年產(chǎn)20萬(wàn)噸工業(yè)合成氨造氣工段工藝設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）年產(chǎn)20萬(wàn)噸合成氨造氣工段工藝設(shè)計(jì)姓 名：張宇學(xué) 號(hào)：12171045專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝系 別：化學(xué)工程系指導(dǎo)教師：許曉娟 講師2016年5月摘 要本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)能力為20萬(wàn)噸合成氨造氣工段（半水煤氣）的工藝設(shè)計(jì)，造氣工段是獲得合成氣的首要工段。本設(shè)計(jì)首先簡(jiǎn)單介紹了合成氨工業(yè)，闡述了煤氣化的發(fā)展歷程和方法。介紹了半水煤氣的定義和制氣原理，以及常見的生產(chǎn)方法和工藝流程。結(jié)合我國(guó)合成氨現(xiàn)狀及生產(chǎn)成本綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用常壓固定床間歇制氣法, 塊煤送入造氣爐制氣，工藝流程選擇利用吹風(fēng)氣持有熱和上行煤氣顯熱的流程。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)資料對(duì)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算，先對(duì)煤氣發(fā)生爐的的

2、吹風(fēng)階段、制氣階段和總過(guò)程進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，從而確定了煤氣爐的型號(hào)，并對(duì)廢熱鍋爐和鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算和選型。關(guān)鍵詞：造氣；合成氨；半水煤氣ABSTRACTThe instructions is the design of the annual production capacity of 300,000 tons of synthetic ammonia syngas production (semi-water gas) process design, syngas production is the primary section to obtain syngas. First,

3、 a brief introduction to the design of synthetic ammonia industry, describes the history and development of coal gasification methods. Introduces the definition and principles of semi-water gas gas, as well as common production methods and processes. Considering the current situation of our country

4、and costs of ammonia production, atmospheric fixed bed intermittent method is used in this design, lump coal into gas furnace gas, rocess Blown holders the option of using heat and sensible heat of the gas flow upstream. The gasification process of the design has been calculated through accessing to

5、 relevant documents and design information, first , material balance and heat balance has been calculated for gas furnace blower stage gas phase and the total process in order to determine the gas stove models, and waste heat boilers and blowers for the relevant calculation and selection.KEYWORDS：sy

6、nthesis ammonia;gas making;semi-water gasiv目 錄摘 要iABSTRACTii目 錄iii1緒論12合成氨造氣概況22.1合成氣原料的選擇22.2制水煤氣工藝的發(fā)展歷史22.3國(guó)內(nèi)外煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)33生產(chǎn)方法的選擇及論證43.1生產(chǎn)方法的介紹43.1.1沸騰層氣化法概述43.1.2水煤漿制氣法概述43.1.3固定層間歇?dú)饣ǜ攀?3.1.4固定層連續(xù)氣化法概述53.2生產(chǎn)方案的選擇及論證54常壓固定床間歇?dú)饣?4.1半水煤氣定義74.2固定床氣化法的特點(diǎn)74.3半水煤氣生產(chǎn)對(duì)原料的選擇74.4半水煤氣制氣原理84.5煤氣發(fā)生爐內(nèi)燃料層分布情況9

7、4.6各主要設(shè)備的作用114.6.1水煤氣發(fā)生爐114.6.2燃燒室114.6.3廢熱鍋爐124.6.4洗氣箱134.6.5洗滌塔134.6.6煙囪134.6.7自動(dòng)機(jī)144.7間歇式制半水煤氣工藝條件144.7.1溫度144.7.2吹風(fēng)速度144.7.3蒸汽用量144.7.4燃料層的高度154.7.5循環(huán)時(shí)間154.7.6氣體成分154.8生產(chǎn)流程的選擇及論證154.9間歇式氣化工藝流程的各個(gè)階段164.10間歇式制半水煤氣生產(chǎn)工藝流程185工藝計(jì)算205.1煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算205.2物料及熱量衡算225.3制氣階段的物料與熱量衡算265.3.1物料衡算265.3.2熱

8、量衡算315.4生產(chǎn)總過(guò)程的計(jì)算325.4.1燃料使用分配325.4.2計(jì)算每100kg燃料的生產(chǎn)指標(biāo)335.4.3物料衡算（kg）335.4.4熱量衡算375.5配氣計(jì)算385.6消耗定額395.7吹凈時(shí)間的計(jì)算395.8廢熱鍋爐熱量衡算415.8.1設(shè)已知條件415.8.2熱量衡算435.8.3熱量平衡和總固體的衡算465.9衡算夾套鍋爐的熱量和物料475.9.1已知條件475.9.2產(chǎn)氣量和消耗水量的計(jì)算476設(shè)備計(jì)算496.1煤氣爐指標(biāo)計(jì)算496.2確定煤氣臺(tái)數(shù)506.3確定空氣鼓風(fēng)機(jī)的選型及臺(tái)數(shù)516.4各設(shè)備的選型及工藝指標(biāo)526.4.13米U.G.I型煤氣發(fā)生爐的工藝指標(biāo)：526

9、.4.2燃料室的工藝指標(biāo)：526.4.3洗氣箱工藝指標(biāo)：536.4.4索爾維式廢熱鍋爐工藝指標(biāo)：546.4.5填料式洗滌塔工藝各項(xiàng)指標(biāo)：556.4.6煤氣發(fā)生爐自動(dòng)加煤機(jī)工藝指標(biāo)：566.4.7集塵器566.4.810000m3螺旋式氣柜的工藝指標(biāo)：567安全技術(shù)與節(jié)能587.1安全技術(shù)587.2節(jié)能58結(jié)論59參考文獻(xiàn)60致 謝61附 錄62北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒 論本工藝設(shè)計(jì)是年產(chǎn)20萬(wàn)噸工業(yè)合成氨廠造氣工段設(shè)計(jì)。氨分子式為，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無(wú)色氣體，輕于空氣，具有特殊的刺激性氣味或臭味，易溶于水，能溶于丙酮、乙醚、醇、苯、三氯甲烷及其他的有機(jī)溶劑中。氨分子在常溫下的化學(xué)性

10、質(zhì)穩(wěn)定，在電火花、高溫或紫外光作用下可分解為氮和氫。并且氨還是重要的化工產(chǎn)品之一，用途廣泛。工業(yè)合成氨有三個(gè)主要步驟。一是制造含氮和氫的原料氣；二是將原料氣凈化，除去有毒成分和雜質(zhì)，從而來(lái)獲得純凈的氮?dú)浠旌蠚怏w；三是氨的合成1 中型煤制合成氨企業(yè)的能耗、水耗及氨氮流失分析劉慧 - 中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)- 2010。以氮、氫兩種氣體為原料合成氨，所以合成氨的主要階段是制造含有氮和氫的原料氣。合成氨原料氣要求為1：3的潔凈的氮?dú)涞幕旌蠚怏w。水蒸氣和含有碳?xì)浠衔锏母鞣N燃料是氫氣的來(lái)源，氮?dú)庵饕獊?lái)源為空氣，如當(dāng)以煤為原料制氣時(shí)，在制氫的過(guò)程中直接通入空氣，將空氣中的可燃性物質(zhì)與氧反應(yīng)而除去二者，

11、剩余氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚?，即可得到氮、氫混合原料氣。本設(shè)計(jì)是建立在工藝以及設(shè)備計(jì)算的基礎(chǔ)之上加以工藝論證以及選擇而編制的。主要內(nèi)容主要包括有：緒論、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、生產(chǎn)方案，生產(chǎn)流程的論證及選擇、制氣的生產(chǎn)原理、工藝指標(biāo)、設(shè)備的計(jì)算及選型。隨本論文附有車間立面布置圖、造氣工段帶控制點(diǎn)工藝流程圖以及造氣工段平面圖。582 合成氨造氣概況2.1合成氣原料的選擇合成氣的制造原料種類有很多，但凡是含有氫、含有碳或含有碳?xì)浠衔锏奈镔|(zhì)都可用來(lái)作為制造合成氣的原料2、 3吉化化肥廠合成氣裝置的優(yōu)化改造 - 曲廣杰 - 2015。一般的原料可以分為三類：一為氣體原料油田氣、焦?fàn)t氣、天然氣以及煉廠氣等；二為液體

12、原料原油、輕油、重油以及水等；三為固體原料焦炭、褐煤、無(wú)煙煤等。而在合成氣的制造過(guò)程中，除了需要上述的各種原料外，還需要其他氣體。如水蒸氣、氧氣、空氣等。工業(yè)上通常把這些氣體稱作氣化劑。目前較小的合成氨工廠大多數(shù)使用固體燃料氣化法制取煤氣。本次設(shè)計(jì)就是采用的無(wú)煙煤氣化法來(lái)制取半水煤氣。2.2制水煤氣工藝的發(fā)展歷史煤炭氣化直到今天已經(jīng)有160多年的歷史了。世界上第一臺(tái)階梯式爐篦的西門子煤氣化發(fā)生爐于19世紀(jì)50年代正式誕生，又在20世紀(jì)20年代成功研制出沸騰床氣化爐（1926年溫克勒氣化爐），20世紀(jì)30年代發(fā)展出了加壓氣化技術(shù)，到了20世紀(jì)50年代出現(xiàn)氣流夾帶床粉煤氣化技術(shù)。到了20世紀(jì)50年

13、代后期，由于石油和天然氣工業(yè)的興起，煤制氣技術(shù)的開發(fā)與研究工作受到極大的沖擊。由于70年代初世界范圍內(nèi)發(fā)生了“石油危機(jī)”，有一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家重新重視起煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，各種新型的氣化方法以及氣化爐型應(yīng)運(yùn)而生。最初的煤炭的氣化，以煤或焦碳為原料使煤炭氣化，用含氧氣體（空氣、富氧或純氧）氫氣或水蒸汽等作氣化劑（或氣化介質(zhì)），高溫條件下經(jīng)化學(xué)反應(yīng)將煤或焦碳中可燃部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w燃料的過(guò)程。煤炭氣化包括煤的熱解、氣化和燃燒三部分。煤炭氣化時(shí)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w稱氣化煤氣。氣化煤氣可以用于化工原料氣、城市煤氣和工業(yè)燃?xì)饧奥?lián)合循環(huán)發(fā)電等?，F(xiàn)如今，煤氣化所制得煤氣，主要用于以下幾個(gè)方面：（1）生產(chǎn)還原氣或氫：（2）生

14、產(chǎn)合成氣：（3）生產(chǎn)燃料煤氣：（4）聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。2.3國(guó)內(nèi)外煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外煤完全氣化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，概括地可以歸納出如下幾點(diǎn)4 高灰分高灰熔點(diǎn)煤的氣化反應(yīng)性研究 王志光 - 化學(xué)工藝- 2007 ：a. 國(guó)內(nèi)外均使用氧氣做為氣化劑，都在提高煤氣化爐的操作溫度；b. 氣化向大型化的方向發(fā)展，因?yàn)榇笮突軌蛱岣咴O(shè)備的生產(chǎn)能力；c. 提高煤氣化的操作壓力，新開發(fā)的各種類型氣化爐幾乎都采用了加壓氣化工藝；d. 綜合開發(fā)利用無(wú)污染的氣化過(guò)程，許多開發(fā)出來(lái)的氣化方法，都已經(jīng)考慮了在工藝生產(chǎn)過(guò)程中消除或減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生；e. 擴(kuò)大作為氣化原料的煤種的范圍，隨著采煤技術(shù)的機(jī)械化和水力采煤技

15、術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，原煤中碎渣煤的產(chǎn)率越來(lái)越多，為了更好的適應(yīng)這種趨勢(shì)，某些新開發(fā)出來(lái)的氣化方法都用碎煤或煤粉進(jìn)行氣化?？傊?，由于各個(gè)國(guó)家的社會(huì)條件和自然資源的不同，具體的能源政策也是各不相同，但是可以預(yù)料到在現(xiàn)如今的21世紀(jì)煤炭仍能夠成為世界主要的能源之一。對(duì)我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，隨著人民生活水平的不斷提高以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，應(yīng)該積極的進(jìn)行煤氣化研究，掌握并運(yùn)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的煤氣化技術(shù)及其應(yīng)用的技術(shù)，對(duì)于加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)文化政治的發(fā)展有著重要的意義。3 生產(chǎn)方法的選擇及論證3.1生產(chǎn)方法的介紹煤炭氣化的方法有很多種按，不同的分類分別如下所述：1)按制取煤氣的熱值分類為（1）制取低熱值煤氣的方法，煤氣的熱值低

16、于；（2）制取中熱值煤氣的方法，煤氣的熱值；（3）制取高熱值煤氣的方法，煤氣的熱值高于。2)按照供熱方式來(lái)分類，氣化過(guò)程供熱方式有（1）間接供熱；（2）由平行進(jìn)行的反應(yīng)器直接供熱；（3）部分氣化法；（4）熱載體供熱。3)按照反應(yīng)器形式分類，氣化方法有（1）流化床；（2）氣流床；（3）移動(dòng)床（固定床）；（4）熔融床。按反應(yīng)器的分類方法本設(shè)計(jì)來(lái)分別簡(jiǎn)要的介紹各種方法。3.1.1沸騰層氣化法概述沸騰層氣化法是在一個(gè)直立大型圓筒體沸騰爐中進(jìn)行，用于氣化010mm的小顆粒燃料（主要為褐煤或半焦）。自爐體下部側(cè)面進(jìn)入爐內(nèi)，蒸汽與氧氣（或富氧）的混合氣由爐篦底部用以較強(qiáng)的氣壓鼓入爐內(nèi)，再吹動(dòng)燃料煤使之處于懸

17、浮的狀態(tài)，進(jìn)行激烈的氣化反應(yīng)。沸騰層氣化法加料方式為連續(xù)地進(jìn)行加料，連續(xù)不斷地吹入蒸汽與氧氣，生產(chǎn)的過(guò)程為連續(xù)進(jìn)行的，其生產(chǎn)能力比較高，操作趨于簡(jiǎn)便，還能充分的利用劣質(zhì)原料。但設(shè)備體積比較龐大，耗氧量較多，投資比較大。3.1.2水煤漿制氣法概述水煤漿制氣法首先把煤塊磨成煤粉之后與水混合制成水煤漿，而后再與氧氣在氣化爐中裂解生成裂化氣，裂化氣經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐進(jìn)行能量回收以及除灰之后，經(jīng)洗滌塔水洗之后制成粗原料氣。3.1.3固定層間歇?dú)饣ǜ攀龉腆w燃料被氧氣（或空氣）或是氧化物（如水蒸氣等）氣化生成一氧化碳、氫氣等可燃性氣體的過(guò)程稱之為固體燃料氣化，簡(jiǎn)稱“造氣”。氣化時(shí)所生成的氣體，稱之為煤氣，用來(lái)進(jìn)

18、行固體燃料氣化的設(shè)備，叫做煤氣發(fā)生爐，也稱其為氣化爐。在氣化過(guò)程之中間斷地加料、排渣、制氣等操作的方法，稱為固定層間歇式氣化。間歇式氣化爐的形狀是一個(gè)直立式圓筒體。焦炭或塊狀的無(wú)煙煤由爐體上部加入爐內(nèi)，空氣從爐篦下方吹入爐中，與爐體內(nèi)的固體燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，待爐內(nèi)的煤、炭被進(jìn)一步地燃燒加熱后，改成通水蒸氣（或蒸汽與空氣混合氣）來(lái)進(jìn)行氣化制氣。為了能夠維持爐內(nèi)炭層溫度的穩(wěn)定，吹入的氣體要不斷改變吹入方向，制氣過(guò)程結(jié)束后，停止蒸汽進(jìn)爐，再用空氣吹凈。這樣的間歇式氣化過(guò)程可分為：（1）空氣預(yù)熱、（2）上吹制氣、（3）下吹制氣、（4）二次上吹、（5）空氣吹凈這五個(gè)過(guò)程。在生產(chǎn)過(guò)程之中，這五個(gè)過(guò)程交替進(jìn)

19、行，大約每3min進(jìn)行一次循環(huán)。此方法由于生產(chǎn)是間歇的，生產(chǎn)強(qiáng)度比較低，造氣系統(tǒng)的熱能回收也比較差，而且對(duì)燃料質(zhì)量的要求比較高（必須要有2575mm的粒度）。3.1.4固定層連續(xù)氣化法概述固定層連續(xù)氣化法使用的是與間歇?dú)饣ㄏ嗤墓潭▽用簹獍l(fā)生爐，但是固定層連續(xù)氣化法造氣的過(guò)程是連續(xù)不斷進(jìn)行的，故稱之為固定層連續(xù)氣化方法。固定層連續(xù)氣化是對(duì)于固定層間歇?dú)饣椒ǖ娜秉c(diǎn)優(yōu)化發(fā)明出來(lái)的。兩者不同的是，連續(xù)氣化法所是采用富氧空氣（氧含量比空氣中的氧含量大的氣體）作為的氣化劑，由于在氣化劑中的含量較高，也就保證了氣化的過(guò)程中所需要的足夠的熱量，使生產(chǎn)能連續(xù)進(jìn)行。固定層連續(xù)氣化法可以使用較小塊的煤、焦，不

20、僅可以充分利用原料，還大大的提高了固定爐氣化強(qiáng)度。3.2生產(chǎn)方案的選擇及論證與固定層氣化相比其它氣化方法的優(yōu)點(diǎn)是：（1）氣化用煤廣；（2）環(huán)境污染小。（3）碳轉(zhuǎn)化率高；（4）生產(chǎn)靈活性強(qiáng)，開停車容易；（5）氣化能力大；但若采用了這些方法不但會(huì)使其主體設(shè)備以及相關(guān)必要設(shè)備投資大大增加，而且能耗也將會(huì)大大增大。這些對(duì)于我國(guó)氨需求量很大技術(shù)又相對(duì)比較落后并且資金短缺的這一基本國(guó)情是不相符的。所以，固定床其工藝較雖然較其它氣化工藝有不足之處且工藝落后。但是固定床氣化工藝較之其它的工藝更為成熟。根據(jù)我國(guó)的基本國(guó)情本設(shè)計(jì)決定采用常壓固定層間歇?dú)饣?。北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4 常壓固定床間歇?dú)?/p>

21、化法4.1半水煤氣定義半水煤氣是以水蒸氣為主體加適量的空氣為氣化劑與紅熱的炭反應(yīng)，生成的煤氣稱為半水煤氣，半水煤氣是合成氨的原料氣，其成分中一般在68%左右。其中用于合成氨的半水煤氣要求氫氮比為。4.2固定床氣化法的特點(diǎn)固定床氣化法其煤氣發(fā)生爐的加料和排渣不是連續(xù)的，而是間斷加料和排渣，固定床氣化法致密的煤層在氣化的過(guò)程中是靜止不動(dòng)的，隨著氣化反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，用溫度來(lái)化分的各區(qū)域都將逐漸向上移，所以必須要經(jīng)過(guò)間歇加炭和排渣后各個(gè)區(qū)域才會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的位置。4.3半水煤氣生產(chǎn)對(duì)原料的選擇間歇法生產(chǎn)半水煤氣對(duì)原料的幾種要求：（1）硫份的要求煤炭所含有的硫在氣化過(guò)程中能夠轉(zhuǎn)化為含硫氣體，不僅使大多數(shù)催

22、化劑中毒，還會(huì)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)管道有腐蝕作用。在合成氨的生產(chǎn)系統(tǒng)中，根據(jù)流程和工藝的特點(diǎn)，對(duì)原料含硫量需要做一定的要求，并應(yīng)在凈化過(guò)程中事先將硫份除去。（2）水分的要求燃料中過(guò)高的水分含量會(huì)影響煤氣發(fā)生爐的氣化效率，在氣化的過(guò)程中爐溫會(huì)因水分的蒸發(fā)吸熱而下降，使燃料消耗增加、爐子操作條件惡化，直接影響到半水煤氣的質(zhì)量和產(chǎn)量5 全國(guó)煤氣化技術(shù)通訊-李科、營(yíng)蛇 - 2005。因此，生產(chǎn)中要求入爐煤的水分含量小于。（3）化學(xué)活性的要求原料中化學(xué)活性比較高的燃料，在燃燒中有利于氣體物質(zhì)以及氣化率的提高。對(duì)于對(duì)反應(yīng)氣化效率的影響，則因?yàn)樵O(shè)備選型所選用的煤氣發(fā)生爐的爐型不同而各有所差異。（4）燃料粒度的要求

23、燃料的種類要求是無(wú)煙煤，合成氨原料煤對(duì)粒度的要求采用塊煤和粉煤的成型最適宜得顆粒度是2350mm的粒度。（5）機(jī)械強(qiáng)度的要求原料的機(jī)械強(qiáng)度過(guò)低會(huì)使?fàn)t內(nèi)阻力增大、增加氣體的帶出物、降低氣化能力也會(huì)相應(yīng)增加原料的消耗，而原料的機(jī)械強(qiáng)度足夠高的話，會(huì)避免燃料在爐內(nèi)或上料過(guò)程中受到相互之間的碰撞和擠壓從而使原料發(fā)生碎裂。（6）灰份的要求原料的煤當(dāng)中含有灰分其主要成份多為氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂和二氧化硅等無(wú)機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)的含量對(duì)灰份有決定性影響，要求燃料中灰份較低為宜。（7）粘結(jié)性的要求粘結(jié)性是指煤在高溫條件下干餾粘結(jié)的性質(zhì)，粘結(jié)性比較強(qiáng)的煤，在氣化過(guò)程中煤之間相互粘結(jié)生成焦，破壞燃料燃燒的透

24、氣性，阻礙氣化劑分布的均勻狀況，影響生產(chǎn)氣體的成分和制氣的產(chǎn)量。（8）對(duì)熱穩(wěn)定性要求原料熱穩(wěn)定性指燃料在燃燒中受高溫之后粉碎的程度。熱穩(wěn)定性差的燃料，不僅堵塞系統(tǒng)管道和爐膛，增加動(dòng)力的消耗，影響制氣產(chǎn)量，而且會(huì)增加炭阻力和氣體帶出物。（9）對(duì)揮發(fā)份含量的要求在燃料中揮發(fā)份的含量高體現(xiàn)在甲烷和焦油的含水量增加，會(huì)發(fā)分高會(huì)降低爐子的制氣能力影響氨的產(chǎn)量還會(huì)增加動(dòng)力燃料消耗。所以燃料中揮發(fā)份較低為宜。綜合考慮本設(shè)計(jì)采用的無(wú)煙塊煤。4.4半水煤氣制氣原理 固體燃料的氣化過(guò)程實(shí)際主要是碳與氧的反應(yīng)、碳與蒸汽的反應(yīng)，這兩個(gè)反應(yīng)稱做固體燃料的氣化反應(yīng)6 氣化壓力對(duì)間歇?dú)饣癄t的影響張華新、曹紅科 - 煤化工-

25、 2002 。表4-1 以空氣為氣化劑的主要反應(yīng)方程式序號(hào)反應(yīng)方程式1234表4-2 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1234567氣化爐燃燒層中，水蒸汽、空氣與炭的混合物相互作用的產(chǎn)物稱之為半水煤氣，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：這種煤氣組成由以上兩反應(yīng)的熱平衡條件決定。因?yàn)榘胨簹鉃樯a(chǎn)合成氨的原料氣，所以要求入爐蒸汽與空氣（習(xí)慣稱之為氮空氣）比例恰當(dāng)以滿足半水煤氣中要求，但在實(shí)際生產(chǎn)中要求半水煤氣。4.5煤氣發(fā)生爐內(nèi)燃料層分布情況在煤氣發(fā)生爐的固體燃料氣化過(guò)程中，燃料和氣化呈現(xiàn)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

26、示的5個(gè)區(qū)層7劉暾東- 化工自動(dòng)化及儀表- 2003 (1) 干燥層：新加入的燃料由于下層高溫燃料和爐壁輻射熱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)8 造氣氣化原理學(xué)魏棉生 - 第十四屆全國(guó)造氣技術(shù)年會(huì)論文集- 2006。（2）干餾層：干燥層下面溫度較高，燃料當(dāng)中含有的的水分蒸發(fā)至差不多后，在高溫條件下，燃料便發(fā)生分解，放出揮發(fā)分，燃料本身也逐漸碳化，干餾層厚度小于干燥層。（3）還原層：氣化劑從爐體下面進(jìn)入碳層的氧化區(qū)中時(shí)已含有各種氣體成分，而在還原層里，主要進(jìn)行的是的還原反應(yīng)?；以鼘友趸瘜痈绅s層干燥層還原層圖4-1示意圖燃料層分區(qū)（4）氧化層：

27、在氧化層當(dāng)中，因?yàn)檠趸磻?yīng)的速度較快，所以氧化層的厚度要比還原層薄，如果用水蒸汽作為氣化劑，在該層中還會(huì)發(fā)生碳與水蒸汽進(jìn)行的氧化反應(yīng)。一般將氧化層和還原層通稱之為氣化區(qū)。（5）灰渣層：氧化層下面是灰渣層，灰渣層中沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)德發(fā)生，起到的作用是分布熱空氣和保護(hù)爐。各個(gè)燃料層之間并沒(méi)有嚴(yán)格的界限，即各個(gè)燃燒層沒(méi)有明顯的分層，各個(gè)燃燒層的高度隨燃料的氣化條件性質(zhì)和種類不同而異。詳見表4-3。4.6各主要設(shè)備的作用4.6.1水煤氣發(fā)生爐在間歇法工藝之中，用來(lái)生產(chǎn)半水煤氣的發(fā)生爐主要是U.G.I水煤氣爐。我國(guó)自行設(shè)計(jì)并制造了爐徑為，等一系列半水煤氣爐，他們的結(jié)構(gòu)和UGI半水煤氣爐基本相同。 煤氣發(fā)生爐

28、的結(jié)構(gòu)主要分為五個(gè)大部分，各個(gè)部分的作用分別如下：（1）氣化爐體的作用爐殼主體是由鋼板焊制，為使殼體免受高溫的破壞所以在外面有石棉制品隔熱保溫鋼護(hù)圈，氣化爐的內(nèi)部有耐火磚和隔熱層。其上部有耐火磚和保溫磚硅藻磚。（2）夾套鍋爐的作用夾套鍋爐約有19的傳熱面積。外壁的隔熱保溫層包有石棉，包有石棉能防止熱量損失，夾套鍋爐的作用主要是用來(lái)降低氧化層溫度防止升溫過(guò)快。（3）底盤的作用發(fā)生爐的底盤與爐殼通過(guò)大法蘭連接成一體紫銅的薄板包上石棉布填料密封。在底盤底部設(shè)有下吹管線與氣體中心管和吹風(fēng)呈倒Y型連接，中心管下部安裝有清理門和通風(fēng)閥。在底盤的兩側(cè)都設(shè)有灰斗，底盤的上面設(shè)有溢流排污管和水封桶，溢流排污管和

29、水封桶可以排泄油污和冷凝水，還能防止氣體外透。（4）機(jī)械除灰裝置的作用裝置包括有能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的灰盤、爐條和固定不動(dòng)的會(huì)犁。出灰口上部固定會(huì)犁，利用會(huì)犁與旋轉(zhuǎn)灰盤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)能夠達(dá)到減弱機(jī)械的磨損的目的。（5）傳動(dòng)裝置的作用機(jī)械除灰裝置是由電機(jī)提供動(dòng)力。通過(guò)減速箱蝸輪、蝸桿來(lái)完成的。傳動(dòng)裝置內(nèi)附有注油器，以減少機(jī)械的磨損。4.6.2燃燒室燃燒室的上部一般都呈現(xiàn)錐形，中間部分為柱體，內(nèi)部襯有耐火磚和蓄熱用的格子磚。燃燒室的作用：（1）可以向吹風(fēng)氣中添加二次空氣，使吹風(fēng)氣其中的等可燃物在燃燒室中燃燒， 并且所生成的熱量能夠被積蓄在格子磚內(nèi)。（2）燃燒室能夠利用所蓄積的熱量，預(yù)熱下吹蒸汽和加氮空氣，提高

30、反應(yīng)氣體的入爐溫度，提高反應(yīng)分解率。（3）燃燒室能夠除去煤氣中的細(xì)灰。燃燒室的頂蓋還起著泄壓作用，當(dāng)系統(tǒng)壓力過(guò)高即將發(fā)生爆炸時(shí)，壓力使蓋子張開，以避免設(shè)備損壞。表4-3 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)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。最終反應(yīng)：氧化層或燃燒層碳被氣化劑中的氧氧化成二氧化碳及一氧化碳并放出熱量。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。干餾區(qū)燃料依靠熱氣體換熱進(jìn)行分解，并析出下列物質(zhì)：1水分；2醋酸、甲醇、甲醛及苯酚；3樹脂；4氣體（、氨氮和氫）。干燥區(qū)依靠氣體的顯熱來(lái)蒸發(fā)燃料中的水分自由空間起聚

31、積煤氣的作用。有時(shí)，煤氣中部分一氧化碳與蒸汽進(jìn)行反應(yīng)：4.6.3廢熱鍋爐廢熱鍋爐主要用于回收吹風(fēng)氣和上行半水煤氣的顯熱，生產(chǎn)18的蒸汽，為制氣和其他用途提供一部分蒸汽來(lái)源。煤氣生產(chǎn)中經(jīng)常使用的鍋爐為火管立式廢熱鍋爐，爐體主要是一根直立的圓筒，圓筒筒體用鋼板進(jìn)行焊接，筒的兩頭都裝有鋼板作為封頭，并且其內(nèi)部裝有若干根的無(wú)縫鋼管。高溫氣體自上而下與管間的水進(jìn)行逆流熱交換換熱，水、汽混合物從上部循環(huán)管進(jìn)入到氣包產(chǎn)生蒸汽。分離下來(lái)的水及向氣包補(bǔ)充的新鮮水（軟水）由下循環(huán)流進(jìn)廢熱鍋爐的下部管間。進(jìn)爐氣體一般為出爐后可降至左右。由于廢熱鍋爐上部裝有氣包，為了保持爐體的重心能夠達(dá)到平衡，避免其基礎(chǔ)受力不均而發(fā)

32、生下陷，所以在安裝時(shí)，鍋爐爐體傾斜，以促進(jìn)對(duì)流，使熱交換效率得到提高。4.6.4洗氣箱洗氣箱用來(lái)防止水封后的煤氣倒回煤氣爐，以免與空氣混合發(fā)生爆炸，并且洗氣箱還兼冷卻除塵的作用。 洗氣箱的外型是一個(gè)具有圓筒型的桶狀容器。半水煤氣進(jìn)口管浸入水面以下，水從箱頂加入，然后不斷地從錐體設(shè)備的溢流管溢出。為了保持一定的水面，能夠起到安全水封的作用。它是煤氣爐系統(tǒng)安全生產(chǎn)所不可缺少的設(shè)備。 進(jìn)洗氣箱的煤氣溫度約，出氣溫度為左右，洗氣箱的冷卻水用量大，其冷卻作用主要靠水的蒸發(fā)散熱，煤氣主要因失去顯熱而降溫。所以出洗氣箱的煤氣已被飽和。4.6.5洗滌塔洗滌塔的作用是冷卻、冷凝和除塵，洗滌塔可采用噴塔，也可采用

33、填料塔，洗滌塔外形大多數(shù)為柱形。煤氣由洗滌塔下部入塔，由其上部出塔。被水汽飽和的進(jìn)塔煤氣必須用冷水灌淋以達(dá)到繼續(xù)降溫的目的。4.6.6煙囪煙囪屬于煤氣生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的設(shè)備之一，它的主要功能是排放廢氣，另外還有除塵的效果。4.6.7自動(dòng)機(jī)自動(dòng)機(jī)的功能是通過(guò)自動(dòng)機(jī)的程序控制，使水煤氣的生產(chǎn)操作基本上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。自動(dòng)機(jī)會(huì)把高壓水流按時(shí)送到煤氣爐系統(tǒng)的各個(gè)自動(dòng)式液壓閥門內(nèi)，使閥門準(zhǔn)時(shí)啟動(dòng)，并且按照工藝生產(chǎn)循環(huán)的要求開閉，以達(dá)到足夠準(zhǔn)確的控制和調(diào)節(jié)，以此來(lái)保證生產(chǎn)穩(wěn)定和安全。4.7間歇式制半水煤氣工藝條件選擇生產(chǎn)工藝條件的時(shí)候，生產(chǎn)上要求氣化爐生產(chǎn)強(qiáng)度大，氣化效率高，煤氣的質(zhì)量好，氣化效率是指制得的

34、半水煤氣所具有的熱值與制氣投入的熱量之比。投入的熱量包括有氣化劑帶入的熱量和氣化所消耗的燃料熱值（前者主要指蒸汽的潛熱）。工藝條件有如下幾點(diǎn)：4.7.1溫度反應(yīng)溫度會(huì)隨著燃料層的高度而變化，其中的氧化層的溫度最高。氧化層的溫度就是操作溫度，簡(jiǎn)稱爐溫。爐溫高的話反應(yīng)速度快，蒸汽的分解率高，煤氣的質(zhì)量好，產(chǎn)量也高9 ZWL2800mm錐形煤氣發(fā)生爐的應(yīng)用總結(jié)李哲 - 全國(guó)造氣技術(shù)通訊- 2009。但爐溫高，吹風(fēng)氣中含量高，燃燒發(fā)熱少，熱損失大。4.7.2吹風(fēng)速度爐溫的提高主要方法是增加吹風(fēng)速度以及延長(zhǎng)吹風(fēng)時(shí)間。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，縮短在還原層的停留時(shí)間，來(lái)降低吹風(fēng)

35、氣中的含量，減少熱損失。吹風(fēng)速度以下不使炭層出現(xiàn)風(fēng)洞為限。而后者使制氣時(shí)間縮短，不利于提高產(chǎn)量。4.7.3蒸汽用量調(diào)整蒸汽的用量是改善煤氣產(chǎn)量與質(zhì)量的重要手段之一，蒸汽的流量越大，制氣時(shí)間越長(zhǎng)，煤氣的產(chǎn)量越大。但還受到燃料的活性、爐溫和熱平衡的限制10 型煤造氣爐選型與工藝控制階段性總結(jié)徐玉華 - 第十七屆全國(guó)造氣技術(shù)年會(huì)論文集- 2009 。4.7.4燃料層的高度在制氣階段，比較高的燃料層會(huì)使水蒸汽停留的時(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)，導(dǎo)致吹風(fēng)氣中含量會(huì)增加，過(guò)高的燃料層也會(huì)由于阻力的增加，使向設(shè)備內(nèi)輸送空氣的動(dòng)力消耗增加。對(duì)

36、粒度較大、熱穩(wěn)定性較好的燃料，可以用較高的燃料層，但對(duì)顆粒小或熱穩(wěn)定性差的燃料，則燃料層不宜過(guò)高。4.7.5循環(huán)時(shí)間制氣過(guò)程五個(gè)時(shí)間階段為一個(gè)循環(huán)，各階段的時(shí)間分配需要根據(jù)加入的燃料性質(zhì)、氣化劑配分比和煤氣組成三方面的要求而定，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，但是使用氣化活化較低的燃料反應(yīng)速度慢，需要采用較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間。4.7.6氣體成分半水煤氣中與比值為主要調(diào)節(jié)的目標(biāo)。其方法是改變加氮?dú)獾臅r(shí)間，或者改變空氣吹凈的時(shí)間。在生產(chǎn)中還應(yīng)該經(jīng)常注意半水煤氣要保持在中低的氧含量（），否則氧含量過(guò)高有可能發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。4.8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

37、程度，可分為五類：(1) 不回收廢熱流程的優(yōu)缺點(diǎn) 吹風(fēng)氣直接放空，上下行煤氣直接進(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)，其熱效率差。一般是小型水煤氣站使用。(2) 單獨(dú)利用吹氣特點(diǎn)持有熱流程的優(yōu)缺點(diǎn) 此流程在吹風(fēng)階段將吹風(fēng)氣通過(guò)燃燒室，同時(shí)向燃燒室內(nèi)送入二次空氣，使吹風(fēng)氣中的在燃燒室中燃燒，蓄熱，高溫燃燒后廢熱鍋爐的收熱量后放空，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11 吹風(fēng)氣集中回收技術(shù)在中型氮肥廠的應(yīng)用王國(guó)祥 - 中氮肥- 2003 。(3) 結(jié)合利用吹氣持有熱和上行煤氣顯熱流程的優(yōu)缺點(diǎn)這是我國(guó)目前為止廣泛利用的流程，其大部分的廢熱得以回收利用。但此流程爐徑大于適用。(4) 完全綜合利用吹風(fēng)氣所持

38、有熱及上、下行煤氣顯熱的流程優(yōu)缺點(diǎn)在完全利用吹風(fēng)氣的時(shí)候下行煤氣的顯熱比較容易回收，而且廢熱的回收利用程度能夠到達(dá)最高，并且廢熱鍋爐爐內(nèi)的溫度波動(dòng)幅度能夠相對(duì)小，蒸發(fā)量也會(huì)較穩(wěn)定。(5) 增熱水煤氣流程優(yōu)缺點(diǎn)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，它的熱值高達(dá)16.7到18.8。但含量高達(dá)30%以上，故它不宜單獨(dú)作為城市煤氣，但可作為城市煤氣的補(bǔ)充氣源以備調(diào)峰之用。綜上所述，以（2）和（3）兩種流程為最佳，流程（4）效率高于（3）但（4）中加了回收下行煤氣顯熱，使閥門和管道增多，操作變得復(fù)雜，投資增加，且由于煤氣溫度不高于，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)

39、采用流程（3）。4.9間歇式氣化工藝流程的各個(gè)階段常壓固定床法制半水煤氣其工藝流程氣化過(guò)程按5個(gè)階段分別敘述如下：(1) 吹風(fēng)階段：來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的加壓空氣進(jìn)入煤氣發(fā)生爐底部，與燃料層燃燒放出大量熱量?jī)?chǔ)存炭層內(nèi)，吹風(fēng)氣由爐頂出，經(jīng)除塵器除去灰塵后，進(jìn)入廢熱鍋爐的管間水換熱，水受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的低壓蒸汽經(jīng)集氣包蒸汽管道可供本爐制氣用。吹風(fēng)氣冷卻降溫后出廢熱鍋爐，從煙囪放空。(2) 上吹制氣階段：蒸汽與加氮空氣混合氣一起自爐底送入，經(jīng)燃燒層反應(yīng)后，氣體層上移，爐溫下降，生成半水煤氣由爐頂引出除去帶出灰塵。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氣體和冷卻至常溫由洗氣塔上部引出送至氣柜12 低壓

40、甲醇改產(chǎn)合成氨工藝設(shè)計(jì)思路與改造方案韓剛、曹水、楊波 - 氮肥技術(shù)- 2012。(3) 下吹制氣階段：蒸汽從爐頂進(jìn)入，氣化層反應(yīng)，使氣化層下移，爐溫繼續(xù)下降，生成的水煤氣由爐底產(chǎn)出，因下行煤氣通過(guò)灰渣層降低了溫度，不再進(jìn)入廢熱鍋爐直接進(jìn)入洗氣箱、洗氣塔洗凈降溫，由塔頂產(chǎn)出至氣柜。(4) 二次吹氣階段：基本同一次上吹制氣階段相同，但不加入含氮空氣，其目的在于置換爐體下部及管道中殘存的煤氣，防止發(fā)生爆炸現(xiàn)象。(5) 吹凈階段：吹凈階段的工藝流程同上吹制氣階段的工藝流程基本相同，但不用通入蒸汽而改用空氣，目的是為了回收系統(tǒng)中的煤氣到氣柜中。以上的工作循環(huán)，主要由液壓或氣壓兩種形式的自動(dòng)機(jī)控制，現(xiàn)代正

41、在改良成先進(jìn)的微型程序控制代替自動(dòng)機(jī)控制。工藝流程氣化的各階段氣體的流向如圖4-2所示。各個(gè)閥門開閉情況見表4-4圖4-2 各個(gè)階段的氣體流向表4-4 各階段閥門開閉情況階段閥門開閉情況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-閥門開啟：X-閥門關(guān)閉4.10間歇式制半水煤氣生產(chǎn)工藝流程流程中一般設(shè)有煤氣發(fā)生爐、煤氣除塵、余熱回收、降溫和氣體儲(chǔ)存等設(shè)備。對(duì)于其他一般的間歇制氣，吹風(fēng)氣須要放空，所以設(shè)備備有兩套管路輪流使用，以分別在進(jìn)行吹風(fēng)和制氣時(shí)作業(yè)。由于每個(gè)工作循環(huán)中有五個(gè)不同的階段，所以流程中必須安裝足夠的閥門

42、，并通過(guò)自動(dòng)控制機(jī)控制閥門的啟閉。該流程的主要特點(diǎn)：本流程采用以設(shè)備代替配管，簡(jiǎn)化了工藝流程，增加了系統(tǒng)氣體流動(dòng)通道橫截面積，降低了氣體流速，減輕了氣體中帶出物對(duì)金屬的磨損和阻塞現(xiàn)象。順流程氣體中的顯熱及副產(chǎn)蒸汽和軟水加熱回收了上、下行煤氣和吹風(fēng)氣中的顯熱。氣體溫度逐級(jí)下降，為系統(tǒng)減輕內(nèi)部阻力，提高半水煤氣的產(chǎn)量，進(jìn)洗滌塔的氣體溫度較低等優(yōu)點(diǎn)。流程中只對(duì)吹風(fēng)氣進(jìn)行了顯熱的回收，而吹風(fēng)氣的潛熱沒(méi)有回收。間歇式制半水煤氣的工藝流程圖如下圖所示。燃料從爐頂加入至爐內(nèi)，吹風(fēng)階段，空氣自下而上經(jīng)過(guò)燃料層，吹風(fēng)氣經(jīng)燃燒室及廢熱爐后通至煙囪放空。向燃燒室中加入二次空氣，使吹風(fēng)氣之中的可燃?xì)怏w發(fā)生燃燒，燃燒會(huì)

43、使室內(nèi)溫度升高。在蒸汽上吹制氣時(shí)，煤氣經(jīng)燃燒室以及廢熱爐回收部分余熱后，再經(jīng)過(guò)洗氣箱及洗滌塔進(jìn)入氣柜。下吹制氣時(shí)，蒸汽從燃燒室頂部進(jìn)入，預(yù)熱后自上而下流經(jīng)燃料層。因煤氣溫度較低，可直接從洗氣箱經(jīng)洗滌塔進(jìn)入氣柜13 合成氨造氣爐的PC控制魏君 - 自動(dòng)化與儀表-1990。二次上吹時(shí)，氣體流向與上吹相同。空氣吹凈時(shí)，氣體經(jīng)燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱和洗滌塔進(jìn)入氣柜，燃燒室不加入二次空氣，在上、下吹制氣時(shí)，如配入加氮空氣，則其送入時(shí)間應(yīng)稍遲于水蒸汽送入，并在蒸汽停送之前切斷，避免空氣與煤氣相遇發(fā)生爆炸。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。如圖4-3圖4-3 間歇式制半水煤氣工藝流程

44、簡(jiǎn)圖5 工藝計(jì)算5.1煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算方法：實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算法，實(shí)際的計(jì)算方法是將實(shí)測(cè)煤氣組成為依據(jù)的計(jì)算法，此法計(jì)算時(shí)先將氣化煤進(jìn)行試燒得到準(zhǔn)確的煤氣組成以分析數(shù)據(jù)14 用實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算法計(jì)算煤氣化指標(biāo)以評(píng)價(jià)氣化操作的先進(jìn)性郭治 - 陶瓷研究- 1998。已給知條件: 表5-1 入爐煤組成，重量%CHONSAW合計(jì)78.131.320.430.770.5113.245.6100燃燒熱值28476kj/kg (1) 吹風(fēng)氣各元素組成體積百分?jǐn)?shù)，%表5-2 吹風(fēng)氣組成，體積%合計(jì)16.550.356.563.340.7672.451000.85(2) 半水煤氣各元素的組成體積百分

45、數(shù)，%表5-3 半水煤氣組成，體積%合計(jì)7.50.2032.10440.5416.661001.45(3) 各物料進(jìn)出爐的溫度空氣25;相對(duì)濕度80%，空氣含水汽量0.0213（水汽）/（干汽）；吹風(fēng)氣和上行煤氣流溫度；下吹煤氣溫度；灰渣溫度；上行蒸汽；飽和蒸汽的焓2730；下吹蒸汽；過(guò)熱蒸汽的焓3595；(4) 生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間%，時(shí)間（）表5-4 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)2626368410046.8s46.8s64.8s14.4s7.2s180s計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)：入爐燃料按100計(jì)算 (5) 帶出物數(shù)量及其組分(6) 帶出物數(shù)量：2絕對(duì)干料帶出物的組分和各組分的重量表5-5 帶出物數(shù)

46、量及其組分元素組成，重量%各組分重量，C82.5.2×0.8250=1.65H1.662×0.0166=0.03O0.472×0.0047=0.01N0.802×0.008=0.02S0.572×0.0057=0.01灰分14.002×0.14=0.28合計(jì)1002帶出物熱值30030kj/kg(7) 灰渣的組成以及各組分的重量灰渣組成。重量%表5-6 灰渣組成重量CS灰分合計(jì)14.600.385.2100按灰分的平衡計(jì)算灰渣重量，灰渣各組分的重量，C S 灰分 合計(jì)為：15.2(8) 氣化轉(zhuǎn)入煤氣中的元素量，C H O N S 合計(jì)

47、：82.8計(jì)算誤差5.2物料及熱量衡算吹風(fēng)階段的物料及熱量計(jì)算：（物料衡算）1) 每吹風(fēng)氣中含有的元素量，每吹風(fēng)氣中含有C的元素量每吹風(fēng)氣中含有H的元素量每吹風(fēng)氣中含有O的元素量每吹風(fēng)氣中含有N的元素量每吹風(fēng)氣中含有S的元素量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：空氣帶入水汽量 ：（1.293為空氣密度）4) 氫平衡（以千克計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：a. 燃料帶入氫量：1.91b. 空氣中水蒸汽帶入氫量：合計(jì)為：3.53出項(xiàng)：a. 吹風(fēng)氣中含氫量：b. 吹風(fēng)氣中水汽含量：合計(jì)為：3.53吹風(fēng)氣中水汽含量：每標(biāo)準(zhǔn)吹風(fēng)氣中水汽含量：5) 氧平衡（以計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：a. 燃料帶入氧量；空氣中氧量：5.4

48、0b. 空氣中含氧量：c. 空氣中水汽含氧量：合計(jì)為：177.38出項(xiàng)：a. 吹風(fēng)氣中氧量：b. 吹風(fēng)氣中水汽含氧量：c. 合計(jì)為：174.96誤差：6) 硫平衡（以計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：燃料中帶入的硫量為：0.45出項(xiàng)：吹風(fēng)氣中含硫量：誤差：熱量衡算： 1) 進(jìn)項(xiàng)（以計(jì)）（1） 燃料熱值：（2） 燃料顯熱：（1.05為燃料的比熱）摘自郭樹才編.煤化工工藝學(xué)（3） 干空氣顯熱：（1.30為空氣的比熱）（4） 空氣中水汽的焓：合計(jì)為：29048682) 出項(xiàng)（以計(jì)）（1） 吹風(fēng)氣熱值：1吹風(fēng)氣熱值為：（2） 干吹風(fēng)氣顯熱：（3）吹風(fēng)氣當(dāng)中水汽的焓：（在600時(shí)過(guò)熱蒸汽的焓為32931）（4）帶出物熱值：（5

49、）帶出物顯熱：（1.05為燃料的比熱）（6） 灰渣中可燃物熱值：（34020與10500分別代表碳和硫的發(fā)熱值）（7）灰渣顯熱：（0.94為灰渣的比熱）（8）熱量損失的計(jì)算（取燃料發(fā)熱量8%計(jì)算）（1）（8）合計(jì)：1575121（9）積蓄在煤層中的熱量：3) 吹風(fēng)效率：表5-6熱量平衡表（）進(jìn)項(xiàng)出項(xiàng)燃料熱值 2847600吹風(fēng)氣熱值 684852燃料顯熱 2625干吹風(fēng)氣顯熱 489984干空氣顯熱 17225吹風(fēng)氣中水汽的焓32931空氣中水汽的焓 37418帶出物熱值 60060帶出物顯熱 12600灰渣中可燃物熱值 75369灰渣顯熱 2858熱損失 227808積蓄在煤層中的熱量 13

50、2974合計(jì) 2904868合計(jì) 29048685.3制氣階段的物料與熱量衡算（計(jì)算基準(zhǔn)為100入爐燃料）5.3.1物料衡算 （1）每半水煤氣中含有的元素量，CHONS（2）根據(jù)碳平衡計(jì)算半水煤氣產(chǎn)量：（3）根據(jù)氮平衡計(jì)算氮空氣用量：水汽在氮空氣中的含量：（4）計(jì)算氫平衡已知和假設(shè)數(shù)據(jù)上行半水煤氣產(chǎn)量為X上行半水煤氣中含水蒸汽量為0.25上、下吹蒸汽用量相等各為W下行半水煤氣產(chǎn)量為（344X）下行半水煤氣中含水蒸汽量為0.42為便于計(jì)算，假設(shè)上、下吹氣體成分相同，上、下吹氮空氣作為均勻加入計(jì)。上行制氣階段的氫平衡計(jì)算（以計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：燃料帶入氫量：水蒸汽中帶入的氫量：氮空氣中水蒸汽含氫量：合計(jì)：

51、出項(xiàng)：在半水煤氣中含氫量：0.0390X半水煤氣中水汽含氫量合計(jì)：0.067X平衡 （5-1）下行制氣階段中的氫平衡（以kg計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：燃料帶入氫量蒸汽帶入氫量氮空氣中水汽含氫量合計(jì)：出項(xiàng)：半水煤氣中含氫量在半水煤氣中水汽的含氫量合計(jì)：平衡 （5-2）解方程（5-1）和（5-2）得： 由此得：上行半水煤氣產(chǎn)量：184上行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)：下行半水煤氣產(chǎn)量：下行半水煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)：上行半水煤氣中水蒸汽量：下行半水煤氣中水蒸汽汽量：蒸汽總耗量：上吹蒸汽分解率：下吹蒸汽分解率：平均蒸汽分解率：（5）氧平衡（以計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：a) 燃料帶入氧量：5.40b) 蒸汽帶入氧量：c) 氮空氣中

52、氧含量：d) 氮空氣中水汽含氧量：合計(jì)為：210.80出項(xiàng)：a) 半水煤氣中氧量：b) 半水煤氣中水汽含氧量：合計(jì)為：211.42誤差：（6）硫平衡（以計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：燃料當(dāng)中帶入的硫量：0.45合計(jì)為：0.45出項(xiàng)：半水煤氣中含硫量：5.3.2熱量衡算 （1） 進(jìn)項(xiàng)（以計(jì)）：a) 燃料熱值：b) 燃料顯熱：c) 蒸汽的焓：（式中2730 和3595分別為上行蒸汽和下行蒸汽的焓）d) 干氮空氣顯熱：（1.30為空氣的比熱）e) 氮空氣中水汽的焓：（2564為水蒸汽的焓）合計(jì)為：3505330（2）計(jì)算出項(xiàng)：a) 半水煤氣熱值：1標(biāo)準(zhǔn)半水煤氣熱值為：b) 干半水煤氣的顯熱為：計(jì)算上行半水煤氣的比熱為：計(jì)算下行半水煤氣的比熱為：a 半水煤氣中水汽的焓：（3696和2890分別為600和200蒸汽的焓）b 帶出物熱值：c 帶出物顯熱：（1.05為帶出物的比熱）d 灰渣中的可燃物熱值：（碳的熱值為34020、硫的熱值為10500）e 灰渣顯熱：（0.97為灰渣的比熱）f 熱損失（取燃料發(fā)熱