【正文】 ： 半水煤氣中（CO＋H2）：：1吹風(fēng)氣中CO＋H2=＋=N2=半水煤氣中CO＋H2=＋43N2=設(shè)每標(biāo)準(zhǔn)水煤氣中配入吹風(fēng)氣量為XNm3＋=（＋）X=需配入吹風(fēng)氣量為：=100千克燃料實(shí)際可制得半水煤氣量為：＋=238實(shí)際半水煤氣組成體積% ： CO2=(＋)/(1＋)100%=%O2 =(＋)/(1＋)100%=%CO=(＋)/(1＋)100%=%H2=(＋)/(1＋)100%=%CH4=(＋)/(1＋)100%=%N2=(＋)/(1＋)=% 消耗定額（按每t氨計(jì)算）每噸氨耗半水煤氣3300Nm3（1） 燃料：3300/238100=1387kg折合含碳85%的燃料為：1275kg（2）蒸汽：3300/238=1772kg 吹凈時(shí)間核算配入半水煤氣中的吃風(fēng)氣量：配入半水煤氣中的吹風(fēng)氣量占總吹風(fēng)氣量的百分?jǐn)?shù)：100%=%吹凈時(shí)的風(fēng)量為吹風(fēng)時(shí)的70%，吹凈氣量占吹風(fēng)氣總量的百分?jǐn)?shù)：（4）/（26+4）100%=%二者接近，所以每循環(huán)吹凈時(shí)所回收的氣量即為配入半水煤氣中的吃風(fēng)氣量，吹凈百分比合用，所以已定循環(huán)時(shí)間百分比基本適用。=灰渣各組分重量，kgC = S =灰分 =合計(jì)：，kgC －（＋）=H ＋（2）/18－=O ＋（16）/18－=N －=S －（＋）=合計(jì)：計(jì)算誤差==[100－（＋＋2）]/100100%=0% 物料及熱量衡算 吹風(fēng)階段的計(jì)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(jì)算吹風(fēng)氣量：3. 由氮平衡計(jì)算空氣用量：[580－（－）]/（28/）=530m3 空氣帶入水汽量 ： 530=（）4. 氫平衡（以千克計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：a。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(guò)熱蒸汽的焓3595kJ/kg；%，時(shí)間（S）表8 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)26263684100180s：100kg入爐燃料帶出物數(shù)量：2kg絕對(duì)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(jì)1002帶出物熱值30030kJ/㎏ 灰渣組成。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。閥門開(kāi)閉情況見(jiàn)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(kāi)啟情況階段閥門開(kāi)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(kāi)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(shí)，空氣鼓風(fēng)機(jī)自下而上通過(guò)燃料層，吹風(fēng)氣經(jīng)燃燒室及廢熱量后由煙囪放空。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。（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。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。吹風(fēng)氣被冷卻降溫后出廢熱鍋爐，由煙囪放空。綜上所述，以（2）和（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(shí)用，本設(shè)計(jì)采用流程（3）。在水煤氣生產(chǎn)中，用油裂解來(lái)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(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)，不進(jìn)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(fēng)直接放空，上下行煤氣直接進(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(guò)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)間家長(zhǎng)，吹風(fēng)氣中CO含量增加，更重要的是，過(guò)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(guò)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(lái)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，另還兼有封和除塵的作用。由于進(jìn)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(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。洗氣箱的外行是一個(gè)具有圓筒行容器。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。高溫氣從上而下與管間的水進(jìn)行逆流熱交換，汽水混合物從上循環(huán)管進(jìn)入氣包產(chǎn)生蒸汽。18Mpa的蒸汽，為制氣和其他用途提供一部分蒸汽來(lái)源。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(guò)蓋子彈簧的作用力，蓋子張開(kāi)，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)。Ⅴ干燥區(qū)依靠氣體的顯熱來(lái)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(yù)熱。表3 發(fā)生爐內(nèi)情況區(qū)域區(qū)域名稱用途及進(jìn)行的過(guò)程化學(xué)反應(yīng)Ⅰ灰渣層分配氣化劑，防止?fàn)t蓖受高溫的影響，在本區(qū)域中，借灰渣預(yù)熱氣化劑。通過(guò)減速箱蝸桿、蝸輪來(lái)完成的?；依绻潭ㄔ诔龌铱谏希盟c旋轉(zhuǎn)灰盤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以減弱機(jī)械磨損。底盤兩側(cè)有灰斗，底盤上沒(méi)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(guò)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(jié)構(gòu)大致分為五個(gè)部分，起各部分的作用分?jǐn)⑷缦拢海?）爐體爐殼由鋼板焊制，上部襯有耐火磚和保溫磚硅藻磚，使?fàn)t殼免受高溫的損害。我自行設(shè)計(jì)和制造了爐徑為Φ1500，Φ2260，Φ3000，Φ3600。必須指出，各層之間并沒(méi)有嚴(yán)格的界限，即沒(méi)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(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)。 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(guò)程，燃料與氣化呈相反方向和順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣化劑經(jīng)過(guò)燃料層時(shí)，進(jìn)行燃料的氣化反應(yīng)，同時(shí)伴隨物理變化，燃料層大致可分為如圖所示的5個(gè)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(dǎo)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(guān)。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(yīng)方程式序號(hào)反應(yīng)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(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?？傊?，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(guò)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)硫份的要求煤中的硫份在氣化過(guò)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(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(guò)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(guò)間歇排渣和加炭后各區(qū)域才恢復(fù)到原來(lái)的位置。目錄1 常壓固定床間歇?dú)饣?1 半水煤氣定義 1 固定床氣化法的特點(diǎn) 1 生產(chǎn)半水煤氣對(duì)原料的選擇 1 半水煤氣制氣原理 2