷卻凈化系統(tǒng)，不進行熱量回收。 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：：吹風直接放空，上下行煤氣直接進入冷卻凈化系統(tǒng)，故其熱效率差。方法是改變加氮氣，或改變空氣吹凈時間。 循環(huán)時間 制氣過程一個循環(huán)時間包括五個階段時間，各階段的時間分配要根據(jù)燃料性質(zhì)，氣化劑配分比和煤氣組成的要求而定，一個循環(huán)時間短時，爐溫的波動小，煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量也較穩(wěn)定，故循環(huán)時間不宜長，但氣化活化較低的燃料時，因反應速度慢，應采用較長的循環(huán)時間。 燃料層高度 在制氣階段，較高的燃料層將使水蒸汽停留時間加長，而且燃料層溫度較為穩(wěn)定，有利于提高蒸汽分解率，但在吹風階段，由于空氣與燃料接觸時間家長，吹風氣中CO含量增加，更重要的是，過高的燃料層由于阻力增加，使輸送空氣的動力消耗增加。但同時因燃料層溫下降快而應縮短吹入蒸汽的時間。當燃料活性好。蒸汽流量越大，制氣時間愈長，則煤氣產(chǎn)量愈大。吹風速度以下不使炭層出現(xiàn)風洞為限。后者使制氣時間縮短，不利于提高產(chǎn)量，而前者對制氣時間無影響，通過提高吹風速度，迅速提高爐溫，縮短二氧化碳在還原層的停留時間。故爐溫通常應比灰熔點低50℃左右，工業(yè)上采用爐溫范圍1000~1200℃。但爐溫高，吹風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）。自動機把高壓水按時送到煤氣爐各系統(tǒng)各個自動液壓閥門，是閥門按照工藝循環(huán)的要求準時準備啟動，準確控制和調(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)中不可缺少的設備，其主要作用是排放廢氣，另還兼有封和除塵的作用。由于進塔煤氣被水汽飽和。 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。洗氣箱的外行是一個具有圓筒行容器。用以促進對流，使熱交換效率提高。進爐氣體一般為500~700℃出爐后可降至200℃左右。高溫氣從上而下與管間的水進行逆流熱交換，汽水混合物從上循環(huán)管進入氣包產(chǎn)生蒸汽。18Mpa的蒸汽，為制氣和其他用途提供一部分蒸汽來源。燃燒室的頂蓋起著泄壓作用，當系統(tǒng)發(fā)生爆炸時，爆炸壓力超過蓋子彈簧的作用力，蓋子張開，降低壓力，避免設備損壞。（3）除去煤氣中的細灰，以減少對廢熱鍋爐的損害。燃燒室的作用：（1）向吹風氣添加二次空氣，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)。Ⅴ干燥區(qū)依靠氣體的顯熱來蒸發(fā)燃料中的水分Ⅵ自由空間起聚積煤氣的作用。CO2＋C=2COH2O＋C=CO＋H22H2O＋C=CO2＋2H2Ⅲ還原區(qū)二氧化碳還原成一氧化碳或水蒸氣分解為氫，燃料依靠熱的氣體而被預熱。表3 發(fā)生爐內(nèi)情況區(qū)域區(qū)域名稱用途及進行的過程化學反應Ⅰ灰渣層分配氣化劑，防止爐蓖受高溫的影響，在本區(qū)域中，借灰渣預熱氣化劑。通過減速箱蝸桿、蝸輪來完成的?；依绻潭ㄔ诔龌铱谏希盟c旋轉灰盤之間的相對運動，以減弱機械磨損。底盤兩側有灰斗，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。（3）底盤底盤和爐殼通過大法蘭連成一體，用紫銅薄板包石棉布填料密封。（2）夾套鍋爐夾套鍋爐傳熱面積約為19m2。水煤氣發(fā)生爐的結構大致分為五個部分，起各部分的作用分敘如下：（1）爐體爐殼由鋼板焊制，上部襯有耐火磚和保溫磚硅藻磚，使爐殼免受高溫的損害。我自行設計和制造了爐徑為Φ1500，Φ2260，Φ3000，Φ3600。必須指出，各層之間并沒有嚴格的界限，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)?；以鼘友趸瘜痈绅s層干燥層還原層圖1燃料層分區(qū)示意圖（3）還原層 氣化劑從下面進入碳層氧化區(qū)中已含有各種氣體成分，而在還原層里，主要進行CO的還原反應。 發(fā)生爐內(nèi)燃料分布情況在煤氣發(fā)生爐中固體燃料氣化過程，燃料與氣化呈相反方向和順時針方向運動，當氣化劑經(jīng)過燃料層時，進行燃料的氣化反應，同時伴隨物理變化，燃料層大致可分為如圖所示的5個區(qū)層（1） 干燥層 新加入的燃料由于下層高溫燃料和爐壁的輻射熱以及下面的高溫氣流的導熱，使燃料中的水分蒸發(fā)，形成干燥層，干燥層的厚度與加入燃料的量有關。表1 以空氣為氣化劑主要反應方程序號反應方程式1C＋O2（）=CO2（+）2C＋O=2（）=2CO（+）3C＋CO2（）=2CO（+=2）42C＋＋O2＋=CO2＋表2 以水蒸汽為氣化劑主要反應方程式序號反應方程式1C＋H2O（汽）=CO＋H22C＋2H2O（汽）=CO2＋2H23CO＋2H2O（汽）=CO2＋H242H2＋O2=2H2O（汽）5C＋H2=CH46CO＋3H2=CH4＋H2O7CO2＋4H2=CH4＋2H2O（汽）在氣化爐燃燒層中，炭與空氣幾水蒸汽的混合物相互作用時的產(chǎn)物稱為半水煤氣，其化學反應按下列方程式進行：2C＋O2＋=2CO2＋C＋H2O（汽）=CO＋H2這種煤氣的組成由上列兩反應的熱平衡條件決定?？傊?，對間歇式生產(chǎn)水煤氣，若要使生產(chǎn)取得良好的氣化指標，應采用熱穩(wěn)定性好、機械強度高、不粘結、粒度均勻、水分較少、灰分和揮發(fā)分不高，灰分熔點較高的原料，本設計采用無煙塊煤。所以要求煤的粘結性較低為宜。熱穩(wěn)定性差的燃料，不僅增加炭阻力和氣體帶出物，而且會堵塞爐膛和系統(tǒng)管道，增加動力消耗，影響制氣產(chǎn)量。（6）對機械強度的要求機械強度高，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，機械強度低會使爐內(nèi)阻力和氣體帶出物增加，氣化能力下降，消耗增高。（5）對化學活性的要求化學活性高的燃料，有利于氣體物質(zhì)和氣化率的提高。（4）對硫份的要求煤中的硫份在氣化過程中轉化為含硫氣體，不僅對設備和系統(tǒng)管道有腐蝕作用，而且會使催化劑中毒。這些物質(zhì)的含量對灰份有決定性影響。因此，要求燃料中揮發(fā)份較低為宜。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的，隨著氣化反應的進行，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)域才恢復到原來的位置。3 常壓固定床間歇氣化法 半水煤氣定義半水煤氣是以水蒸氣為主加入適量的空氣為氣化劑與赤熱的炭反應，所生成的煤氣稱為半水煤氣，它是合成氨的原料氣，其成分中CO2+H2一般在68%左右。但其氣化工藝較之其它工藝更成熟。這對我國氨需求量大而技術又相對落后而且資金短缺這一基本國情是不相符的。 生產(chǎn)方案的選擇及論證與固定床氣化相比其它氣化方法的優(yōu)點是：（1）氣化能力大；（2）氣化用煤廣；（3）生產(chǎn)靈活性強，開停車容易；（4）碳轉化率高；（5）環(huán)境污染小。煤種適用范圍廣，且氣化爐結構簡單。（3）ATGAS熔鐵床氣化法ATGAS法的實質(zhì)是把煤粉與石灰石、蒸汽氧（或空氣）一起吹到熔鐵內(nèi)，使煤的揮發(fā)份逸出，殘留的碳溶解在熔鐵中被氣化。它是在熔融的Na2CO2鹽浴內(nèi)進行，熔融的Na2CO2對煤與蒸汽的反應具有強烈的催化作用，在較低溫度下就可獲得很快的反應速度。此方法的特點是：（1）適用于各種固體或液體燃料；（2）氣體溫度高；（3）氣體強度高。下面分別介紹這3類床的某些制氣方法。 熔浴床氣化 50年代熔浴床煤氣氣化方法開始得到開發(fā)。（2）德士平古法它是一種濕法（水煤漿）進料的加壓氣化工藝。（4）加氫氣化法所謂的流化床氣化就是煤氣化過程中汽化劑（蒸汽和氧）將煤或煤漿帶入氣化爐進行氣的方 氣流床氣化 所謂加氫氣化就是在煤氣化過程中直接用氫或富含H2的氣體作為氣化劑，生成富含CH4的煤氣化方法，其總反應方程式可表示為：煤＋H2→CH4＋焦（1）K—T法此法是最早工業(yè)化的氣流床氣化方法，它采用干法進料技術，因在常壓下操作，存在問題較多。煤氣經(jīng)廢熱鍋爐生產(chǎn)水蒸氣以回收余熱，然后經(jīng)水洗塔進一步冷卻和除（3）灰團聚氣化法它是在流化床中導入氧化性高速氣流，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成含碳量低的球狀灰渣，有選擇性地排出爐內(nèi)。粗煤氣由氣化爐上方逸出進入第一旋風分離器，在此分離出的較粗顆粒、灰粒循環(huán)返回氣化爐。白云石、石灰石或石灰經(jīng)給料機輸入爐內(nèi)。在爐底部通入空氣或氧氣作介質(zhì)，沒與經(jīng)過預熱的氣化劑發(fā)生反應。它是一種介于逆流操作和順流操作這兩種情況之間的操作。所不同的是采用氧氣水蒸汽或空氣水蒸汽為氣化劑，~1100℃的濕度條件下連續(xù)氣化方法。（2）固定床加壓氣化固定床加壓氣化最成熟的爐型是魯奇爐。這是一種理想的完全氣化方式。 固定床氣化法 煤的固定床氣化是以塊煤為原料。，氣化方法有（1）移動床（固定床）；（2）流化床；（3）氣流床；（4）熔融床。2 生產(chǎn)方法的選擇及論證 生產(chǎn)方法的介紹：煤氣化犯法按不同的分類有多種，分敘如下：（1）制取低熱值煤氣方法，煤氣熱值低于8347kJ/m3；（2）制取中熱值煤氣方法，煤氣熱值16747~334948347kJ/m3；（3）制取高熱值煤氣方法，煤氣熱值高于334948347kJ/m3?？傊?，由于各國自然資源和社會條件的不同，具體的能源政策也各不相同，但可以預料在21世紀煤炭仍將成為世界的主要能源之一?，F(xiàn)今，煤氣化所制得煤氣，主要用于如下幾方面：（1）生產(chǎn)燃料煤氣：（2）生產(chǎn)合成氣：（3）生產(chǎn)還原氣或氫：（4）聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。70年代初，世界范圍內(nèi)發(fā)生了“石油危機”，一些工業(yè)發(fā)達國家又重新重視煤炭轉化技術，各種新型的氣化方法和氣化爐型應運而生。19世紀50年代第一臺階梯式爐篦的西門子煤氣化發(fā)生爐正式誕生，20世紀20年代研制成功沸騰床氣化爐（1926年溫克勒氣化爐），30年代出現(xiàn)了加壓氣化技術，50年代出現(xiàn)了氣流夾帶床粉煤氣化技術。氣化煤氣可用于城市煤氣、工業(yè)燃氣和化工原料氣及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等。煤炭氣化包括煤的熱解、氣化和燃燒3部分。此外，隨書附有煤氣發(fā)生爐裝配圖、造氣工段帶控制點工藝流程圖、造氣工段平面及立面布置圖。本說明書是在工藝和設備計算的基礎上加以工藝論證及選擇而編制的。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。煤氣化在各方面的應用都依賴于煤氣化技術的發(fā)展，這主要因為煤氣化環(huán)節(jié)往往在總投資及生產(chǎn)成本中占相當大的比重。當前城鎮(zhèn)及大中型企業(yè)要求實現(xiàn)煤氣化的迫切性越來越大，至今以合成氣為原料的合成含氮、含氧化物、烴類及燃料的C化學技術已經(jīng)獲得相當成功，并且這方面的開發(fā)活動至今仍方興未衰。煤的氣化是煤轉化技術中最主要的方面，并已獲得廣泛的應用。首先，制成含H2和CO等組分的煤氣，然后，采用各種凈化方法，除去氣體中的灰塵、H2S、有機硫化物、CO、CO2等有害雜質(zhì)，以獲得符合氨合成要求的潔凈的1：3的氮氫混合氣，最后，氮氫混合氣經(jīng)過壓縮至15Mpa以上，借助催化劑合成氨。合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎。 ammonia、semiwater gas、technology design. 前 言本設計說明書是年產(chǎn)10萬噸合成氨廠造氣工段的初步設計。說明書內(nèi)容：；，流程選擇及生產(chǎn)方法的論證與選擇；、熱量 衡算；；；.三張圖紙：；；。根據(jù)株化集團合成氨廠現(xiàn)場實習及有關文獻資料，完成物料、熱量的計算。1 緒論 8 煤氣化發(fā)展史 8 煤氣化技術發(fā)展趨勢 82 生產(chǎn)方法的選擇及論證 9 生產(chǎn)方法的介紹 9 固定床氣化法 9 流化床氣化 9 氣流床氣化 10 熔浴床氣化 10 生產(chǎn)方案的選擇及論證 103 常壓固定床間歇氣化法 11 半水煤氣定義 11 固定床氣化法的特點 11 生產(chǎn)半水煤氣對原料的選擇 11 半水煤氣制氣原理 12 發(fā)生爐內(nèi)燃料分布情況 13 各主要設備的作用 13 煤氣發(fā)生爐 13 燃燒室 14 廢熱鍋爐 15 洗氣箱 15 15 煙囪 15 自動機 15 間歇式制半水煤氣的工藝條件 15 生產(chǎn)流程的選擇及論證 16 間歇式氣化的工作循環(huán) 17 間歇式制半水煤氣工藝流程 184 工藝計算 19 煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算 19 物料及熱量衡算 20 23 物料衡算 23 熱量衡算 25 總過程計算 27 配氣計算 29 消耗定額 30 吹凈時間核算 30 廢熱鍋爐的熱量衡算 31 夾套鍋爐的物料及熱量衡算 355 設備計算 36 煤氣爐指標計算 36 煤氣臺數(shù)的確定 37 空氣鼓風機的選型及臺數(shù)確定 376 各設備的選型及工藝指標 38 38 燃料室的工藝指標 38 洗氣箱工藝指標 39 39 40 煤氣發(fā)生爐自動加煤機工藝指標 40 10000m3螺旋式氣柜的工藝指標 41 集塵器 417 車間布置簡述 428 安全技術與節(jié)能 42 安全技術 42 節(jié)能 43 人員工資 44 總投資計算 44 成本計算 46參考文獻 47致 謝 4