172-工艺-浅谈造气炉系统阻力和发气量的关系
造气基础知识学习
造气基础知识学习Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT目录一.工艺指标及工艺条件的选择二.主要设备参数三.控制要点四.阀门开关情况五.造气开停炉及开停车操作要点六.事故案例原因分析及防范措施一.造气工艺指标一、循环时间及百分比1、循环时间目前我们一个循环周期为120秒，也可调为135秒一个制气周期。
2、各循环阶段百分比吹风28% 上吹21% 下吹40% 二次上吹7% 吹净4%二、炉温1、小块炭：上行温度180-220℃下行温度220-300℃2、中块炭：上行温度200-250℃下行温度200-280℃3、灰仓温度：≤250℃，温差≤50℃4、蒸汽温度:180-240℃三、气体成分1、半水煤气CO2 CO 29-34% H2 43-48% N2 10-20% O2≤% 2、惰气O2≤%CO+H2：5-7%CO2：15-17%四、压力1、蒸汽方面压前蒸汽压力≥ Mpa压后蒸汽压力≤ Mpa蒸汽缓冲罐压力≤ Mpa夹套汽包压力≤ Mpa2、油泵站压力:3、蓄能器： Mpa4、软水压力: 五、电机温度D600风机电机≤120℃KD600风机电机≤120℃油泵电机温度≤65℃工艺条件的选择固定层间歇式煤气炉的工艺操作条件的选择，必须合乎科学规律，才能实现生产的安全、稳定、高产和低耗。
否则，就会使气体的产量和质量降低，或发生设备和人身安全事故，直至生产无法正常进行。
(1)吹风率和吹风时间吹风率是指单位时间内的入炉空气量。
在吹风率一定的情况下，入炉空气总量则是由吹风时间决定的。
煤气炉生产负荷高低，实际上就是入炉空气量的多少。
在确立煤气炉的运行负荷以后，吹风率与吹风时间，即成为反比关系。
吹风阶段理想的情况是力求多生成二氧化碳。
在气化层里生成二氧化碳的化学反应速度，比二氧化碳还原反应的速度快得多，而且二氧化碳还原反应与接触时间有关。
适当增加吹风率，空气在燃料层内流速加快，有利于生成二氧化碳的化学反应。
造气工段题库初级
造气工段题库（初级）一、填空题1、造气炉的主要结构分：（上部加煤机构）（中部炉体）（下部除灰装置）（气化剂的入炉结构）。
2、炉篦的主要作用是：（支撑炉内总料层的重量）（使气化剂在炉内均匀分布）（与破渣条一起对灰渣进行破碎、移动和下落）。
3、联合过热器的优点：（费用低）（寿命长）（效率高）。
4、造气的工作循环分哪五个阶段：（吹风）（上吹）（下吹）（二次上吹）（吹净）。
5、造气“三废”是指：(废水)(废渣)(废气).6、工艺参数在线修改时，各参数的修改位置：00（吹风排队）03（上吹设置）08（上加氮时间设置）。
7、半水煤气的成分是（ CO）、（CO2）、（ N2）、（H2）。
8、造气A类工艺指标是（O2≤0.4﹪），（气柜4000——8000 m3）。
9、造气的主要动力源设备是（风机），（泵站）。
10、汽水分离器的作用：（分离），（缓冲），（贮存）。
11、气柜的作用：（缓冲），（均匀），（保持与后工段的连续性）。
12、燃料层由下至上依次是：（灰渣层），（还原层），（氧化层），（干馏层），（干燥层）。
13、半水煤气中对生产有害的成分是：（SO2），（O2）。
14、电气着火时，应迅速（切断电源），然后用（1211灭火器）进行灭火。
15、在操作微机控制系统时，应注意每次间隔时间最少为（10）秒以免造成（死机或退出系统）故障出现。
16、吹风阶段的化学反应式是（C+O2=CO2），（2C+O2=2CO）。
17、惰气合格的标准是（O2≤0.5﹪），（CO+H2≤5﹪-7﹪），（CO2=15-17%。
），18、风机风压是指（静风压）和（动风压）之和。
19、二次上吹的目的是（送风前将炉底残留的半水煤气排净）。
20、空气煤气是指（以空气作为气化剂，与炽热的炭产生化学反应所生成的煤气）。
21、触电是指（人体触及带电体承受过高的电压，而导致死亡或局部受伤的现象），根据触电伤害程度不同可分为（电击）和（电伤）两种。
22、传热的基本方式分为（对流），（传导），（辐射）。
气候变化造气工艺调整
气候变化时造气工艺调整造气工艺调整看似简单，实际上是一个系统工程。
要求工艺人员从原料煤质、煤棒质量、蒸汽品质以及气候等条件变化不断去慢慢维护和调整，通过综合分析最终确定一个最优的造气工艺调整方案，达到造气炉优化的目的。
其中气候变化可能导致造气炉出现大范围的波动。
每到季节交替，造气炉如果调整不及时将出现一次波动；每到气温骤降造气炉调整未跟上将出现一次波动；遇到下雨天气因为空气湿度不同，同样会导致煤耗上升。
造气工艺调整最终目的是寻求平衡：上下吹蒸汽用量的平衡、热量平衡以及物料平衡。
气候变化是热量平衡的破坏而导致各平衡被破坏，最终造成炉况波动。
气候变化主要引起的是气温和大气压力变化。
气体密度变化较大，依据PV=nRt公式可以算出在夏季和冬季入炉气量的变化。
河北景化夏季气压在749mmHg，冬季在765mmHg，气温夏季在38℃，冬季平均气温在-10℃。
冬季和夏季入炉气量相差比例为765*311/749/263=1.21倍。
季节不同入炉风量相差较大，在夏季造气备用手轮开启度为31圈，那么冬季备用风阀开启度则需要减至到26圈。
外界温度发生变化时为避免造气炉波动，首先是根据气温的不同逐步关小手动风阀。
上面的只是理论计算，实际操作还有较大的区别。
因为造气生产是一个连续的过程，气化层热量平衡要求较高，如果只是根据简单的理论计算就进行调整，可能最终导致炉况出现波动。
在外界温度发上变化时要我们通过判断下灰时的灰渣情况以及半水煤气品质等综合来判断我们造气炉负荷情况是否与我们的蒸汽用量相匹配。
1.造气炉负荷调整在煤质未发生变化时，半水煤气中CO2含量不会出现较大变化，波动在±0.2%，在调整造气炉负荷之后，发现半水煤气中CO2含量增幅超过0.4%，表明造气负荷稍微较轻，需要稍微增加负荷，需要开启手动风阀半圈。
同时观察下渣，以及上下行温度变化情况，调整后需要跟踪。
造气炉负荷调整时根据煤质，如果煤质较好，可以在原有负荷的基础上适当增加造气炉负荷，同时需要增加入炉蒸汽用量（提高入炉蒸汽压力或按照上下吹手轮比例开启上下吹手轮）。
固定床煤造气工艺
固定床间歇造气技术资料一、概况１固定床间歇气化炉的发展固定床间歇气化煤气发生炉从1958年的Ф1980 mm开始，逐步扩径到Ф2260mm、Ф2400 mm、Ф2600 mm、Ф2800 mm、Ф3000等等规格。
它们的基本结构一样，即半水夹套锅炉，原设计高度为1845㎜，扩径改造过程中，在原水夹套设计基础上加高300～900㎜不等。
直筒型上炉体为内砌耐火材料，采用人工手动加焦（煤），后改为半自动到全自动加焦（煤）。
Ф1980～Ф2400 mm这几种炉持续使用近35年，现在仍然有一些小企业在用。
Ф2600 mm系列炉20世纪90年中期已开始改造，近10年使用后改为Ф2800 mm，已达到极限。
２各炉型经典改造过程我国建国初期结合国家的状况而设计。
刚开初对原料的要求比较苛刻，要求是高温冶金焦，且粒度为25～75㎜。
中期改为优质山西晋城无烟块煤。
煤气炉运行较稳定，气量和气质都很好（负荷轻）。
后期随着各企业规模扩大，煤炭紧张，改烧劣质煤，一些设备改造不匹配，没有系统性改造，暴露的问题就多了。
炉况不稳定，易恶化，“二差”、“三高”、“一短”随时出现，即发气量差，气质差，煤耗高，蒸汽消耗高，煤气温度高，设备寿命短。
为烧好劣质煤，广大造气专业人员和科技人员多年来共同努力，对煤气炉不断进行系统改造，使中国特色的小型炉又有新的生机。
经典的改造情况（系统性全方位改造）如下。
（1）煤气系统流程四炉—站—机—锅（组合）—塔，即四台炉共用一台油压泵站，一台空气鼓风机，一台废锅炉（上废锅下过热器），一台洗气塔。
（2）蒸气流程水夹套及废热锅炉自产蒸汽，去过热器过热，回蒸汽缓冲罐（罐容积不小于35～40 m3），放在四炉中间，尽量靠近炉子，蒸汽总管Ф377 mm或Ф426 mm，单炉支管Ф273 mm或Ф325 mm，四台炉以上可将缓冲罐连通使用。
这样便于蒸汽压力的稳定，有利于造气炉工况的稳定。
（3）吹风气回收流程无论上第二代（中燃式）还是第三代（下燃式）吹风回收系统，采用微负压的工艺（有数种流程）。
第一章 气体力学在窑炉中的应用
(2)实际情况下的伯努利方程
实际流体有粘性，流动过程中有能量损失，能量方程：
z1g
p1
1 2
12
z2 g
p2
1 2
2 2
hL
(3)窑炉中热气体的伯努利方程：
z1 ( a
)g
p1
1 2
12
z2 (a
)g
p2
1 2
22
hL
(4)伯努利方程的简写式：
hs1 hk1 hs2 hk2
因为 hk1＞hk2
流体在一水平 的、逐渐扩张 的管道中流动
则 hs2＜hs1 即 hk→hs
同理流体在渐缩管道中流动时: hs→hk
（3）压头的综合转变 1-1和2-2的伯努力方程:
hg1 hs1 hk1 hg2 hs2 hk2 hL
通过小孔吸入的气体流量：
V＝F （ 2 pa p1 ) a
流量系数 μ =ε ψ 由实验确定
2、气体通过炉门的吸入和流出
A) 气体通过炉门的流出（炉内正压）
如图。设炉门高为H，宽为B
B
炉门与小孔区别为炉门内的压强 随高度而变化。
H
在炉门中心线上取一微元体dz 则微元体面积为：dF = B dz，
定义: 流体受热（或冷却）后改 变自身容积的特性
表示:
T
1 V
dV dT
(1/K)
气球受热 膨胀
膨胀系数β T—压强不变时，温度升高1K时, 流体体积的相对变化率
气体— 膨胀系数很大，温度变化时体积变化很大
造气工艺改造对产气量和煤气质量的影响
１ 改造 前造气工艺及存在 的问题
１ １ 工 艺流程 ．
应， 主要过 程有 ２个 ， 即吹 风 和制气 。吹风 阶段用 来 提高 炉温 和积 蓄热 量 ， 此 阶段产生 吹风气 ， 主要 在 其 成分 是 Ｎ ； 气 阶段将 蒸汽 送人 造气 炉 内发 生化 学 制
１ —煤气 发生 炉 ；－除尘 器 ； 安全 槽 ； ２ ３ — ５ —煤 气洗涤塔 ；—煤 气洗涤塔水封 ６
管 废热 锅 炉 ；
６
图 １ 改造前 工艺流 程
各 阶段 工艺 过程 如下 ：
收 稿 日期 ：０ １０ －８ ２ １ －４０
作者简介 ： 董五林 ， ， ７ 出生 ， ９ 男 １ ４年 ９ １ ８年毕业 于信 阳师范学院 ， ９ 现 从事工艺技术管理工作 。
山西 兰花丹 峰 化 工 股 份 有 限公 司 ｌ Ｏ万 ｔａ甲 ／
醇项 目造气工段配套 １ Ｏ台 税 ６０ｍ ５ ｍ固定床间歇 式煤 气 发生 炉 。该 炉 以优 质无 烟煤 为原 料 ， 气 和 空
蒸 汽 为气 化 剂 ， 照 吹 风 、 汽 吹净 、 吹 、 吹 、 按 蒸 上 下 二 次 上 吹 、 气 吹净 等 ６个 阶段 间断 地 将气 化 剂 通过 空 炽 热炭 层 制取 水煤 气 。其实 质是 炭与 氧 和蒸汽 的反
１ ）造气产气 量偏 低 。平 均每 台炉 的发气 量 只有 ４００ｍ ／ ， ０ ｈ与初步 设计 的单 炉发气 量 ４５０ｍ／ ０ ｈ相
差 ５０ｍ。ｈ ０ ／ 。
底部冲刷变薄而破裂的现象 ， 被迫停车补焊 ， 导致设
第一章 气体力学在窑炉中的应用
s2
h hk 2 hge2 hs2
k (12)
注意检验能量的的平衡
例2：如图，热气体在等直径垂直管内自下而上流动,取有效断
面1-1与2-2。列二气流伯努利方程：
hge2 hs 2 hk 2 hge1 hs1 hk1
hl (21)
分析：取1-1为基准面，则几何压头: hge1 0 hge2 0
一般地： 将压强变化小于10%的气体均看作是不可压缩气体
。 在建材行业中：
窑炉中的气体可看作是不可压缩气体； 在某些高压喷嘴中，应将气体视作可压缩气体。
2). p=C时， ρT=C，说明密度与温度成反比，也说明气 体具有膨胀性
当T↑，则ρ↓ ，
问题： 100℃的空气与20℃的空气那个密度大?
3). P R 表明同一种气体不同状态下压与密
hl (12)
分析：取1-1为基准面，则几何压头: hge1 0
静压头 ：
hs1 hs2
动压头： w1 w2, hk1 hk 2
阻力损失
hk (12) 0
hge2 0
1 热 气 体
2
则方程变为 ：
hs1 hs2 hge2
hl (12)
由于
hk (12) 必须由动能转换而来。
pv=RT 其中，R=8314.3/M (J/kg.K)，单位：P--Pa,T--(K)
或 P / RT (常用）
讨论： P / RT
1)T=C时，等温过程，既p/ρ=C， 表明压强与密度成正比则p↑， ρ ↑ ，说明气体具有压 缩性。
但在压力p变化较小时，气体的密度变化也很小，可以 认为是不可压缩气体。
1）牛顿内摩擦定律（粘性定律)
dw
dy
浅述鲁奇炉造气
浅述鲁奇炉造气摘要：本文总结了加压气化装置的改进和管理经验。
事实表明，随着工艺的不断改进和生产管理水平的提高，鲁奇加压气化工艺用于贫瘦煤的气化是可行的。
新疆庆华集团隶属于中国庆华集团，是新疆第一个经国家核准的煤制天然气项目。
新疆庆华集团依托丰富的煤炭资源和水资源，于2009年3月落户伊犁，并以“庆华速度”建成新疆庆华煤化工循环经济工业园，该园区总占地面积达10000多亩，计划总投资278亿元，建设项目包括：年产55亿立方米煤制天然气项目、60万吨煤焦油加氢项目、合成氨项目、综合利用热电厂项目、粉煤灰制砖项目和年产200万吨粉煤灰制水泥项目。
整个煤制天然气项目建成投产后，每年需煤炭2100万吨，每年可实现销售收入160亿元，利税26亿元。
关键词: 气化炉的发展；造气系统；煤气冷却；安全防范。
目录1. 概述 .............................. 错误！未定义书签。
1.1简述............................ 错误！未定义书签。
1.2 鲁奇加压气化工艺发展前景展望 (3)2. 煤加压气化技术简述 (4)2.1 煤加压气化的主要技术优势在于 (4)2.2 气化炉的优化操作 (5)2.3 气化炉的事故处理 (5)3. 造气系统 (6)3.1加压气化原理 (6)3.2造气车间的主要设备 (9)3.3主要工艺控制参数 (9)3.4主要任务及设备 (9)4. 煤气冷却工段 (14)4.1 主要任务与设备 (14)4.2 工艺原理 (14)4.3工艺流程简述 (14)4.4主要任务及设备 (15)5. 危险因素分析 (17)5.1 人员自身方面 (17)5.2、操作环境方面 (18)6. 总结 .............................. 错误！未定义书签。
1.概述1.1简述我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力”。
由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。
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浅谈造气炉系统阻力和
发气量的关系
樊少波
山西省·阳煤丰喜肥业（集团）股份公司临猗分公司
摘 要：通过我公司对二分厂造气系统的改造，体现了降低系统运行阻力给企业带来的巨大经济效益，也间接体现了节能降耗的目的。
固定床造气炉的系统阻力问题，一直是业内人士探讨最多的话题。
现就煤气炉系统阻力问题浅谈一下笔者的经验和看法，希望能提高大家对固定床造气炉系统阻力的认识。
固定床造气炉的系统阻力主要分为吹风系统阻力和制气系统阻力等两个方面，降低吹风阶段系统阻力，有利于提高空气流速，减少CO2还原反应的发生，因此提高吹风效率和减少吹风时间对降低煤耗和提高单炉发气量是十分有益的。
但结合实际情况来说造气炉制气
系统阻力的高低对造气炉发气量的影响有多大，众说不一。
现结合我公司造气系统的改造来谈一下自己的观点，以供参考。
我公司现年产总氨43万t、尿素60万t、甲醇15万t，三个合成氨造气系统全部采用固定床煤气炉来生产半水煤气。
下面结合我公司二分厂造气系统改造来说明降低系统阻力对生产的有利影响。
1 二分厂改造前状况
二分厂年产总氨8万t，造气车间有φ2400固定床煤气炉7台，正常生产时开6备1。
造气系统采用单炉对应单台洗气塔和单台过热器流程，洗气塔出口煤气总管有两根，分别为φ800和φ600，正常送气时洗气塔进口阻力在80～90mmHg，气柜静压为380mmH2O，白煤消耗在1290～1310kg/tNH3，且生产中经常出现供气紧而发生滑汞柱等现象。
2 二分厂改造依据
我公司一分厂造气车间属于新建系统，煤气流程采用了多炉共用一台过热器和一台洗气塔流程，上、下行煤气显热全部进行回收。
装置投产后，节能效果显著，φ2650煤气炉发气量达到9000～10000m3/h，单炉产氨量达到60t/d，白煤消耗1150kg/tNH3。
分析后认为原因是
煤气系统阻力小，从洗气塔进口水封处测量的压力为50～60mmHg，单炉发气量大大提高。
二分厂考虑到造气楼高度已无法改变，很难改变床层阻力，同时也为了保证正常生产需要，改造项目主要是吹风气回收系统和煤气流程系统。
改造吹风气回收系统的目的：一是为了解决环保问题；二是为了增加蒸汽产量，达到合成氨蒸汽系统自给；三是降低吹风系统阻力，提高吹风效率。
改造煤气流程系统的目的也是为了降低系统阻力，提高单炉发气量。
根据气化反应的理论分析，降低系统压力，可有效降低半水煤气中无效气体CH4的生成，使煤气中有效成分含量增加，减少合成放空气量，降低白煤消耗。
吹风气系统的改造为使用一分厂的吹风气回收系统，一分厂回收系统另外新建一套。
由于一分厂的吹风气回收系统设计负荷为9台φ2650炉，所以此装置用于回收二分厂7台φ2400炉绰绰有余。
3 二分厂改造后状况
3.1 改造前煤气流程
改造前煤气流程为造气炉→除尘器→废锅→水封→洗气塔→气柜，下行煤气从造气炉出来后，由水封进洗气塔。
改造前系统存在的问题：一是单炉单塔，热量回收
效率低；二是有水封存在，制气系统阻力大，导致单炉发气量低；三是现场设备凌乱，跑冒滴漏多，白煤消耗高；四是洗气塔出口温度高，影响罗茨机、压缩机的有效打气量。
3.2 改造后煤气流程
改造后煤气流程为造气炉→除尘器→煤总→联合过热器→洗涤塔→气柜，下行煤气从造气炉出来后，由煤总进联合过热器。
经过一年的时间，煤气系统全部改造完成。
改造后，所取得的效果是非常明显的，主要体现在以下几个方面：1）煤气系统阻力大大降低。
系统阻力由原洗气塔进口处测得的80～90mmHg降为40～50mmHg，主要原因是改造前洗气塔进口管插入水面以下100mm，改造后进口管未插入水中，取消了洗气塔水封装置，改用煤总阀代替。
煤气总管也由原φ800和φ600两根管改为一根φ1200管。
2）洗气塔出口气体温度降到45℃。
改造前洗气塔出口温度为50℃，原因是下行煤气经过过热器和煤气废锅，显热得到回收。
3）日产总氨达到240～250t，单炉日产氨量达到45t。
4）白煤消耗降到1220～1230kg/tNH3。
吨氨消耗仅白煤这一项就降低了80kg，则全年可共节约白煤6330t。
5）单炉发气量得到明显提高。
在煤质及工艺条件基本未做调整前提下，改造前开6台炉，时常还会出现供气紧的情况，改造后基本上开5.5台炉，就可满足后工段用气。
4 效益分析
白煤消耗由原1310kg/tNH3降低到1230kg/tNH3，全年的节约效益为570万元。
5 结论
在目前原料煤供应紧张的局面下，各化肥企业都在想尽办法节能挖潜，我公司通过此次系统改造，达到提高产量、降低消耗、增加企业效益的目的，从实践上证实了降低煤气系统阻力的重要性。