固定床煤造气工艺
固定床气化工艺简介:2、固定床气化的过程原理.

2、固定床气化的过程原理 固定床气化炉内的气化过程原理如图4-17所示。
图4-17 固定床气化的原理可见, 在固定床气化炉中的不同区域中,各个反应过程所对应的反应区 域界面比较明显。
当炉料装好进行气化时,以空气作为气化剂或以空气(氧气、富氧空气)与水蒸气作为气化剂时,炉内料层可分为六个层带,自上而下分别为:空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层,气化剂不同,发生的化学反应不同。
由于各层带的气体组成不同,温度不同,固体物质的组成和结构不同,因此反应的生成物均有一定的区别。
各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
(1)灰渣层 灰渣层中的灰是煤炭气化后的固体残渣,煤灰堆积在炉底的气体分布板上具有以下三个方面的作用。
①由于灰渣结构疏松并含有许多孔隙,对气化剂在炉内的均匀分布有一定的好处。
②煤灰的温度比刚入炉的气化剂温度高,可使气化剂预热。
③灰层上面的氧化层温度很高,有了灰层的保护,避免了和气体分布板的直接接触,故能起到保护分布板的作用。
灰渣层对整个气化操作的正常进行作用很大,要严格控制。
根据煤灰分含量的多少和炉子的气化能力制定合适的清灰操作。
灰渣层一般控制在100~400mm 较为合适,视具体情况而定。
如果人工清灰,要多次少清,即清灰的次数要多而每次清灰的数量要少,自动连续出灰效果要比人工清灰好。
清灰太少,灰渣层加厚,氧化层和还原层相对减少,将影响气化反应的正常进行,增加炉内的阻力;清灰太多,灰渣层变薄,造成炉层波动,影响煤气质量和气化能力,容易出现灰渣熔化烧结,影响正常生产。
灰渣层温度较低,灰中的残碳较少,所以灰渣层中基本不发生化学反应。
(2)氧化层 也称燃烧层或火层,是煤炭气化的重要反应区域,从灰渣中升上来的预热气化剂与煤接触发生燃烧反应,产生的热量是维持气化炉正常操作的必要条件。
氧化层带温度高,气化剂浓度最大,发生的化学反应剧烈,主要的反应为:22CO O C →+CO O C 222→+2222CO O CO →+上面三个反应都是放热反应,因而氧化层的温度是最高的。
七种煤气化工艺介绍

七种煤气化工艺介绍煤气化是一种将固体煤转化为气体燃料的工艺,通常通过加热煤,使其在缺氧或氧气含量有限的条件下发生化学反应,生成焦炭、煤油和煤气等产物。
以下是七种常见的煤气化工艺的介绍。
1.固定床煤气化工艺:该工艺中,煤通过加热填充在固定的反应器中,在缺氧条件下进行气化。
在高温下,煤发生热解反应,生成固体残渣和一氧化碳、氢气等气体。
这些气体通常用于制造合成气或其他化学品。
2.流化床煤气化工艺:流化床煤气化工艺中,煤通过气化剂和促进剂的喷射,在气化炉内形成流体化床。
在床内,煤被高速的气流悬浮并在其表面上发生化学反应。
这种工艺适用于不同种类的煤,并能高效地产生合成气。
3.乌煤煤气化工艺:乌煤煤气化工艺是在低温和低压下对乌煤进行气化的一种方法。
乌煤是一种硬煤的变种,其含煤量高且易于破碎。
这种工艺能够产生较高浓度的一氧化碳和氢气,适用于燃料气和合成气的生产。
4. Lurgi煤气化工艺:Lurgi煤气化工艺采用干煤粉在喷射炉内与氧气和蒸汽进行气化。
这种工艺具有高效和灵活的特点,适用于各种煤种和煤粉尺寸。
其产气效率高,并且可以在高温下对产生的煤气进行分离和净化。
5. Koppers-Totzek煤气化工艺:Koppers-Totzek煤气化工艺是一种由德国公司开发的工艺。
该工艺利用煤在高温下与氧气和水蒸气进行反应,生成一氧化碳和氢气等气体。
这种工艺有助于减少硫化物和氨等有害物质的生成,并通过循环冷却来提高能源利用率。
6. Shell煤气化工艺:Shell煤气化工艺是一种高效的二代气化工艺,采用了先进的氧气冷喷射技术。
它将煤分解为焦炭和煤气,并将煤气用于合成气和其他化学品的生产。
该工艺具有高效能和较低的二氧化碳排放量。
7. Entrained Flow煤气化工艺:Entrained Flow煤气化工艺中,煤和氧气以高速混合,并通过特殊设计的喷射式燃烧器进行燃烧和气化。
这种工艺能够在高温下快速气化煤并生成高浓度的合成气。
固定床气化工艺简介:1、固定床气化的特点.

煤炭气化技术是煤化工产业化发展很重要的单元技术。
煤炭气化技术在中国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业,气化的核心设备气化炉大约有9000多台,其中以固定床气化炉为主。
近20年来,中国引进的加压鲁奇炉、德士古、水煤浆气化炉等,主要用于生产合成氨、甲醇或城市煤气。
中国先后从国外引进的煤炭气化技术多种多样。
如引进的水煤浆气化装置有1987年投产的鲁南煤炭气化装置(二台炉、一开一备,单炉日处理450吨煤,2.8MPa),1995年投产的吴泾煤炭气化装置(四台炉,三开一备,单炉日处理500t煤,4.0 MPa)、1996年投产的渭河煤炭气化装置(三台炉,二开一备,单炉日处理820t煤,6.5MPa),2000年7月投产的淮南煤炭气化装置(三台炉,无备用,单炉日处理500t煤,4.0MPa)等。
进行煤炭气化的设备叫气化炉。
按照燃料在气化炉内的运动状况来分类是比较通行的方法,一般分为移动床(又叫固定床)、沸腾床(又叫流化床)、气流床和熔融床等。
图4-16 三种典型气化工艺过程(a)固定床,800~1000℃,块煤(3~30mm或6~50mm);(b)流化床,800~1000℃,碎粉煤(1~5mm);(c)气流床,1500~2000℃,煤粉(小于0.1mm)此外,气化炉在生产操作过程中,根据使用的压力不同,又分为常压气化炉和加压气化炉;根据不同的排渣方式,可以分为固态排渣气化炉和液态排渣气化炉。
不论采用何种类型的气化炉,生产哪种煤气,燃料以一定的粒度和气化剂直接接触进行物理和化学变化过程,将燃料中的可燃成分转变为煤气,同时产生的灰渣从炉内排除出去,这一点是不变的。
然而采用不同的炉型,不同种类和组成的气化剂,在不同的气化压力下,生产的煤气的组成、热值以及各项经济指标是有很大差异的。
气化炉的结构、炉内的气固相反应过程及其各项经济指标,三者之间是紧密联系的。
一、固定床气化工艺简介1、固定床气化的特点移动床(固定床)是一种较老的气化装置。
固定床气化

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常压发生炉煤气生产工艺
常压移动床气化工艺是比较古老的,应用非常普遍的气化方法。其特点是:整个气化过程是在常压下进行的; 在气化炉内,煤是分阶段装人的,随着反应时间的延长,燃料逐渐下移,经过前述的干燥、干馏、还原和氧化等 各个阶段,最后以灰渣的形式不断排出,而后补加新的燃料;操作方法有间歇法和连续气化法;气化剂一般为空 气或富氧空气,用来和碳反应提供热量,水蒸气则利用该热量和碳反应,自身分解为氢气、一氧化碳、二氧化碳 和甲烷等气体。
移动床又叫固定床。移动床是一种较老的气化装置。燃料主要有褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤、焦炭等,气 化剂有空气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气等,燃料由移动床上部的加煤装置加入,底部通入气化剂,燃料与气化 剂逆向流动,反应后的灰渣由底部排出。
当炉料装好进行气化时,以空气作为气化剂,或以空气(氧气、富氧空气)与水蒸气作为气化剂时,炉内料 层可分为六个层带,自上而下分别为:空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层,气化剂不同,发生的 化学反应不同。由于各层带的气体组成不同,温度不同,固体物质的组成和结构不同,因此反应的生成物均有一 定的区别。各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
常压固定床气化生成煤气的有效成分主要有H2、CO和少量CH4,用于合成氨生产的半水煤气中的氮也是有效成 分。用作燃料的煤气以单位发热量来衡量,而用作合成气则以CO和H2的体积百分含量来表示。工业煤气一般分为 空气煤气、混合煤气(发生炉煤气)、水煤气、半水煤气和中热值煤气。
工艺分类
常压发生炉
移动床气化炉
技术发展
常压固定床煤气化技术是以空气、蒸气、氧为气化剂,将固体燃料转化成煤气的过程。自1882年第一台常压 固定床煤气发生炉在德国投产以来,该项技术不断得到完善。由于技术成熟可靠,投资少,建设期短,在国内外 仍广泛使用。在冶金、建材、机械等行业用于制取燃气。在中小型合成氨厂用于制取合成气。但可以预计,由于 生产技术不断更新,企业生产规模的不断扩大,装置大型化,这种气化技术由于对原料要求严格,生产能力小, 能耗高等缺点随着时间的推移终将被淘汰。
1第一篇 造气工艺基础

第一篇以煤为原料固定床间歇气化工艺的基本知识1.1 气化反应的基本原理及煤气炉内燃料层的分布状况1.1.1 概述以煤为原料的气化过程,分为吹风和制气两个阶段。
作为氨合成的半水煤气是以氧气和蒸汽作为气化剂的制得的气体,同时要求气体中(CO+H2)和N2的比例为3:1-3:2,吹风是放热反应,它的目的是使炭层积蓄热量,为制气提供高温的反应条件;制气是吸热反应,它的目的是使蒸汽和赤热的炭反应,制成合成氨生产所需要的一氧化碳和氢。
1.1.2 固体燃料气化的基本原理在固体煤气发生炉中,原料煤、氧气和水蒸汽发生气化反应,其主要反应如下:(1)以空气为主要气化剂的主要反应方程式C+O2=CO2+402KJ ①2C+O2=2CO+237KJ ②CO2+C=2CO-165KJ ③吹风时,空气中的氧气和炭燃烧,其反应式为①和②为主。
放出大量的热量,贮蓄在炭层中,同时反应生成的CO2继续与炭发生还原反应生成CO,如反应式③,此反应为吸热反应,生成的CO随吹风气放空或送吹风气回收岗位,很显然这个反应是应该抑制的。
工艺上采用提高吹风速度,减少C02和炭接触时间。
(2)以水蒸汽为气化剂的主要反应方程式为C+2H2O=CO2+2H2-80KJ ④C+H2O=CO+H2-123KJ ⑤水蒸汽和炭的反应过程叫制气,以反应式④和⑤表示,都是吸热反应,利用反应式①和②中的热量。
1.1.3 煤气发生炉内燃烧层的分布状况在煤气发生炉中固体燃料气化过程,燃料与气化剂呈相反方向和顺时针方向运动,当气化剂经过燃料层时,进行气化反应,同时伴随着物理变化,燃料层大致可分如下图所示的5个区层。
层的高温燃料和炉壁的辐射热以及下面的高温气流的导热,使燃料中的水分蒸发,形成干燥层,干燥层的厚度与加入的燃料的量有关。
(2)干馏层干燥层下面温度较高,燃料中的水分蒸发至差不多后,在高温条件下,燃料便发生热分解,放出挥发分,燃料本身也逐渐碳化,干馏层厚度小于干燥层。
常压固定床造气工艺改造方案简述

工艺管控204 |2019年6月4 热力管网试压施工的注意要点在热力管网试压施工期间,为了提升工作质量,应该结合实际情况把握施工要点和难点,制定完善的安全管理制度,并接受上级单位监督检查。
试压前,建设部门和项目部门应积极沟通交流,定期对施工人员开展安全生产教育。
严格执行监督检查制度,设置专门监督人员,并穿戴安全标志上岗。
要与施工人员充分进行技术交底,帮助施工人员充分掌握施工流程,把握管道系统和试压源各阀门的使用。
试压工作要由专业队伍负责,并由施工技术员带领专司其职,在现场协调各个环节开展工作[6]。
施工人员在施工中,要配备专门的安全防护用品,以为施工活动安全有序展开提供保障。
试压时,要明确划分禁区和试压源区域,绘制试压系统图,设置指示牌,便于后续相关工作的开展。
与试压无关人员不允许随意进入试压现场,不得随便开关阀门。
压力试压中一旦发现漏点,不允许带压补漏,待没有压力后方可进行焊接工作。
热力管网试压施工中,应该充分结合区域所处的地域位置进行。
如在南方夏季进行试压施工时,尤其要重视气温偏高、管线长期暴露在室外、管线容积大、稳压时压力逐渐升高等情况,以及上述情况引起的超压致使压力表损坏,或即便试压前所选择的压力表符合要求,但是压力表反复使用,加之安装不牢固导致试压工作出现一定阻碍,压力表显示数值精准度不足等情况。
故此,可以在距离打压泵较近的位置设置防震型压力表,其他区域的压力表可以在使用3次后重复检定,保证检定结果符合要求。
需要注意的是,焊接施工期间要使用专门遮阳板,避免灼伤施工人员和行人。
一旦发现特殊情况,严格遵循企业应急预案进行处置。
5 结语综上所述,炼油厂厂区工艺和热力管网试压施工中,为了保证施工质量,应该充分结合区域实际情况,做好前期准备和检查工作,选择合理的试压介质和压力表,分析影响试压的各种因素,编制合理的应急预案,确保试压活动顺利展开和安全有序进行,以高质量的施工成果,实现企业更大的经济效益和社会效益。
(选学)分析固定床气化技术

煤炭气化生产技术
1.UGI炉结构
炉子为直立圆筒形结构。 炉体用钢板制成,下部设 有水夹套以回收热量、副 产蒸汽,上部内衬耐火材 料,炉底设转动炉篦排灰。
上锥体
水夹套 炉篦传动装置 出灰机械
设备结构简单,易于操作, 不需用氧气作气化剂,热 效率较高,但是生产强度 低,对煤种要求比较严格, 采用间歇操作工艺管道比 较复杂。
由炉底吹入空气,把残留在炉上部及 管道中的水煤气送往贮气柜而得以回收, 以免随吹风气逸出而损失。
10
煤炭气化生产技术
• 3-4分钟循环各阶段时间分配表:
序 号
阶段名称
3min循环,(S) 4min循环, (S)
1
吹风阶段
40~50
60~80
2
3 4
蒸气吹净阶段 2
上吹制气阶段 45~60 下吹制气阶段 50~55
2
60~70 70~90
5
二次上吹阶段 18~20
18~20
11
煤炭气化生产技术
吹风阶段
蒸气吹净阶段
一次上吹制气阶段
下吹制气阶段
二次上吹制气阶段
空气吹净阶段
12 其缺点是生产必须间歇阀门频繁切换,生产效率低
煤炭气化生产技术
软水 蒸汽总阀 上吹蒸汽阀
蒸汽 下吹蒸汽阀 集汽包 上水
集汽包
水 煤 气 发 生 炉
燃 烧 室
废 热 锅 炉
烟 囱 上 行 煤 气 阀 烟囱阀
蒸汽缓冲罐 空气鼓风机
吹风空气阀
洗 气 箱
洗 涤 塔
下行煤气阀 气柜 煤气去净化
气柜水封 图5--27 水煤气站流程
气柜水封
13
煤炭气化生产技术
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)。
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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)。
根据企业自身状况,选择适合工艺需求的流程。
(4)空气流程四台炉共用一台空气鼓风机,总管Ф1000㎜、支管Ф700 mm、上吹加氮Ф273 mm。
(5)油压流程油路总管Ф76mm、支管Ф38 mm,泵站设连锁装置,设置低限为3.8MPa,若到低限另一台自动开启,保持油压系统正常,减少阀门因油压系统波动大,导致开关慢或开关不到位,影响造气炉的稳定运行的情况。
(6)高径比煤气炉逐步扩径改造,但每次扩径都未重视高径比,导致高径比严重失调,即扩径后截面积大了,也不多产气,反而出现炉况不稳定,一些企业扩径改造运行一段时间又改回来,走回头路。
其实他们没有把扩径后运行不正常的真正原因找出来,盲目行动,草率行事,使企业蒙受较大的经济损失。
煤气炉改造不光要考虑整体合理高径比,还应考虑水夹套的高径比。
过低,夹套易挂壁,一般半水夹套高径比为1∶1。
煤气炉整体高径比块煤为2∶1;型煤2.2∶1。
(7)炉箅随着高径比的提高,炉箅过低也不适应,应采用多层多边的,布风均匀合理,破渣排渣能力强,适当增加高度,即炉箅自然的倾斜角大,有利于排渣畅通,同时适当加大炉箅底座6个大角,使与灰犁尺寸匹配,保证气化的灰渣落在灰盘上通过炉条机转动能及时排出。
再次衍生的灰渣有立足之地,实现新陈代谢,不滞流灰渣,减少炉条机做无用功。
(8)灰渣的排放形成的灰渣在排灰口能否及时排出,根据不同的煤种设立排灰口的安息角角度。
无论设计内防或外流,安息角设计为35~40°为最佳。
(9)加焦(煤)的方式加焦(煤)由手动、半自动到自动加焦(煤),但实现不了煤的综合利用和显热的综合利用,只是减少了工人的劳动强度。
最优的造气加焦(煤)实现了自循环,当上行温度低,显热很难回收。
对半自动加焦(煤),可以提前把煤送入造气炉内,利用吹风和上吹制气的显热逐步加热料层,即使下吹(过热蒸汽180~230℃)制气也能加热料层,提前慢加热和干馏,热稳定性得到提高,减少热损失,实现煤的自产自用,减少用显热自产蒸汽的过程。
因此提高高径比,加长布料长度,把煤放在布料器中提前慢加热(对一些劣质煤更有利),这样同时缩小了空程死空间,有利于间歇制气转换时间,是目前小型炉最佳的加焦(煤)方式。
故此河南新乡心连心化工厂近70台煤气发生炉均是半自动加焦(煤)。
(10)系统阻力根据不同炉型、煤质,产成品及气量的要求,计算出切实可行的管道尺寸,应尽量减少管道弯头和避免远距离传送,减少水封装置,这样尽量减少系统阻力。
(11)控制系统由单片机到PLC粗放型的控制系统已过时,应淘汰。
随着DCS系统的应用,智能化、程控化、管理化得到广泛应用,发挥了很好的经济效益。
2.2 Ⅱ代炉第二代煤气发生炉是在Ⅰ代的基础上发展演变而成的。
结构是半夹套(外直内锥),水夹套截面积下大上小。
其他部件及外静止设备的流程与Ⅰ代炉完全一样,锥型炉结构的主要特点是,煤气炉内下大上小,有利于介质流动;改造方便,节约工期和费用;有利于通风,便于提高炉温,增加产气量;蒸汽分解率高、气质好、煤耗低、返焦少。
此炉型投放市场后,颇受小氮肥企业的青睐,纷纷改造或上马。
改造上马初期运行稳定,有十分明显的效果。
然而在运行一段时间后,出现了炉况不稳定,产气低、消耗高等问题,有时还需扒炉,新开起来的装置没有把真正的原因找出来,未能对症下药。
笔者走访了不少用此炉型的用户,有类似的原因,有的把原因找准了,问题得到解决,恢复正常的使用。
有的企业没有找准原因,问题仍得不到解决,炉况时好时孬。
我认为是操作不稳定造成的,出现问题束手无策,无所适从。
炉条机是调渣层厚薄的,不是调炉下温度高低的,炉下温度的高低主要通过上下蒸汽及时间来控制。
用炉条机调节炉下温度,若加快转速,其结果是炉下温度在指标范围了,但没有渣层了,使炉下设备寿命短,影响炉况稳定。
两排灰口由于没有灰渣层,极易塌炉、流生炭,从而使炉内“五层次”即灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层“紊乱”,“层位交错”或称为“断层”。
原有条不紊的五个层次彻底打乱不复存在了,只好减负荷,重新养炉,逐步恢复。
由于塌炉、流生炭极易导致灰渣在灰盘二次燃烧,烧坏上灰仓,跑冒滴漏严重,污染环境;两排灰口烧坏、内外防流板或变形,影响正常的使用,使炉况很难稳定,轻者(下偏灰重者)两边均流生炭,炉况难以恢复正常,只好扒炉,修整防流装置,方能使炉子稳定正常运行。
一些片法看法把这种现象归结为这种炉型结构不合理、不成功,是不恰如其分的判断,误导了新技术的推广利用。
2.3 Ⅲ代炉Ⅲ代炉是吸收了Ⅰ、Ⅱ代煤气炉的精华和经典研制而成的。
其结构是全水夹套,炉顶采用椭圆封头(夹层),有直筒和外直内锥两种结构形式。
其他部件及外流程图与Ⅰ、Ⅱ代炉基本相似,除具有Ⅰ、Ⅱ代炉优点外还有以下特点:(1)煤种适应强、操作弹性大;(2)有利于高炭层操作;(3)蓄热效果好、产气量大、气质好;(4)消耗低、返焦少;(5)有效降低炉上温度、减少热损失,把吹风及上吹的显热首次回收,可降低吹风气及煤气的流速、减少带出物;(6)完全避免挂炉现象的发生;(7)蒸汽分解率高,降低了洗气塔负荷及循环水用量,也降低了煤气温度。
关于上述优点笔者曾在小氮肥发表《复合炉锥形炉的浅析与应用》一文。
因此近年来这种炉型得到数家企业的认可应用,发挥了很好的作用。
一些中型氮肥厂把20世纪30年代从美国引进的UGI也进行改造,移植小氮肥经典改造流程,使UGI炉面目全新,美式的UGI也变成了中国式的煤气炉,运行稳定,效益显著。
3 常压固定床间歇气化技术的展望常压固定床间歇气化技术在中国已走过50个春秋,为化工、化肥中小型企业作出了突出的贡献。
随着时代的发展,资源的逐步枯竭,能源的利用率已是全社会及全球关注的问题。
进入21世纪我国提出了节能减排的战略目标。
然而,常压固定床间歇气化技术存在能耗高、污染重、煤利用率低的弊端,但又是化工化肥煤气化的主要工艺,食之无味,弃之可惜。
淘汰这种气化技术只是时间的问题,只有将常压固定床间歇气化技术改为连续气化。
3.1 常压固定床间歇气化与富氧(纯氧)连续气化的对比分析将常压间歇气化改为连续气化,在原炉型基础上增加空分装置,改动控制系统。
连续气化是等径间歇气化煤气炉产气量的1.8~2.5倍,且热损失少,蒸汽分解率高,气体质量好,煤炭的利用高,返焦含量低,无吹风气排放,节能减排,安全环保。
3.1.1 连续气化无吹风阶段,富氧(纯氧)+蒸汽连续入炉,气化反应可以维持两大平衡(物料、热量),压力和温度稳定,介质流向一致,热损失少,气质好,蒸汽分解率高,产气量大,煤炭利用率高,氨醇成本低。
间歇气化每个循环的6个步骤中,吹风占1/3的时间,储存的热量利用40%,60%的热量去吹风气回收或放空,即使回收也是用无烟煤换蒸汽,烟煤与无烟煤价格差得大,不经济,且污染环境,放空更是浪费,每循环过后周而复始,炉温变化大,产气量不稳定。
3.1.2 连续气化工艺流程简单,操作稳定,便于管理。
程控阀门少,故障率低,维修费用少,气体成分易调节。
间歇气化流程复杂,操作不稳定,不便于管理,程控阀门多,开关频繁,故障率高,维修强度大,费用高,气体成分不便于调节。
3.1.3 连续气化取消吹风阶段,无吹风气排放,环保好,间歇气化吹风气放空,热损失大,浪费能源,污染环境。
3.1.4 连续气化正常生产中,程控阀门不需开关步骤,噪音小,安静,稳定性好;间歇气化阀门开关频繁,气体流向交替变化,噪音大,不利于健康。
3.1.5 连续气化气体中CO2比间歇法高6%~8%,有联醇工艺可消化一部分,若有碳酸氢铵基本消化完,无这两种的工艺可采取其他方式回收利用,实现变废为宝,循环经济,节能减排。
回收的CO2送入造气炉,实现三种气化剂连续气化,可大大提高有效气体含量,降低生产成本。
以上两种气化技术的对比分析表明,连续气化从工艺技术、原料消耗、安全环保、操作稳定、维修费用、产气量、蒸汽消耗等方面,均优于间歇气化技术,是煤气化技术小规模大发展之必然趋势。
4 连续气化种类连续气化有纯氧连续气化(氧浓度99.5%)和富氧(氧浓度50%~60%)连续气化。
纯氧连续气化又分为纯氧+CO2气化和纯氧+蒸汽气化两种。
(1)纯氧+CO2气气化技术称为焦(煤)部分氧化还原法,简称CO炉。
CO炉利用纯氧和CO2作为气化剂,通过常压固定床以焦(煤)为原料连续气化的方法制备高纯CO气,煤气中CO为68%~71%,通过后面的净化、压缩、精脱硫变压吸附提纯等工序,最终得到纯度大于96%的CO,可生产甲酸、甲胺羰基合成等产品。
此技术是一种较新型的气化技术,在国内有数十家近60台Ф2400~Ф2600 mm煤气炉使用,发气量3000~10000 m3/h(炉径不等)。