煤制气-固定床小粒煤纯氧造气工艺简介与自查问答

固定床小粒煤纯氧造气 工艺简介与自查问答一、 工艺介绍1.1工艺流程图：纯氧煤气 蒸汽1.2工艺流程说明：原料煤由煤棚经煤皮带送入煤仓备用，经煤仓下的自动加煤机，自动定时、定量加入造气炉中。

来自深冷制氧装置的纯氧（≥99.6％）管道输送至造气界区，蒸汽来自蒸汽管网和少部分自产蒸汽，纯氧和蒸汽经计量和比例调节进入混合罐中混合，水蒸气与氧气的比例控制在2.5～3（kg/Nm 3），温度控制到200℃从底部进入造气炉，在炉内约1100℃高温条件下，经过炉内各个层区与原料煤逆流接触进行连续气化生产水煤气。

由气化炉顶部输出的水煤气温度约450～550℃，经过高效旋风除尘器进行除尘后，进入热管废热锅炉（热量回收器）回收高温气体余热，副产压力为0.15MPa的蒸汽进入废热锅炉上段过热。

热管废热锅炉（出热量回收器）温度约为150～180℃的水煤气进入洗气塔底部，在塔中与来自造气污水处理系统的闭路循环冷却水喷淋冷却洗涤，将其冷却到45℃以下并洗涤其中夹带的尘埃和焦油后，进入水煤气总管去气柜，混合均衡后供后续工段使用。

洗气塔底排出的造气污水通过地沟排至造气污水处理系统，经处理后的循环冷却水由泵送回造气气化系统闭路循环使用。

1.3主要设备介绍：纯氧造气炉体采用耐火隔热层（上段）、水夹套（下段）结构，防止融渣挂壁。

水夹套采用半管式耐压夹套，提高自产蒸汽压力，使原料煤中有限热量，尽量多地用于气化，少产蒸汽，有利于降低煤耗，降低返焦率。

同时夹套锅炉高度的提高，有效地控制了挂疤问题，操作弹性也大幅度提高。

气化剂（氧气+蒸汽）被灰渣预热，提高气化效率，节能降耗；气化炉高径比设计合理，提高了碳层高度，加大了气化强度，增加发气量，有效地控制上气道温度，减少热损失，降低煤耗，碳层高度的提高使气体出口速度降低，可以有效地减少炉上带出物，还可以减少火层下移，避免“吹翻”和“空洞”，保护炉箅使用寿命，保证气化生产的安全连续稳定运行。

2、消耗与产出单套煤气化装置每生产10000³煤气及6套装置生产60000³煤气消耗量见下表（采用无烟小粒煤）单套煤气化装置每生产10000³煤气及6套装置生产60000³煤气可副产1.3MpaG、产出的煤气组分:造气炉在开车初期需要烘炉升温，或者停炉检修后升温开炉时因为煤气组分不合格需要放空外（炉温低时O2＞0.5％），正常生产时无废气排放。

随着煤气带出的粉煤灰（约12T/天）通过气力输灰装置密闭输送至灰库外卖，炉渣（约103T/天）湿水后通过皮带输送至渣场外卖。

主要气体通路管道的材质、管径。

二、自查问答1、核心指标：1.1热效率气化炉的热效率是指产生的气体的热值与输入燃料总热值的比值。

1.2气化率又称产气率，是指单位质量的原料制得煤气的体积。

因此，该指标直接反应了煤的消耗指标。

气化率高低主要决定于煤中固定碳含量。

Q1:核心指标受到影响带来的后果：气化效率降低会使得得到同样的气煤耗增高，增加成本；热效率降低同样会使煤耗增加或蒸汽耗量增加或煤气产量减少。

Q2:核心指标的影响因素及建议解决方案？气化效率影响因素：原料煤质量的好坏（主要因素），蒸汽品质的高低和压力的大小，氧气用量的大小；①、煤质的影响：煤的主要成分固定碳、水分、灰分、挥发分、硫分含量对气化产气量有一定影响，固定碳是煤气化中唯一有效物质，所以含量越高越好，采购要求是固定碳≥75%；水分含量过高，蒸发需要热量，增加造气炉的热损失，同时使蒸汽分解率下降，影响气质气量，所以水分含量越低越好，全水分≤5.0%；灰分一般由二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等组成，对气化来说都是无效物质，含量多的话相对减少了固定碳含量，降低了煤炭发热值，减少了产气量，所以要求越低越好，灰分≤10%；挥发分是煤干馏时析出的CH4和焦油等碳氢化合物，对我们目前的工艺要求来说是废气，增加消耗，同时挥发分高则机械强度和热稳定性较差，不利于固定床层气化炉气化，要求挥发分含量在5～8%；煤炭硫分含量过高，在气化过程中主要以H2S,CS2等形式存在煤气中，腐蚀管道和设备，同时对后工段生产造成影响，含硫量≤0.6%。

②、如果氧气压力低，则入炉氧气流量减少，原料煤未充分燃烧，炉温会下降，气化强度也随之下降，产气量减少。

③、蒸汽压力低则流量减少，造成气化层温度高，结疤结块使炉况波动，必须减负荷，产气量减少；同时蒸汽品质好，如过热蒸汽，它的温度高，分解率就高，气质气量好；煤质设计指标与正常操作指标：厂家会提供，同时后续我方也会做相应特性检测，需要购置相应检测设备。

Q3:粒度大好还是小好？粒度怎么控制？8-30mm范围内大些好，偏大可以使煤气带出物减少，提高热效率。

煤出厂时已经筛选好，有粒度范围（比如20-30mm，则其中大部分粒度都在这个范围），价格也不同，需要根据价格合理选择。

我们有一台筛煤机，筛出后小于8mm的送往锅炉燃烧。

因此，保障气化效率的重要措施是控制原料煤的品质。

尽量从价格和品质权衡上选择合适的煤种，确定煤种后尽量减少更换煤种的频率以保障系统的稳定性。

Q4:热效率影响因素：煤气带出物热损失、灰渣热损失、蒸汽热损失、炉体散热损失.热效率Q5:热效率计算结果：89.3%。

实际运行时再计算热效率是否下降？如果下降，可能有哪些原因？说明几项热损失增大了。

①煤气带出物热损失：煤气排出温度是否过高？影响因素有哪些？如何控制？影响煤气温度的因素主要有煤炭质量的好坏，固定碳含量高，热稳定性好，气化层温度控制就高，产气好，出口煤气温度相应高些；碳层控制的高低（雷达测量），碳层高煤气温度会降低，相反则会升高；蒸汽用量大则出口煤气温度低，相反则升高；氧气用量大则煤气温度升高，减少氧气用量煤气温度会下降；主要根据煤质和实际生产的需要，煤气温度正常控制在500℃±20℃。

废锅的换热效率降低会使洗气塔入口气体温度上升，也会带走部分热量。

（换热器气侧、水侧结垢换热效率降低，根据排污情况、蒸汽产量、煤气出口温度判断是否结垢，除垢需要停炉）措施：观察造气炉出口温度，控制氧气和蒸汽用量。

注意洗气塔入口温度，反应废锅热效率，温度高说明锅炉热效率降低，需要进行结垢和积灰的清洗。

Q6:煤气的泄露、排放损失也会浪费部分热量，是否存在？相应可能泄露的位置设置有可燃气体检测仪、现场巡检（巡检人员佩戴可燃气体检测仪，同时泄露可以听出来）。

Q7:带出物量会不会增多？如何控制？煤气流速快或者煤中煤粉占比大，则带出物会增多，合理带出物（烟道灰）的数量是煤耗量的2%左右（旋风除尘器产生煤灰量），要控制带出物，就必须控制入炉煤粒度不能过小（Ф＞8mm），不能附着煤粉灰，热稳定性要好。

②灰渣热损失：灰渣是否量增大了、灰渣含碳量是否增大了、灰渣排放温度是否增大了、排渣过程是否损失过多气体了？设计值多少？灰渣怎么冷却的？热量是否利用了？灰渣量控制：观察灰渣总量，同时取样检测含碳量，灰渣的量是煤的量的10%（大概每天12吨左右），灰渣含碳量设计值为5%控制在2%。

灰渣温度设计控制在150—180℃，这个温度是浪费的，然后使用污水通入到灰渣中将灰渣冷却，冷却到接近常温，冷却用的污水排放。

排渣时上下灰门是连锁关闭的，检测上灰门关闭到位，下灰门才能打开，由于我们是常压反应床，不会损失过多气体。

③蒸汽热损失：Q8:自产蒸汽是否热量损失了？夹套和废锅的设计温度和压力是基于什么考虑的，蒸汽温度高好还是低好？夹套锅炉的作用主要是基于防止高温灰渣融化后附着在炉膛上形成疤块，破坏气化层，使炉况恶化；其次是副产部分低压蒸汽自用或者补充低压蒸汽管网压力。

废锅主要是回收煤气显热，过热自产低压蒸汽入炉使用。

入炉蒸汽温度高，含湿量低，有利于提高蒸汽分解率，提高气质气量。

Q9:温度过低或过高有什么不好？应该控制在什么温度？蒸汽温度越低，蒸汽产量越大，蒸汽带走的热量越多，那么留在造气炉内的热量就减少，使得气化效率降低。

由于夹套锅炉效率较低，我们的目的也是为产煤气不是为产蒸汽，因此希望热量尽可能利用到产煤气中去，所以理论上蒸汽温度越高越好。

当然，由于设计原因不能提高压力，但后续也可以根据蒸汽平衡控制稍微降低锅炉的压力和温度，减少蒸汽降压带来的浪费。

④炉体散热损失：炉体、高温系统或设备保温是否合格或破损了？对照设计检查保温。

三、能耗成本分析1、本工段成本的主要来源：2、影响成本和产出的因素:①、原料煤的质量；②、入炉蒸汽的品质；③、入炉氧气量的多少；Q10:如何降低或解决以上因素，降低成本增大产出1.原料煤品质前面已讲述。

2入炉蒸汽压力入炉的蒸汽压力只要40KPa就够了，工艺上将0.4MPa的蒸汽减压后与减压的氧气混合（氧气从80KPa减压到40KPa），然后进入锅炉。

Q11:这样设计是基于什么考虑？能否降低来的蒸汽压力？外来的蒸汽和造气炉自产的蒸汽都是先进入到前缓冲罐，压力高的降到0.15MPa。

由于入炉的蒸汽必须要过热蒸汽，因此总管蒸汽压力高，温度高，蒸汽品质相对要高，含湿量小，减压后比容小，入炉后流速降低，增加了与碳的反应时间，可以提高蒸汽分解率，提高气质气量。

结论：蒸汽温度压力高是有好处的，热量还是被造气使用了，但是总管压力只要高于0.15MPa还是可以满足生产需要。

后续根据汽轮机和蒸汽平衡，如果有的话稍低的压力也是可以的。

6.3气化剂（蒸汽与氧气混合物）温度温度不能过低，应该高于其露点50℃（经计算露点约为80℃）以上，如果太接近露点温度，可能在管道和炉箅气化剂分布器内产生冷凝水，造成炉箅材料的脆裂，冷凝水带入灰渣也会造成排灰困难，影响正常操作。

温度过高可降低氧耗、增加产气率。

实际一般控制在200℃左右。

Q12:汽氧比问题是指气化剂中水蒸气与氧气的组成比例。

是一个要关注的重要参数，改变汽氧比能调整与控制燃烧过程的温度，通过它将气化炉操作温度控制在最佳值，从而达到最高生产能力和最好的经济效益，且不会造成结渣。

汽氧比设计值2.5~3kg/Nm³，合理范围内尽量控制低一些，可提高水蒸气利用率，提高气化强度，节省成本。

Q13:汽氧比如何控制和调整？有没有流量计计量？汽氧比的调整主要依据是气化炉排出灰的颜色和状态，如果排出的灰是黑色颗粒或细粉，说明汽氧比太大，如果排出的灰结成大块，说明汽氧比太小，要适当增大。

也可以根据有效气占比来参考控制，有效气占比少的话说明汽氧比大（氧气多了煤燃烧变成二氧化碳），就需要降低汽氧比。

蒸汽和氧气有单独流量计计量。

Q14:电耗及影响因素哪些设备耗电？影响其耗电增大的因素有哪些？如何保障？水泵是造气工段最大的用电设备，用于洗气塔的循环水系统的，夏天温度偏高，需要增加循环水量，可能需要增开一台水泵，水泵为3台，1用2备。

其它的用电设备呢？其它用电设备有行车、输煤皮带、凉水塔、炉条机、油泵，这些用电量都很小，同时用电量也都是固定的，不是关注的重点。