固體燃料氣化

第一章固體燃料氣化概述所謂造氣就是用氣化劑對(duì)固體或其他原料進(jìn)行熱加工的過程，其生成物為可燃性氣體（煤氣）。固體燃料為各種煤和焦炭；氣化劑有空氣、富氧空氣、氧和水蒸汽、CO2。進(jìn)行氣化的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐。固體燃料氣化生成的煤氣可分為：1、空氣煤氣：以空氣為氣化劑制的煤氣。2、混合煤氣：以空氣和適量水蒸汽混合為氣化劑制的煤氣。3、水煤氣：以水蒸汽為氣化劑制的煤氣。4、半水煤氣：是以空氣（或富氧空氣）和適量的水蒸汽固體燃料有：1、無煙煤2、粘結(jié)性煙煤與不粘結(jié)性煙煤（包括貧煤、煉焦煤、氣煤、氣焰煤、肥煤、焰煤）3、褐煤

4、木質(zhì)褐煤

5、泥煤6、由粘結(jié)性煙煤或不同結(jié)焦性能的混合煤制得的焦炭和半焦，以及從褐煤制得的半焦7、由粉煤制成的型煤8、碳化煤球等常壓固定層煤氣爐生產(chǎn)合成氨原料氣時(shí)，必須使用無煙煤煤與焦炭。造氣車間的任務(wù)就是生產(chǎn)合格的（氫氮比符合合成氨要求的）半水煤氣。煙煤無煙煤褐煤泥煤（泥炭）煤的組成對(duì)氣化反應(yīng)的影響1、水分

固體燃料的水份以三種形式存在即吸附水、游離水和化合水。煤里的水份含量多少與煤化（即煤腐殖化）程度有關(guān)，煤化程度越低則煤里的水份就越高，煤的質(zhì)地就越致密，這種水份稱之為物理吸附水或固有水份；煤的外在水份（附著水份）是指地下水和雨水附著在煤上的水份。煤的外在水份和分析取樣水份之和稱為煤的全水份。煤的化合水份（結(jié)合水份）在煤中是以結(jié)晶水形式存在的，與煤化程度無關(guān)，即使加熱到100℃化合水也不會(huì)析出。水分高，有效成分少，氣體產(chǎn)率低。氣化過程水蒸氣帶出增加，煤的消耗定額增加2、揮發(fā)份在一定溫度下干餾（隔絕空氣）析出的氣體（碳?xì)浠衔铮?，在氣化過程中能分解變成氫氣、甲烷以及焦油蒸汽等。它與煤化程度有關(guān)，煤化程度越低揮發(fā)份越高，含量少的1~3%，多的達(dá)50%以上，一般來講揮發(fā)份高的煤粘結(jié)性較強(qiáng)，揮發(fā)份低的煤粘結(jié)性較差，揮發(fā)份較高的燃料其機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性一般都比較差。3、灰份固體燃料完全燃燒后所剩余的殘留物，灰份主要的組分為二氧化硅、三氧化二鋁、四氧化三鐵、氧化鈣、氧化鎂等物質(zhì)，這些物質(zhì)的含量對(duì)灰熔點(diǎn)有決定性影響。固定層煤氣爐一般要求燃料的灰份含量不超過30%，灰份含量過高，相對(duì)地減少了有效碳使煤的發(fā)熱值降低，而且在燃燒或氣化過程中會(huì)妨礙氣化劑與碳的接觸，影響氣化劑的擴(kuò)散，同時(shí)降低了燃料的化學(xué)活性，灰份含量過高時(shí)不僅使氣化條件復(fù)雜化，還加重了排灰機(jī)械的負(fù)荷，使設(shè)備磨損加劇。4、硫份煤中的硫份在氣化過程中轉(zhuǎn)化為含硫氣體，不僅腐蝕設(shè)備管道，而且使催化劑中毒。5、固定碳固體燃料中除去灰份、揮發(fā)份、水份和硫份以外，其余可燃性物質(zhì)稱為固定碳，它是固體燃料中的有效物質(zhì)。煤的性質(zhì)對(duì)氣化反應(yīng)的影響1、化學(xué)活性煤的化學(xué)活性也稱為反應(yīng)能力，是指煤與氣化劑反應(yīng)的活性。2、熱穩(wěn)定性又叫抗熱強(qiáng)度，可以理解為固體燃料在落入高溫區(qū)時(shí)保持其塊度的性質(zhì)，該性質(zhì)除了與煤形成年代有關(guān)外，主要與煤化程度有關(guān)3、機(jī)械強(qiáng)度指煤破碎的難易程度，一般來說，煤的機(jī)械強(qiáng)度與煤的形成年代有關(guān)，年代愈久，強(qiáng)度愈大。機(jī)械強(qiáng)度差的煤其熱穩(wěn)定性必然也差。4、粘結(jié)性有些煤（煙煤）在加熱到一定溫度時(shí)，炭質(zhì)受熱分解而成塑性狀態(tài)，繼而出現(xiàn)軟化、熔融現(xiàn)象，產(chǎn)生熱分解后的液態(tài)產(chǎn)物，在炭粒之間的接觸和膨脹壓力的作用下，使炭粉相互粘結(jié)在一起而變成多孔性硬塊，即所謂焦炭，這種煤稱為粘結(jié)性煤。無煙煤不發(fā)生或稍微發(fā)生熔融粘結(jié)現(xiàn)象，而在放出揮發(fā)份后其本身成為粉末狀的殘?jiān)?，這種煤稱為不粘結(jié)性煤。煤的粘結(jié)性會(huì)破壞氣化層中氣體的分布，使氣化操作無法進(jìn)行。

工業(yè)上以固體燃料為原料，制取合成氨原料氣的方法:

(1)固定層間歇?dú)饣?/p>

用水蒸汽和空氣為氣化劑，交替地通過固定的燃料層，使燃料氣化，制得半水煤氣。(2)固定層連續(xù)氣化法

以富氧空氣（或氧氣）與蒸汽的混合氣為氣化劑，連續(xù)通過固定的燃料層進(jìn)行氣化。燃料層的分區(qū)(1)干燥層：在燃料層的頂部。(2)干餾層：燃料在此受熱分解逐漸焦碳化。(3)氣化層：氣化反應(yīng)發(fā)生的主要區(qū)域。分氧化層和還原層。(4)灰渣層：在爐底，能預(yù)熱和均勻分布自爐底進(jìn)入的氣化劑。(5)自由空間：干燥層上面，沒有燃料的空間，起聚積煤氣的作用。3.氣流層氣化法

在高溫下，以氧和水蒸氣混合氣為氣化劑，與粒度小于0.1mm的粉煤并流氣化，生產(chǎn)有效成分（H2+CO）高達(dá)80%～85%的煤氣。4.水煤漿加壓氣化法（德士古水煤漿氣化法）將原料煤和水按一定比例，加到磨煤機(jī)中磨成水煤漿，經(jīng)加壓后和氧氣一起由噴嘴噴入氣化爐內(nèi)，進(jìn)行氣化反應(yīng)，制得水煤氣。第二節(jié)

固定層間歇?dú)饣ㄖ迫?/p>

半水煤氣的基本原理一、燃料層的分區(qū)(1)干燥層：在燃料層的頂部。(2)干餾層：燃料在此受熱分解逐漸焦碳化。(3)氣化層：氣化反應(yīng)發(fā)生的主要區(qū)域。分氧化層和還原層。(4)灰渣層：在爐底，能預(yù)熱和均勻分布自爐底進(jìn)入的氣化劑。(5)自由空間：干燥層上面，沒有燃料的空間，起聚積煤氣的作用。二、固體燃料氣化的基本原理1.以空氣為氣化劑

C+O2=CO2+QC+0.5O2=CO+QCO+0.5O2=CO2+QC+CO2=2CO-Q（可逆）氧化反應(yīng)速度極快，不可逆，空氣中的O2迅速消耗，生成物中CO2的濃度急速上升，并放熱量。這過程在氧化層里進(jìn)行。所以氧化層的厚度比較薄。CO2的還原反應(yīng)可逆，吸熱，在還原層進(jìn)行。在還原層CO2的濃度逐漸下降，而CO的濃度逐漸增加。由于CO2的還原反應(yīng)速度比碳的氧化反應(yīng)速度慢得多，所以還原層就比氧化層要厚得多。C+CO2=2CO-Q

該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)為計(jì)算可知：隨反應(yīng)溫度升高，CO平衡含量增加，CO2平衡含量下降；當(dāng)溫度高于900℃時(shí)，CO2含量已經(jīng)很少，幾乎全部轉(zhuǎn)化成CO。CO和CO2的平衡組成與溫度的關(guān)系如右圖。

反應(yīng)速度

氧化層里碳與氧的燃燒反應(yīng)非常迅速。因此，加大吹風(fēng)速度，增加氧的加入量，對(duì)氧化層內(nèi)的燃燒反應(yīng)是有利的。還原層里CO2還原成CO的反應(yīng)速度較慢。提高反應(yīng)溫度，能加快二氧化碳的還原速度。溫度越高，二氧化碳的還原速度愈快。燃料的化學(xué)活性愈高，灰分含量愈低，二氧化碳被還原為一氧化碳的反應(yīng)速度愈快。

2.以水蒸氣為氣化劑

C+H2O(g)=CO+H2-QC+2H2O(g)=CO2+2H2-QCO+H2O(g)=CO2+H2+QC+2H2=CH4+Q

四反應(yīng)均為可逆反應(yīng)，計(jì)算其平衡組成可知：圖2-40.1013MPa碳-蒸汽反應(yīng)的平衡組成

圖2-50.2026MPa碳-蒸汽反應(yīng)的平衡組成

（1）隨著溫度的升高，CO和H2的含量增加，CO2、CH4和H2O的平衡含量下降，0.1MPa下溫度高于900

時(shí)，產(chǎn)物中，含有等量的CO和H2，其他組成含量接近于零。（2）隨著壓力的提高，氣體中CO2、CH4和H2O的平衡含量增加，而CO和H2的含量減少。（3）所以，欲制得CO和H2的含量高的水煤氣，應(yīng)在低壓、高溫下進(jìn)行，而生產(chǎn)CH4含量高的高熱值煤氣，應(yīng)在高壓、低溫下進(jìn)行。碳與水蒸汽的反應(yīng)速度，主要取決于溫度和燃料的化學(xué)活性。燃料的化學(xué)活性愈高，反應(yīng)速度愈快。燃料的化學(xué)活性一般按無煙煤、焦碳、褐煤、木炭的順序遞增。溫度升高，能加快反應(yīng)速度。但溫度受燃料灰熔點(diǎn)的限制，不可能提得很高，因此實(shí)際生產(chǎn)中水蒸氣的分解率一般為40%～60%。

3.以空氣和水蒸汽同時(shí)為氣化劑以蒸汽與空氣同時(shí)為氣化劑，燃料層中氣體組成的變化如下：在灰渣層，氣化劑只被預(yù)熱，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；在氧化層，主要發(fā)生碳的氧化反應(yīng)，氧的含量急劇下降，CO2的含量急劇上升，并有一定的CO開始生成，蒸汽的含量變化不大，在還原層，主要進(jìn)行水蒸氣的分解及CO2的還原反應(yīng)，因此蒸汽和CO2含量迅速下降，H2和CO含量迅速增加。三、半水煤氣的制造1、半水煤氣生產(chǎn)的特點(diǎn)

半水煤氣中(CO+H2)/N2=3.1--3.2.

從氣化系統(tǒng)熱平衡看，碳和空氣反應(yīng)是放熱反應(yīng)，碳和水蒸氣反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，若外界不提供熱量，要維持系統(tǒng)自熱平衡，則得不到組成合格的半水煤氣，若獲得組成合格的半水煤氣，則系統(tǒng)不能維持自熱平衡。這可通過以下計(jì)算證明：假如氣化過程只生成氫和一氧化碳，2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+220.9kJ

而碳和水蒸氣反應(yīng)為：C+H2O(g)=CO+H2-131.4kJ

若系統(tǒng)達(dá)到自熱平衡，總反應(yīng)為：

3.68C+O2+1.68H2O(g)+3.76N2=3.68CO+1.68H2+3.76N2

計(jì)算可得，(CO+H2)/N2=1.43，遠(yuǎn)小于3.1—3.2，為了解決這一矛盾，通常采用下列方法：1.間歇制氣法2.富氧空氣（或純氧）氣化法3.外熱法1.間歇制氣法用水蒸汽和空氣為氣化劑，交替地通過固定的燃料層，使燃料氣化，制得半水煤氣。通入空氣的目的是與C燃燒，提供熱量，并為合成氨提供N2。通入蒸汽的目的是與灼熱的C反應(yīng)，得到H2和CO。具體的生產(chǎn)過程：將固體燃料由煤氣爐頂部加入，從爐底通入空氣進(jìn)行吹風(fēng)階段，吹風(fēng)氣大部分放空，小部分回收。然后通入蒸汽進(jìn)行制氣階段，生成的水煤氣與回收的吹風(fēng)氣混合后得到半水煤氣。隨著制氣過程的進(jìn)行，燃料層溫度下降，需要再次通入空氣升溫。2.富氧空氣（或純氧）氣化法以富氧空氣（或氧氣）與蒸汽的混合氣為氣化劑，連續(xù)通過固定的燃料層進(jìn)行氣化。簡(jiǎn)化了流程，提高了煤氣爐的生產(chǎn)能力。但需要制氧設(shè)備，生產(chǎn)1t氨耗氧（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）量為300~500m3。3.外熱法目前處于研究階段。四、間歇法制半水煤氣的工作循環(huán)

間歇法制造半水煤氣時(shí)，空氣和蒸氣交替送入。自上一次開始送入空氣到下次開始送入空氣為止，稱為一個(gè)工作循環(huán)。每個(gè)工作循環(huán)包括五個(gè)階段。①吹風(fēng)階段：

吹入空氣，提高燃料層溫度，吹風(fēng)氣放空。為了回收利用吹風(fēng)氣中CO的反應(yīng)熱量，將吹風(fēng)氣送入燃料室，并加入適量的空氣，與一氧化碳燃燒放出熱量?jī)?chǔ)于燃料室的儲(chǔ)熱磚內(nèi)，吹風(fēng)氣從煙囪放出。在下吹制氣階段，氣化劑進(jìn)入煤氣爐之前，先通過燃燒室吸收儲(chǔ)存的熱量，提高氣化劑的溫度。②一次上吹制氣階段：

從煤氣爐底部通入混有合適量空氣的蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)，燃料層下部溫度下降，上部升高。制氣階段給蒸氣中加入空氣的目的主要是為了得到氮?dú)?，制得半水煤氣，故稱為加氮空氣。③下吹風(fēng)階段：將蒸氣和加氮空氣自上而下送入進(jìn)行氣化反應(yīng)，使燃料層溫度趨于均衡。在制氣階段，如果蒸氣和加氮空氣只自下而上的通過燃料層，由于氣化劑溫度比較低和氣化反應(yīng)大量吸熱，將使氣化層底部的燃料溫度降低，甚至熄滅，由于氣化層變薄，而燃料層上部不斷地被高溫煤氣加熱，使氣化層上移，煤氣爐上部溫度升高，煤氣帶走地顯熱損失增加。所以，在上吹制氣階段之后，必須改變氣流方向。④二次上吹氣階段：將底部殘余的半水煤氣排凈，為送入空氣創(chuàng)造安全條件。當(dāng)下吹制氣剛結(jié)束后，煤氣爐下部及燃料層內(nèi)殘留著半水煤氣，如果立即吹風(fēng)，空氣和半水煤氣在爐底部相遇，就會(huì)發(fā)生爆炸。因此，當(dāng)下吹制氣階段之后，蒸氣和加氮空氣再次改變方向，自下而上通過燃料層進(jìn)行二次上吹制氣，二次上吹階段也能生產(chǎn)半水煤氣，但主要防止爆炸。⑤空氣吹凈階段：

吹凈煤氣爐上部空間及管道中的半水煤氣并回收，此部分吹風(fēng)氣也回收，作為氮的來源。二次上吹后，煤氣爐上部空間及管道中充滿著半水煤氣，如果隨著轉(zhuǎn)入吹風(fēng)階段就立即放空，不僅損失半水煤氣，而且半水煤氣排出煙囪時(shí)和空氣混合，遇到火星也可能引起爆炸。因此，再轉(zhuǎn)入吹風(fēng)之前，從爐底部吹入空氣，所產(chǎn)生的空氣煤氣與原來殘余的半水煤氣一并送入氣柜，加以回收。然后轉(zhuǎn)入吹風(fēng)階段，重復(fù)循環(huán)。煤氣128397465水蒸氣加氮空氣空氣吹風(fēng)氣間歇制半水煤氣各階段氣體流向示意圖89

間歇?dú)饣ㄖ瓢胨簹獾墓ぷ餮h(huán)？第三節(jié)

間歇法制半水煤氣的工藝條件

1.溫度

操作溫度一般指氧化層溫度，簡(jiǎn)稱爐溫。爐溫高，蒸氣分解高，煤氣產(chǎn)率高、質(zhì)量高、制氣效率高。但是爐溫是由吹風(fēng)階段確定的，爐溫高加快了CO2還原成CO的反應(yīng)速度。吹風(fēng)氣中CO含量增高放出的熱量少，帶走的熱量多，熱損失大，吹風(fēng)效率下降。

此外，爐溫高于所用燃料的灰熔點(diǎn)時(shí)，將造成結(jié)疤。在正常生產(chǎn)中，爐溫應(yīng)比灰熔點(diǎn)低50℃左右。工業(yè)上采用的爐溫范圍一般為1000--1200℃。爐面中心燃料呈暗灰色，四周為鮮紅色——正?；鹕?。判斷燃料層溫度？2.吹風(fēng)速度

提高吹風(fēng)速度，給氧化層提供更多的氧，加速碳的燃燒反應(yīng)使?fàn)t溫提高；同時(shí)縮短CO2在還原層的停留時(shí)間，降低吹風(fēng)其中CO的含量，故減少熱損失。但吹風(fēng)過大，容易將小顆粒燃料吹出爐外，損失增大，并易使燃料層出現(xiàn)風(fēng)洞，氣化條件嚴(yán)重惡化。對(duì)內(nèi)徑2.74m的煤氣爐，吹風(fēng)量為18000-32000Nm3/h。3.蒸氣用量

煤氣爐內(nèi)蒸氣送入時(shí)間愈長(zhǎng)和流量愈大，則煤氣產(chǎn)量愈多。但是，蒸氣送入時(shí)間過長(zhǎng)或流量過大，會(huì)使?fàn)t溫迅速下降，對(duì)制氣不利。蒸氣流量過大，與燃料接觸時(shí)間短，蒸氣分解率低，煤氣中未分解的水蒸氣和二氧化碳增加，煤氣質(zhì)量降低；并且未分解的水蒸氣從燃料層帶走的熱量多，熱損失大。蒸氣流量過小，雖然增加了蒸氣與燃料層的接觸時(shí)間，能獲得優(yōu)質(zhì)的煤氣，但降低了煤氣爐的的生產(chǎn)能力。蒸氣的適宜用量一般是：內(nèi)徑2.74m煤氣爐為5-7t/h。4.燃料層高度

在制氣階段，燃料層較高，蒸氣分解率高，而且有利于煤氣中二氧化碳的還原反應(yīng)，制出的煤氣質(zhì)量好。在吹風(fēng)階段，燃料層高，空氣與燃料接觸時(shí)間長(zhǎng)，二氧化碳易被還原成一氧化碳，熱損失大；同時(shí)燃料層阻力大，使輸送空氣的動(dòng)力消耗增加。若燃料層太薄，吹風(fēng)時(shí)容易形成風(fēng)洞，并且對(duì)制氣過程不利。對(duì)直徑2.74m煤氣爐，一般由風(fēng)帽算起，燃料層高度為1.6-1.8m。燃料粒度大，或熱穩(wěn)定性較好，燃料層空隙大，其阻力小，應(yīng)適當(dāng)提高燃料層高度5.循環(huán)時(shí)間及其分配如果循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，則氣化層溫度和煤氣的產(chǎn)量、質(zhì)量波動(dòng)大。循環(huán)時(shí)間短，氣化層的溫度波動(dòng)小，煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量也較穩(wěn)定，但閥門開關(guān)占有的時(shí)間相對(duì)加長(zhǎng)，縮短設(shè)備的有效生產(chǎn)時(shí)間，而且因閥門開關(guān)過于頻繁，容易損壞。一般循環(huán)時(shí)間為2~3min。循環(huán)中各階段的時(shí)間分配吹風(fēng)時(shí)間以使燃料層具備較高溫度為原則。上、下吹制氣時(shí)間，以維持氣化層穩(wěn)定和保證煤氣質(zhì)量為原則。一般下吹時(shí)間較上吹的時(shí)間長(zhǎng)。二次上吹和空氣吹凈的時(shí)間，以能夠達(dá)到排凈煤氣爐下部空間和上部空間殘留煤氣為原則，一般很少改變不同燃料氣化時(shí)，每一工作循環(huán)中各階段時(shí)間的分配范圍不同。一般為吹風(fēng)階段22-30%，上吹階段24-27%，下吹階段35-42%，二次上吹7-9%，空氣吹凈3-4%。6.氣體成分

氣體成分要求（H2+CO）/N2=3.1~3.2。調(diào)節(jié)氮含量的方法是改變加氮空氣量，或空氣吹凈時(shí)間，改變被回收的吹風(fēng)氣量。此外，應(yīng)盡量降低半水煤氣中甲烷、二氧化碳和氧氣的含量，特別是要求O2<0.5%

。注：在聯(lián)醇生產(chǎn)中，氣體成分要調(diào)整。7.二次空氣用量合理使用二次空氣，可使燃料的消耗降低?？諝庥昧窟^小，不能充分回收CO的燃燒熱；但用量過大，不僅過剩的空氣將帶走熱量，而且具有爆炸危險(xiǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，要求加入二次空氣以后，出燃料室的吹風(fēng)氣中，一氧化碳和氧的含量均小于1%。8.對(duì)固體燃料的要求

機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定粒度：一般要求粒度在15～80mm，要過篩，分檔使用。

灰分：燃料中灰分含量愈低愈好，一般要求小于25%。熔點(diǎn)：灰熔點(diǎn)愈高愈好，一般要求灰分的軟化溫度大于1250℃。揮發(fā)分：燃料中揮發(fā)分的含量愈少愈好，一般要求不超過9%?；瘜W(xué)活性

第四節(jié)

間歇法制半水煤氣的

工藝流程和主要設(shè)備一、工藝流程中型氨廠生產(chǎn)流程主要特點(diǎn)：利用燃燒室回收吹風(fēng)氣中一氧化碳和其他可燃?xì)怏w的燃燒熱，預(yù)熱下吹制氣階段的蒸汽和加氮空氣，利用廢熱鍋爐回收吹風(fēng)氣和上吹煤氣的顯熱，產(chǎn)生水蒸氣；制氣階段給蒸氣中配入加氮空氣，可直接得到半水煤氣；吹風(fēng)氣全部放空，有利于煤氣中氫氮比的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定燃料層溫度。半水煤氣去氣柜1-煤氣發(fā)生爐；2-燃燒室；3-洗氣箱(水封)；4-廢熱鍋爐；5-洗氣塔；6-煙囪一、間歇法制半水煤氣的工藝流程1.工藝流程—吹風(fēng)階段1-煤氣發(fā)生爐；2-燃燒室；3-洗氣箱(水封)；4-廢熱鍋爐；5-洗氣塔；6-煙囪半水煤氣去氣柜2.工藝流程—上吹制氣階段1-煤氣發(fā)生爐；2-燃燒室；3-洗氣箱(水封)；4-廢熱鍋爐；5-洗氣塔；6-煙囪半水煤氣去氣柜1-煤氣發(fā)生爐；2-燃燒室；3-洗氣箱(水封)；4-廢熱鍋爐；5-洗氣塔；6-煙囪半水煤氣去氣柜3.工藝流程—下吹制氣階段4.工藝流程—二次上吹制氣階段1-煤氣發(fā)生爐；2-燃燒室；3-洗氣箱(水封)；4-廢熱鍋爐；5-洗氣塔；6-煙囪半水煤氣去氣柜5.工藝流程—空氣吹凈階段1-煤氣發(fā)生爐；2-燃燒室；3-洗氣箱(水封)；4-廢熱鍋爐；5-洗氣塔；6-煙囪半水煤氣去氣柜必須指出：在制氣階段，每當(dāng)變換上、下吹時(shí)，加氮空氣閥門適當(dāng)遲開早關(guān)一些。避免加氮空氣與半水煤氣相遇發(fā)生爆炸或半水煤氣中氧含量增高。小型氨廠生產(chǎn)流程見掛圖1-11問：1、吹風(fēng)氣余熱系統(tǒng)包括哪些？2、工藝特點(diǎn)有？二、主要設(shè)備1.煤氣發(fā)生爐其結(jié)構(gòu)分：爐體；

夾套鍋爐；底盤；機(jī)械除灰裝置；傳動(dòng)裝置。1-爐體；2-安全閥；3-保溫材料；4-夾套鍋爐；5-爐篦；6-灰盤接觸面；7-底盤；8-保溫磚；9-耐火磚；10-液位計(jì)；11-蝸輪；12-蝸桿；13-油箱2.燃燒室

燃燒室的主要是回收CO等可燃性氣體的燃燒熱，并回收吹風(fēng)氣及上吹煤氣的顯熱，積蓄在蓄熱磚中，預(yù)熱下吹蒸汽和加氮空氣。另外，燃料室也可除去煤氣中夾帶的部分細(xì)?；覊m。3.廢熱鍋爐

廢熱鍋爐的作用是回收吹風(fēng)氣和上吹煤氣的熱量，副產(chǎn)0.5~1.2MPa蒸汽。進(jìn)口氣體的溫度約450~700℃，經(jīng)冷卻后降到210℃左右。廢熱鍋爐爐身傾斜7°。4.洗氣箱洗氣箱又稱水封箱。作用是防止在停止制氣時(shí)水封槽以后的煤氣倒回煤氣爐系統(tǒng)而發(fā)生爆炸，并使煤氣得到初步冷卻和洗滌。5.洗氣塔

洗氣塔的作用是洗滌煤氣中的灰和一部分可溶性氣體，如硫化氫、二氧化碳等，以減少煤氣對(duì)設(shè)備的腐蝕和灰塵堵塞設(shè)備。同時(shí)，達(dá)到冷卻、除塵、洗滌的目的。6.氣柜氣柜的作用是儲(chǔ)存一定數(shù)量的煤氣，使之混合均勻，并保證原料氣凈化及壓縮、合成等工序的連續(xù)式生產(chǎn)，對(duì)均衡系統(tǒng)負(fù)荷，有一定緩沖的作用。7、自動(dòng)加料機(jī)：自動(dòng)加料機(jī)用以自動(dòng)地、周期性地將燃料加入煤氣爐內(nèi)，代替煤氣生產(chǎn)過程中的間歇式人工加料，實(shí)現(xiàn)了煤氣爐加料自動(dòng)化。既降低了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了煤氣爐的產(chǎn)氣量。本車間用經(jīng)過改造的間歇式Ⅱ型自動(dòng)加料機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖6—7所示。8、電除塵器靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)到集塵板/管。第五節(jié)生產(chǎn)操作技術(shù)1.5.1開車1.煤氣發(fā)生爐的點(diǎn)火與烘爐的主要操作步驟(1)首先要向夾套鍋爐、廢熱鍋爐汽包加水至液位計(jì)高度的2/3處，開啟汽包放空閥，關(guān)閉其蒸汽出口閥。(2)向洗氣塔內(nèi)加水，控制水封溢流正常。(3)檢查微機(jī)處于安全停車狀態(tài)。(4)在煤氣發(fā)生爐爐箅上加入大塊爐渣后再加木柴。(5)關(guān)閉除爐心通風(fēng)門以外的手動(dòng)閥、方門、圓門、人孔和旋塞(考克)。(6)向爐內(nèi)投點(diǎn)著火的油棉紗引火，木柴燒旺后陸續(xù)加木柴和白煤，白煤燒旺后停加木柴。(7)溫升控制要求(以上氣道溫度為準(zhǔn))：點(diǎn)火至110℃之間，每小時(shí)溫升小于10℃，110℃恒溫24h；110℃至240℃之間每小時(shí)升溫小于20℃，240℃時(shí)恒溫24h；240℃至450℃間，每小時(shí)升溫小于30℃，450℃時(shí)恒溫8h，烘爐完成。非新砌爐點(diǎn)火升溫速率可適當(dāng)加快。(8)烘爐升溫速率由加炭量和爐底部爐心通風(fēng)門或方門的開啟度來控制。2.煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)的原始開車應(yīng)注意以下問題(1)對(duì)照?qǐng)D紙及說明書，全面檢查和驗(yàn)收系統(tǒng)。(2)按規(guī)程進(jìn)行單體試車合格。(3)系統(tǒng)的吹凈、清洗工作及氣密試驗(yàn)、試漏工作應(yīng)按規(guī)程進(jìn)行，確保合格。(4)氣柜置換前應(yīng)用空氣進(jìn)行升降試驗(yàn)。(5)煤氣發(fā)生爐的點(diǎn)火烘爐應(yīng)按規(guī)程進(jìn)行，嚴(yán)禁升溫過快。(6)系統(tǒng)置換應(yīng)徹底，不留死角。3.制備惰性氣(1)控制煤氣發(fā)生爐在薄炭層，低爐溫的條件下進(jìn)行，并保持火層平面分布均勻。(2)每次加入炭量不宜太多，約占正常生產(chǎn)1/3～1/2。(3)檢查系統(tǒng)內(nèi)外條件是否符合操作規(guī)程的要求，確保正常。(4)開啟微機(jī)進(jìn)行制惰性氣操作。待氣體成分合格(O2<0.5％；CO+H2<5％)時(shí)，閉合“加氮”開關(guān)，控制機(jī)運(yùn)行到吹風(fēng)4％時(shí)，回收惰性氣至系統(tǒng)，制惰完畢。(5)人工操作。在操作過程中，空氣和蒸汽輪流吹入，吹空氣是為了制惰性氣，可送入系統(tǒng)；吹蒸汽是為了降低爐溫，由煙囪放空。吹空氣階段，開吹風(fēng)閥，吹風(fēng)氣由煙囪放空，稍吹片刻，關(guān)煙囪閥，向系統(tǒng)送惰性氣體，氣體由洗氣塔頂部放空。當(dāng)爐溫升到一定程度后，開煙囪閥，同時(shí)開蒸汽總閥和上吹蒸氣閥，進(jìn)行上吹降溫，氣體由煙囪放空，然后關(guān)閉上吹蒸汽閥，開啟下吹蒸汽閥降溫。待爐溫降到工藝要求時(shí)，再做二次上吹和吹凈操作后，開吹風(fēng)閥，關(guān)閉煙囪閥，進(jìn)行惰性氣制造。直至在洗氣塔放空管處取樣分析合格。4.煤氣發(fā)生爐不熄火狀態(tài)下的開車操作(1)調(diào)節(jié)夾套，廢熱鍋爐汽包液位至正常位置。(2)使微機(jī)控制系統(tǒng)處于正常停車狀態(tài)，使油壓控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。(3)調(diào)節(jié)洗氣塔水封溢流正常。(4)關(guān)閉爐蓋。(5)關(guān)閉夾套、廢熱鍋爐汽包放空閥，并立即打開蒸汽出口閥，調(diào)節(jié)減壓后蒸汽壓力，符合工藝指標(biāo)。(6)開啟下行煤氣管及灰斗蒸汽吹凈閥，待爐底吹凈后，關(guān)閉蒸汽吹凈閥。(7)閉合微機(jī)“電源”開關(guān)和“啟動(dòng)’’開關(guān)，開始制氣操作。(8)啟動(dòng)爐條機(jī)。(9)待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，聯(lián)系好吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，閉合“回收”開關(guān)，將吹風(fēng)氣送往吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)。(10)注意：系統(tǒng)檢修后的開車，應(yīng)先進(jìn)行系統(tǒng)氣密試驗(yàn)、試漏和置換合格，再按(1)至(9)的步驟操作。1.5.2停車1.煤氣發(fā)生爐臨時(shí)停車操作(1)斷開微機(jī)“啟動(dòng)開關(guān)”，控制機(jī)將運(yùn)行到吹風(fēng)8秒處(設(shè)定值)停機(jī)，煤氣發(fā)生爐各閥處于安全停車位置。(2)檢查煤氣發(fā)生爐各閥處于安全停車位置后，開爐蓋點(diǎn)火，待爐口冒火后，開啟加炭蒸汽吸引閥。若單爐系統(tǒng)需檢修而煤氣發(fā)生爐不熄火的停車，還應(yīng)繼續(xù)按以下(3)至(7)項(xiàng)重點(diǎn)進(jìn)行操作。(3)煤氣發(fā)生爐暫停運(yùn)行后，關(guān)閉洗氣塔進(jìn)口閥，將閥門前法蘭拆開，使其與生產(chǎn)系統(tǒng)隔絕。(4)按規(guī)程開爐制合格的惰性氣體，進(jìn)行單爐系統(tǒng)置換，直至洗氣塔進(jìn)口閥前法蘭折開處取樣分析合格。(5)斷開微機(jī)“啟動(dòng)’’開關(guān)使煤氣發(fā)生爐各閥處于安全停車位置。開爐蓋點(diǎn)火，待爐口冒火后，開啟加炭蒸汽吸引閥，停爐條機(jī)，關(guān)閉上、下吹蒸汽閥。煤氣發(fā)生爐停用(不熄火)，進(jìn)行養(yǎng)爐。爐口溫度高時(shí)，應(yīng)及時(shí)加炭壓火。(6)開啟夾套，廢熱鍋爐汽包放空閥，關(guān)閉其蒸汽出口閥，并保持一定液位。(7)拆除需檢修設(shè)備、管道的有關(guān)法蘭，并用排風(fēng)機(jī)進(jìn)行空氣置換，直至需檢修部位取樣分析氧含量大于20％為合格。

2.緊急停車操作(1)斷開微機(jī)“電源開關(guān)”，使煤氣發(fā)生爐停爐，各控制閥在正常停車位置。(2)開啟下行煤氣管及灰倉(cāng)蒸汽吹凈閥進(jìn)行吹凈。(3)待爐底吹凈后，關(guān)蒸汽吹凈閥，開啟爐蓋點(diǎn)火，待爐口冒火后，開啟蒸汽吸引閥。(4)開啟夾套、廢熱鍋爐汽包放空閥，關(guān)閉蒸汽出口閥，并保持一定液位。(5)如停車時(shí)間較長(zhǎng)，則應(yīng)關(guān)閉上、下吹蒸汽閥和蒸汽總閥。停爐條機(jī)、空氣鼓風(fēng)機(jī)和油壓泵。(6)如短時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)生產(chǎn)，可采取悶爐的辦法，但開車時(shí)必須檢查微機(jī)控制系統(tǒng)，各控制閥必須在正常停車位置上。(7)緊急停車后，可根據(jù)具體情況，按臨時(shí)停車方法處理。3.煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)長(zhǎng)期停車的操作要點(diǎn)(1)系統(tǒng)惰性氣體置換按臨時(shí)停車步驟停車后，開啟氣柜放空閥，將氣柜內(nèi)的半水煤氣放完后，關(guān)閉放空閥，然后，制取惰性氣體全系統(tǒng)進(jìn)行置換，直至合格。如果單系統(tǒng)大修而另外還有系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)，可將洗氣塔出口閥關(guān)嚴(yán)并插盲板，切斷煤氣來源，置換的氣體可由洗氣塔頂放空閥處進(jìn)行放空。(2)煤氣發(fā)生爐熄火①減少停車前的1～2次加炭量，加快爐條機(jī)轉(zhuǎn)速，適當(dāng)加大上、下吹蒸汽用量，減少吹風(fēng)空氣量，使炭層高度降至夾套高度齊平，使?fàn)t溫降低。②按臨時(shí)停車步驟停車后，打開爐蓋，關(guān)閉上、下吹手輪蒸汽閥和蒸汽總閥，開啟夾套、廢熱鍋爐汽包放空閥，關(guān)閉其蒸汽出口閥。③向汽包內(nèi)適量加入冷卻水，并不斷排放，冷卻爐體，但注意降溫速率不應(yīng)過快，以免損壞設(shè)備。④加快爐條機(jī)轉(zhuǎn)速，打開灰倉(cāng)方門把炭扒凈停爐條機(jī)。(3)系統(tǒng)空氣置換①將煤氣發(fā)生爐的爐蓋、圓門、方門打開，使其自然通風(fēng)，冷卻爐膛內(nèi)部溫度。當(dāng)爐內(nèi)溫度降至120℃以下時(shí)，便可開空氣鼓風(fēng)機(jī)，向氣柜內(nèi)送空氣置換惰性氣，直至在氣柜放空管取樣分析，氧含量大于20％為合格。如果單系統(tǒng)大修，可參照惰性氣的置換方法，在洗氣塔頂部放空。②?？諝夤娘L(fēng)機(jī)、油泵，打開煤氣發(fā)生爐爐蓋和所有方門、圓門，繼續(xù)向夾套汽包內(nèi)加冷卻水，使?fàn)t體冷卻至常溫。③關(guān)閉洗氣塔加水閥，然后將洗氣塔塔內(nèi)的水放凈。④開啟氣柜放空閥，拆除人孔盲板，排凈水槽內(nèi)的水。1.5.3不正常現(xiàn)象及處理方法1.正常生產(chǎn)時(shí)系統(tǒng)阻力增大(1)造成系統(tǒng)阻力增大的原因①上、下行煤氣閥打開時(shí)動(dòng)作不正?；虿坏轿?，使煤氣受阻；②廢熱鍋爐漏火，造成液封，引起阻力增大；③除塵器排灰不及時(shí)，除塵效果不好，使灰塵帶入廢熱鍋爐入口或系統(tǒng)管道內(nèi)、彎頭處，積灰嚴(yán)重，使阻力增加；④洗氣塔內(nèi)液位過高，造成液封；⑤氣柜入口水封排放不及時(shí)，形成水封；

(2)處理方法如下：①檢查上、下行煤氣閥動(dòng)作是否正常，如打不開或打開時(shí)不到位，停爐檢修閥門；②排放廢熱鍋爐下部積水，維持生產(chǎn)，如泄漏嚴(yán)重，停爐更換、檢修廢熱鍋爐；③清理除塵器內(nèi)的灰塵，定時(shí)排放除塵器內(nèi)的積灰；④排放洗氣塔內(nèi)的液位，查清引起液位高的原因，進(jìn)行處理，保持塔內(nèi)一定的液位。⑤排放氣柜入口水封的積水，避免積水形成水封。2.半水煤氣中氧含量高(1)造成半水煤氣中氧含量高的原因如下：①吹風(fēng)閥和下行閥關(guān)閉不到位，使空氣漏入系統(tǒng)內(nèi)；②爐內(nèi)溫度低，氧在燃料層內(nèi)燃燒不完全；③燃料層太薄或吹風(fēng)強(qiáng)度大，造成燃料層吹翻或形成風(fēng)洞，入爐空氣燃燒不完全，當(dāng)回收吹風(fēng)氣氮時(shí)，進(jìn)入系統(tǒng)；④上吹加氮閥或下吹加氮閥關(guān)閉不到位，使空氣漏入煤氣系統(tǒng)。(2)處理方法：檢查吹風(fēng)閥、下行煤氣閥，上、下吹加氮閥，動(dòng)作是否到位，分別取樣分析下吹、上吹制氣時(shí)的煤氣成分，提高燃料層厚度，減慢下灰速度，逐漸提高燃料層溫度，如爐內(nèi)結(jié)疤或形成風(fēng)洞，要穩(wěn)定爐溫使其恢復(fù)正常，如閥門動(dòng)作不到位，停爐檢修閥門。3.煤氣發(fā)生爐內(nèi)結(jié)疤判斷煤氣發(fā)生爐內(nèi)結(jié)疤的方法是：在停爐加煤時(shí)，用探火棒插炭層時(shí)比較難插，炭層軟化，有時(shí)黏結(jié)產(chǎn)生掛壁，爐上溫度偏高，有時(shí)爐下溫度也偏高，下灰難度較大，爐頂爐底壓差大，發(fā)氣量降低，供氣不足，氣體質(zhì)量差。造成的原因：當(dāng)原料質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，如粒度細(xì)小、雜質(zhì)多、機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性差，工藝操作條件未能及時(shí)調(diào)節(jié)，吹風(fēng)強(qiáng)度偏大，蒸汽用量少，都易造成爐內(nèi)溫度超過燃料的灰熔點(diǎn)溫度而結(jié)疤。處理方法：首先分析引起爐內(nèi)結(jié)疤的原因，針對(duì)原因，適當(dāng)加大蒸汽用量，減少吹風(fēng)氣量和吹風(fēng)時(shí)間，加快爐條機(jī)轉(zhuǎn)速排渣，如結(jié)疤嚴(yán)重難以處理時(shí)，停爐組織人工打疤。4.煤氣發(fā)生爐內(nèi)出現(xiàn)空洞當(dāng)出現(xiàn)半水煤氣成分中氧含量高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響安全生產(chǎn)，被迫減量或停車；半水煤氣中有效氣體成分降低，二氧化碳含量升高；產(chǎn)氣量降低，供氣不足，燃料消耗增加時(shí)，則可判斷煤氣發(fā)生爐內(nèi)出現(xiàn)空洞。造成煤氣發(fā)生爐內(nèi)出現(xiàn)空洞的原因，主要是由于燃料層太?。蝗剂狭６炔痪鶆蛟跔t內(nèi)分布不均；吹風(fēng)壓力大，空速大；爐內(nèi)溫度過高形成結(jié)塊或結(jié)疤，造成煤氣發(fā)生爐內(nèi)出現(xiàn)空洞。當(dāng)發(fā)現(xiàn)煤氣發(fā)生爐內(nèi)出現(xiàn)空洞時(shí)，找出原因，然后根據(jù)找出的原因，加以處理，如果是燃料層太薄，提高燃料層高度；適當(dāng)降低吹風(fēng)壓力和空速；清除爐內(nèi)的結(jié)塊或結(jié)疤，使?fàn)t況恢復(fù)正常。5.爐口爆炸爐口爆炸的原因主要是：燃料含水分過高，入爐后產(chǎn)生煤氣；燃料的揮發(fā)分含量高，停爐時(shí)爐上溫度偏低；停爐加炭時(shí)，未開蒸汽吸引，打開爐蓋未點(diǎn)火會(huì)引起爆炸；爐內(nèi)燃料層有結(jié)塊現(xiàn)象，殘余煤氣未能吹凈；加炭時(shí)，壓滅爐內(nèi)火苗，使燃料中餾分和水煤氣得不到燃燒；長(zhǎng)時(shí)間停爐，爐內(nèi)空氣煤氣得不到排除，也得不到燃燒而在爐內(nèi)上部空間形成爆炸性氣體，并達(dá)到爆炸范圍。預(yù)防的方法是，在停爐時(shí)盡可能將爐上溫度控制的高一點(diǎn)，停爐后打開蒸汽吸引，打開爐蓋后點(diǎn)火引燃爐口處的煤氣。6.爐底爆炸爐底爆炸的原因是：二次上吹時(shí)間短或蒸汽量少；二次上吹開始時(shí)，上吹蒸汽閥未開或閥門動(dòng)作慢，造成爐底煤氣未吹凈；吹風(fēng)閥漏氣，下吹時(shí)煤氣與空氣混合發(fā)生爆炸。預(yù)防和處理的辦法是：合理的控制二次上吹時(shí)間，保持蒸汽壓力，注意二次上吹蒸汽閥動(dòng)作是否到位，如不到位，應(yīng)及時(shí)檢修閥門；檢查吹風(fēng)閥是否漏氣，如漏氣檢修調(diào)整蒸汽閥門。7.爐渣殘?zhí)亢扛咴斐蔂t渣殘?zhí)扛叩脑蛑饕幸韵聨讉€(gè)方面：(1)煤氣發(fā)生爐上吹時(shí)問長(zhǎng)或蒸汽用量大，造成氣化層上移，燃料未能完全燃燒進(jìn)入灰渣區(qū)；(2)原料粒度不均勻，粒度大小相差太大或煤矸石多，含粉量大，造成燃料層溫度低，燃料不能完全燃燒；(3)爐內(nèi)結(jié)疤或有風(fēng)洞，出現(xiàn)漏炭現(xiàn)象；(4)加炭不均勻，造成爐截面炭層高低相差太大，炭層阻力不同；(5)爐箅通風(fēng)面積小或通風(fēng)不均勻，破渣能力差；(6)灰盤轉(zhuǎn)速太快，燃料未能燃燒完全即進(jìn)入灰渣層。8.氣柜猛升猛降(1)造成氣柜猛升的原因①羅茨鼓風(fēng)機(jī)跳閘，脫硫崗位大減量或因突發(fā)事故緊急停車；②吹風(fēng)時(shí)閥門動(dòng)作失誤，吹風(fēng)氣進(jìn)入氣柜；③氣柜出口水封槽積水過多，產(chǎn)生液封，氣體送不出去；④洗氣塔冷卻水中斷，高溫氣體送入氣柜。(2)氣柜猛升的處理辦法①與有關(guān)崗位聯(lián)系，注意氣柜高度，以放空控制氣柜高度在安全標(biāo)志之內(nèi)；②檢查吹風(fēng)閥，如閥門故障，停爐檢修閥門，如電磁閥故障，檢修電磁閥；③及時(shí)排放氣柜出口水封的積水；④當(dāng)洗氣塔斷水時(shí)，首先采取停爐，查清斷水的原因，排除故障，待供水正常后，再開車。(3)氣柜猛降的原因①后崗位用氣量加大，未及時(shí)聯(lián)系；②洗氣塔下部水封液位過低，氣體從溢流管排出；③洗氣塔斷水，煤氣倒流；④氣柜入口水封槽積水過多，產(chǎn)生液封，使氣體封住而不能進(jìn)入氣柜；⑤煤氣發(fā)生爐出現(xiàn)結(jié)塊或結(jié)疤現(xiàn)象，影響產(chǎn)氣量；⑥吹風(fēng)氣回收閥未關(guān)嚴(yán)，煤氣漏入吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)。(4)氣柜猛降的處理辦法①加強(qiáng)與后崗位的聯(lián)系，及時(shí)調(diào)節(jié)氣量；②提高洗氣塔下部水封的液位，防止跑氣；③查出洗氣塔斷水的原因，及時(shí)處理，保證供水正常；④清除氣柜入口水封積水；⑤及時(shí)處理煤氣發(fā)生爐內(nèi)的結(jié)塊或結(jié)疤，盡快恢復(fù)正常制氣，提高產(chǎn)氣量；⑥檢查吹風(fēng)氣回收閥到位情況，必要時(shí)停爐檢修閥門。固定層加壓連續(xù)氣化煤的氣化方法煤氣的用途多種多樣，制取煤氣的控制方式也多種多樣。以壓力控制方式分類煤氣化可分為常壓氣化法和加壓氣化法；以氣化原料在氣化爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方式分類，氣化又可分為移動(dòng)床氣化、流化床氣化和氣流床氣化；根據(jù)排渣方式，煤的氣化可分為固態(tài)排渣氣化法和液態(tài)排渣氣化法。

(1)固定層間歇?dú)饣?/p>

用水蒸汽和空氣為氣化劑，交替地通過固定的燃料層，使燃料氣化，制得半水煤氣。(2)固定層連續(xù)氣化法

以富氧空氣（或氧氣）與蒸汽的混合氣為氣化劑，連續(xù)通過固定的燃料層進(jìn)行氣化。間歇?dú)饣ㄉa(chǎn)半水煤氣的缺點(diǎn)？對(duì)燃料要求高、熱損失大、氣化效率低制氣時(shí)間少，制氣能力較低操作管理復(fù)雜連續(xù)氣化法的優(yōu)點(diǎn)？流程簡(jiǎn)單，操作方便，效率高，設(shè)備生產(chǎn)能力大降低了動(dòng)力消耗反應(yīng)速度快，氣化強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力高加壓下氣化劑流速相應(yīng)較低，燃料帶出量少，因而可用粒度小、機(jī)械強(qiáng)度&熱穩(wěn)定性差的燃料固定層加壓氣化是將粒度為5~50mm范圍的碎煤，在1~3MPa的壓力、900~1200℃溫度下與氣化劑逆流氣化的反應(yīng)過程。碎煤溫度、壓力、氣化劑煤氣一、基本原理在燃料層中發(fā)生的反應(yīng)及變化：1、灰渣層氧+過熱蒸汽預(yù)熱1000℃以上灰渣冷卻到400~500℃灰中含碳量一般3~5%2、燃燒層

C+O2=CO2+QC+0.5O2=CO+Q燃燒反應(yīng)放熱，氣化劑加熱到1200~1500℃（主要）3、氣化層

C+H2O(g)?CO+H2-QC+2H2O(g)?CO2+2H2-QC+CO2

?2CO-QCO+H2O(g)?CO2+H2+QC+2H2?CH4+QCO+3H2?CH4+H2O+Q（控制反應(yīng)）燃燒反應(yīng)放出CO2燃燒用高活性煤反應(yīng)速率：P↑4、干餾層煤被上升的高溫煤氣由300℃→700~800℃當(dāng)溫度由300℃→500~600℃，煤開始軟化，焦油分解當(dāng)溫度→600~800℃，CH4及其他烴類從煤中↑5、干燥層上升的煤氣將煤加熱到200~300℃，水分蒸發(fā)出來二、工藝條件1、溫度C+H2O(g)?CO+H2-QC+2H2O(g)?CO2+2H2-QT↑，反應(yīng)向→移動(dòng)，（CO+H2）↑C+2H2?CH4+QCO+3H2?CH4+H2O+QT↑，反應(yīng)向←移動(dòng)，CH4↓T↑，反應(yīng)速度↑，H2O消耗↓，蒸汽分解率和設(shè)備生產(chǎn)能力↑（主要因素）（平衡）溫度燃燒層，氣體T=1200~1500℃，但層薄，煤炭灰分停留時(shí)間短，不足將灰分加熱至氣體溫度。故氣化爐內(nèi)灰分僅輕微燒結(jié)，含少量爐渣快。氣化層溫度<燃燒層溫度，&自下而上逐漸T↓出口粗煤氣T=650~700℃爐底灰渣T=400~500℃2、壓力P↑，氣化反應(yīng)速度↑，氣化強(qiáng)度P1/2↑加壓操作，壓縮1體積O2→5~8體積同樣壓力的粗煤氣，可以節(jié)省動(dòng)力，P↑節(jié)省動(dòng)力↑&煤氣含塵量↓但是P↑，粗煤氣中CH4↑P↑，對(duì)設(shè)備材料，技術(shù)要求↑，&蒸汽分解率↓工藝經(jīng)濟(jì)兩方面考慮：2.4~3.1MPa3、蒸汽氧比氣化劑中，蒸汽與氧氣比例對(duì)氣化溫度及煤氣組成有直接影響蒸汽氧比↑，燃料層溫度↓，煤氣中（CH4+CO+H2）↑煤氣熱值↑蒸汽氧比的選擇與煤氣用途有關(guān)：合成氨原料氣：5~8kg/m3在操作中，當(dāng)采用灰熔點(diǎn)低、活性高的煤時(shí)，蒸汽氧比采用指標(biāo)上限；反之，下限4、對(duì)原料煤的要求（1）機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性差，裝運(yùn)、氣化過程中，容易破碎，使?fàn)t內(nèi)阻力↑，氣流分布不均，碎煤易被顆粒帶出，氣化操作惡化。（2）粒度粒度小，會(huì)怎樣？粒度大，會(huì)怎樣？大小不均勻會(huì)怎樣？原料煤粒度大小適中&均勻粒度：4~50mm4、對(duì)原料煤的要求（3）粘結(jié)性煤在高溫下干餾時(shí)粘結(jié)的性能。使煤粘在一起，失去透氣性，妨礙氣化劑均勻分布，使氣化操作無法進(jìn)行。自由膨脹系數(shù)：煤受熱分解產(chǎn)生的膠體，在產(chǎn)生的氣體作用下膨脹，此時(shí)煤的體積與原來體積之比粘結(jié)性↑，自由膨脹系數(shù)↑魯奇爐可用煤炭的自由膨脹系數(shù)是多少？粘結(jié)性強(qiáng)的煤大分子有機(jī)質(zhì)液態(tài)膠質(zhì)體4、對(duì)原料煤的要求（4）灰分及灰熔點(diǎn)灰分↑，碳含量↓，運(yùn)輸費(fèi)用、灰渣量↑灰分越少越好灰渣的熔點(diǎn)——灰熔點(diǎn)，越高越好，≥1200℃（5）化學(xué)活性化學(xué)活性↑，能在較低T下反應(yīng)，耗氧少，&氣化強(qiáng)度、氣體質(zhì)量↑煤的活性，越高越好（6）氯含量煤中的氯在氣化時(shí)大部分進(jìn)入氣相。嚴(yán)重腐蝕鋼材。煤中氯含量≤0.5%三、工藝流程掛圖1-13問：1.工藝條件？2.如何操作煤鎖定期加煤？3.自動(dòng)出氣化系統(tǒng)粗煤氣的組成？（1）煤從煤倉(cāng)經(jīng)煤餾槽流入已為常壓的煤鎖內(nèi)。此時(shí)煤鎖下閥關(guān)，與氣化爐隔離，上閥開與大氣連通。（2）當(dāng)煤鎖加滿煤后，關(guān)閉圓筒閥及煤鎖上閥。（3）用來自煤氣冷卻裝置的冷變換氣進(jìn)行煤鎖充壓，壓力升至2.5MPa，再由由氣化爐本內(nèi)氣體充壓，使煤鎖與氣化爐壓力相等。（4）打開煤鎖下閥，使煤進(jìn)入到氣化爐內(nèi)。（5）當(dāng)煤鎖空后，關(guān)閉煤鎖下閥。（6）煤鎖卸壓，煤鎖氣卸至氣柜作燃料氣。當(dāng)煤鎖壓力卸至常壓時(shí)，打開煤鎖上閥，加煤循環(huán)重新開始。CO2

26.5%、CO23.5%、H2

40.1%、CH47.5%、H2S0.05%、（N2+Ar）1.9%、CnHm0.45%四、魯奇爐夾套鍋爐煤分布器及攪拌器爐箅及傳動(dòng)裝置煤鎖及灰鎖Mark-IV魯奇爐結(jié)構(gòu)圖2氣液分離器3爐體4洗滌冷卻器5轉(zhuǎn)動(dòng)爐篦6爐篦傳動(dòng)軸7灰鎖8膨脹冷凝器9水夾套10氣化劑管線1煤鎖五、操作要點(diǎn)1、氣化爐煤層升溫2、氣化爐點(diǎn)火3、氣化爐正常操作生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整汽氧比的調(diào)整氣化爐火層位置控制灰鎖、煤鎖的控制水煤漿加壓氣化一、水煤漿加壓氣化技術(shù)簡(jiǎn)介水煤漿氣流床氣化是指煤或石油焦等固體碳?xì)浠衔镆运簼{或水炭漿的形式與氣化劑一起通過噴嘴，氣化劑高速噴出與料漿并流混合霧化，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行火焰型非催化部分氧化反應(yīng)的工業(yè)過程。具有代表性的工藝技術(shù)有美國(guó)德士古發(fā)展公司開發(fā)的水煤漿加壓氣化技術(shù)、道化學(xué)公司開發(fā)的兩段式水煤漿氣化技術(shù)、中國(guó)自主開發(fā)的多噴嘴煤漿氣化技術(shù)水煤漿氣化制粗煤氣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)?可用于氣化的原料范圍比較寬。幾乎從褐煤到無煙煤的大部分煤種都可采用該項(xiàng)技術(shù)，還可氣化石油焦。煤液化殘?jiān)?。半焦、瀝青等原料，之后又開發(fā)了氣化可燃垃圾、可燃廢料的技術(shù)。?水煤漿進(jìn)料與干粉進(jìn)料比較，具有安全并容易控制的特點(diǎn)。?工藝技術(shù)成熟、流程簡(jiǎn)單，過程控制安全可靠。?操作彈性大，氣化過程碳轉(zhuǎn)化率比較高。?粗煤氣質(zhì)量好，用途廣。?可供選擇的氣化壓力范圍寬。?單臺(tái)氣化爐的投煤量選擇范圍大。?氣化過程污染少，環(huán)保性能好。水煤漿氣化技術(shù)的缺點(diǎn)?爐內(nèi)耐火磚沖刷侵蝕嚴(yán)重，選用的高鉻耐火磚壽命為1～2年，更換耐火磚費(fèi)用大，增加了生產(chǎn)運(yùn)行成本。?噴嘴使用周期短，一般使用60～90天就需要更換或修復(fù)，停爐更換噴嘴對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行高負(fù)荷運(yùn)行有影響，一般需要有備用爐，增加了建設(shè)成本。?考慮到噴嘴的霧化性能及氣化反應(yīng)過程對(duì)爐磚的損害，氣化爐不適宜長(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷下運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)負(fù)荷應(yīng)在70%以上。?水煤漿含水量太高，使冷煤氣效率和煤氣中的有效氣體成分（CO+H2）偏低，氧耗、煤耗均比干法氣流床氣化高一些?？傊?，水煤漿氣化技術(shù)在一定條件下有其明顯的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前仍是被廣泛采用的新一代先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。2、水煤漿加壓氣化工藝中，氣化爐燃燒室排出物一般通過兩種不同的流程進(jìn)行冷卻：（1）激冷流程排出物在激冷室與水直接接觸冷卻工藝氣水中的灰渣怎么處理？（2）廢鍋流程排出物經(jīng)輻射鍋爐，產(chǎn)生高壓蒸汽，同時(shí)高溫工藝氣被冷卻濕工藝氣洗滌除去飛灰美國(guó)德士古發(fā)展公司水煤漿氣化技術(shù)開發(fā)歷程德士古水煤漿加壓氣化工藝發(fā)展至今已有50多年的歷史。鑒于在加壓連續(xù)輸送粉煤的難度較大，1948年美國(guó)德士古發(fā)展公司受重油氣化的啟發(fā)，首先創(chuàng)建了水煤漿氣化工藝，并在加州建設(shè)了第一套中試裝置，這在煤氣化發(fā)展史上是一個(gè)重大的開端。由于在20世紀(jì)50～60年代油價(jià)較低，水煤漿氣化無法發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，在加上工程技術(shù)上的問題，水煤漿氣化技術(shù)的發(fā)展停頓了10多年，直到20世紀(jì)70年代初發(fā)生了第一次世界性石油危機(jī)才出現(xiàn)了新的轉(zhuǎn)機(jī)。一些發(fā)達(dá)國(guó)家又開始重新開發(fā)所謂第二代煤氣化技術(shù)，并取得了突破性進(jìn)展，德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)就是其中比較成功的一個(gè)。1973年德國(guó)魯爾化學(xué)公司和魯爾煤公司開始與美國(guó)德士古發(fā)展公司合作，進(jìn)一步對(duì)該技術(shù)加以開發(fā)和完善。并于1975年在德國(guó)魯爾公司內(nèi)開始建設(shè)一臺(tái)德士古水煤漿氣化工業(yè)示范爐。1982年以后轉(zhuǎn)入第二階段的液化殘?jiān)囼?yàn)，共氣化了包括各種煤、石油焦及煤的德液化殘?jiān)趦?nèi)的固體燃料20余種。二、氣化爐內(nèi)的反應(yīng)原理水煤漿氣化反應(yīng)時(shí)一個(gè)很復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)過程，水煤漿和氧氣噴入氣化爐后瞬間經(jīng)歷煤漿升溫及水分蒸發(fā)、煤熱解揮發(fā)、殘?zhí)繗饣蜌怏w間的化學(xué)反應(yīng)等過程，最終生成以CO、H2為主要組分的粗煤氣（或稱合成氣、工藝氣）?；以捎靡簯B(tài)排渣。一般認(rèn)為，氣化爐內(nèi)的反應(yīng)煤的裂解揮發(fā)分的燃燒氣化反應(yīng)裂解及揮發(fā)分燃燒區(qū)CmHnSr→（n/4-r/2）CH4

+（m-n/4-r/2）C+rH2S-Q揮發(fā)分與高濃度的O2完全燃燒，煤氣中只含少量CH4（<0.1%），不含焦油、酚、高級(jí)烴等可凝聚產(chǎn)物由于O2濃度較低，煤焦一方面，與殘余的O2發(fā)生燃燒反應(yīng)→CO+CO2+Q另一方面，與H2O（g）、CO2→CO+H2在氣相中，CO+H2與殘余的O2發(fā)生燃燒反應(yīng)→更多Q燃燒及氣化區(qū)C氣化過程的基本反應(yīng)——部分氧化反應(yīng)（O2不足）CmHnSr+m/2O2→mCO

+（n/2-r）H2+rH2S+Q本階段釋放大量熱，為下一階段吸熱提供熱量，使整個(gè)反應(yīng)維持在1300~1500℃的高溫下進(jìn)行CmHnSr+（m+n/4-r/2）O2→（m-r）CO2

+n/2H2O+rCOS+Q氣化爐中的氧已經(jīng)完全消耗，這時(shí)主要進(jìn)行的是煤焦、甲烷+H2O（g）、CO2→CO+H2變換反應(yīng)：CO+H2O?CO2+H2+Q甲烷化反應(yīng)：CO+3H2?CH4+H2O+Q氣化區(qū)T↓有利平衡T↑P↓有利平衡，選P↑碳與O2燃燒反應(yīng)C+O2→CO2+QC+1/2O2→CO+QCO2+H2?CO+H2O-Q碳與CO2的反應(yīng)C+CO2→2CO-Q生成CH4的反應(yīng)C+2H2→CH4+Q動(dòng)力學(xué)控制T↑P↑速率加快表面反應(yīng)速率決定氣化爐的甲烷來自于？三、主要影響因素及工藝條件的選擇煤質(zhì)隨著氣化工藝選取的不同，其對(duì)煤品質(zhì)的要求也不盡相同。高活性、高揮發(fā)份的煙煤是德士古水煤漿氣化工藝的首選煤種?？偹?、揮發(fā)分及固定碳、煤的灰分及灰熔點(diǎn)、灰渣粘溫特性、助溶劑、發(fā)熱量、煤的有機(jī)質(zhì)含量總水分總水包括外水和內(nèi)水。外水是煤粒表面附著的水分，來源于人為噴灑和露天放置中的雨水，通過自然風(fēng)干即可失去。外水對(duì)德士古煤氣化沒有影響，但如果波動(dòng)太大對(duì)煤漿濃度有一定影響，而且會(huì)增加運(yùn)輸成本，應(yīng)盡量降低。煤的內(nèi)水是煤的結(jié)合水，以吸附態(tài)或化合態(tài)形式存在于煤中，煤的內(nèi)水高同樣會(huì)增加運(yùn)輸費(fèi)用，但更重要的是內(nèi)水是影響成漿性能的關(guān)鍵因素，內(nèi)水越高成漿性能越差，制備的煤漿濃度越低，對(duì)氣化時(shí)的有效氣體含量、氧氣消耗和高負(fù)荷運(yùn)行不利。揮發(fā)分及固定碳煤化程度增加，則可揮發(fā)物減少，固定碳增加。固定碳與可揮發(fā)物之比稱為燃料比，當(dāng)煤化程度增加時(shí)，它也顯著增加，因而成為顯示煤炭分類及特性的一個(gè)參數(shù)。煤中的揮發(fā)分高有利于煤的氣化和碳轉(zhuǎn)化率的提高，但是揮發(fā)分太高的煤種容易自燃，給儲(chǔ)煤帶來一定麻煩。煤的灰分及灰熔點(diǎn)灰分灰分雖然不直接參加氣化反應(yīng)，但卻要消耗煤在氧化反應(yīng)中所產(chǎn)生的反應(yīng)熱，用于灰分的升溫、熔化及轉(zhuǎn)化?；曳趾新试礁?，煤的總發(fā)熱量就越低，漿化特性也較差?；曳趾康脑龈?，不僅會(huì)增加廢渣的外運(yùn)量，而且會(huì)增加渣對(duì)耐火磚的侵蝕和磨損，還會(huì)使運(yùn)行黑水中固含量增高，加重黑水對(duì)管道、閥門、設(shè)備的腐蝕，也容易造成結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，因此應(yīng)盡量選用低灰分的煤種，以保證氣化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性?；胰埸c(diǎn)煤灰的熔融性習(xí)慣上用4個(gè)溫度來衡量，即煤灰的初始變性溫度、軟化溫度、半球溫度、流動(dòng)溫度。煤的灰熔點(diǎn)一般是指流動(dòng)溫度，它的高低與灰的化學(xué)組成密切相關(guān)?；以硿靥匦曰以硿靥匦允侵溉廴诨以酿ざ扰c溫度的關(guān)系。熔融灰渣的黏度是熔渣的物理特性，一旦煤種確定，它只與實(shí)際操作溫度有關(guān)。熔渣在氣化爐內(nèi)主要受自身的重力作用向下流動(dòng)，同時(shí)流動(dòng)的氣流也向其施加一部分作用力。煤種不同，灰渣粘溫特性差異很大。T↑灰渣粘度↓流動(dòng)性↑，但若粘度太低，爐磚損壞快T↓灰渣粘度↑流動(dòng)性↓容易堵塞渣口T=煤灰熔點(diǎn)+30~50℃灰渣流動(dòng)最佳粘度15~40Pa·s助溶劑助溶劑是做什么的？什么情況需要用到助溶劑？助溶劑的種類及用量要根據(jù)煤種的特性確定，一般選用氧化鈣或氧化鐵作為助溶劑。加入助溶劑后氣化溫度的降低將使單位產(chǎn)氣量和冷煤氣效率提高、氧耗明顯降低，但同時(shí)也會(huì)使碳轉(zhuǎn)化率稍有降低，排渣量加大，過量加入石灰石還會(huì)使系統(tǒng)結(jié)垢加劇助溶劑的加入能有效地改變?nèi)墼牡V物組成、降低灰熔點(diǎn)和黏度，但加入量過大也會(huì)適得其反。發(fā)熱量發(fā)熱量及熱值，是煤的主要性能指標(biāo)之一，其值與煤的可燃組分有關(guān)。熱值越高，每千克煤產(chǎn)有效氣量就越大；要產(chǎn)相同數(shù)量的有效氣煤耗量就

。越低煤的有機(jī)質(zhì)含量C、H、O、N、S煤氣化希望C和H含量越高越好，其他元素含量越低越好2、煤漿的性質(zhì)及濃度煤漿濃度是指水煤漿中固體的含量，%。德士古氣化法獨(dú)特的一個(gè)極重要的工藝參數(shù)。因?yàn)樗簼{的濃度及成漿性能，對(duì)氣化率、煤氣質(zhì)量、原料消耗、煤漿的輸送及霧化等有很大的影響。對(duì)于煤漿的輸送來說，因?yàn)槊簼{泵的啟動(dòng)對(duì)煤漿的臨界黏度有一定要求，一般水煤漿黏度控制在1Pa·s左右。選擇輸送煤漿的管徑以煤漿的流變性能為重要依據(jù)。圖1-15：煤漿濃度~粘度精磨粗磨未加添加劑添加劑未加添加劑添加劑添加劑成分？作用效果？?jī)煞N添加劑？煤漿濃度~氣化效率如果水煤漿濃度過低，則H2O↑，由于水分蒸發(fā)和被加熱，吸熱↑，氣化爐T↓，使氣化效率和煤氣中（CO+H2）↓圖1-16：煤漿濃度~氣化效率煤漿濃度↑氣化效率↑煤粒度越細(xì)，煤漿濃度↑，碳轉(zhuǎn)化率&氣化效率↑；但煤漿粘度↑，加料困難不同煤種都有最佳粒度和濃度水煤漿濃度選擇的原則：保證不沉淀、流動(dòng)性能好、粘度小的條件下，盡可能提高水煤漿濃度煤漿濃度~干煤氣組成煤漿濃度↑，CO↑，H2不變，CO2↓綜合以上各因素，添加劑為木質(zhì)素磺酸鈉時(shí)，煤漿濃度60%~65%3、氧煤比氧碳比是指氣化過程中氧耗量與煤中碳消耗量的比值。（氣化1kg干煤所用氧氣的體積，標(biāo)態(tài)）單位：m3/kg干煤氧煤比對(duì)碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率、煤氣中CO2含量、產(chǎn)氣率有影響。圖1-18：氧煤比~碳轉(zhuǎn)化率圖1-19：氧煤比~冷煤氣效率氧煤比↑冷煤氣效率先↑后↓氧煤比↑碳轉(zhuǎn)化率↑圖1-20：氧煤比~產(chǎn)氣率圖1-21：氧煤比~氣化溫度圖1-22：氧煤比~比煤耗比煤耗=單位時(shí)間內(nèi)消耗的干煤量/單位時(shí)間生產(chǎn)（CO+H2）量，單位kg/km3(標(biāo)態(tài))氧煤比↑產(chǎn)氣率先↑后↓氧煤比↑氣化溫度↑氧煤比↑比煤耗先↓后↑氧煤比與什么有關(guān)？它與煤的性質(zhì)、煤漿濃度、煤漿粒度分布有關(guān)，理論上氧碳比1.0合適。顯然，氧碳比愈高氧消耗量就愈大，這將影響經(jīng)濟(jì)指標(biāo)氧煤比值一般在0.68～0.71之間。4. 氣化壓力

在煤氣化的一次反應(yīng)中，所有反應(yīng)均為增大體積的反應(yīng)，故增加壓力，不利于反應(yīng)進(jìn)行。但工業(yè)普遍采用加壓操作，原因：壓力高，反應(yīng)物濃度增加（單位體積物質(zhì)量增加），反應(yīng)速率快，生成氣中CH4↓，氣化效率↑采用加壓氣化、噴嘴霧化效果好，有利于CH4↓&碳轉(zhuǎn)化率↑加壓氣化，氣體體積↓，氣化爐容積不變時(shí)氣化爐生產(chǎn)強(qiáng)度↑。氣化爐的生產(chǎn)能力與是成正比的。加壓氣化，生產(chǎn)出的煤氣壓力高，大大減小壓縮煤氣時(shí)的動(dòng)力消耗。節(jié)約下游工藝單元合成氣或H2壓縮機(jī)功耗。加壓氣化，雖然氣化爐反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，對(duì)平衡不利，但對(duì)逆變換反應(yīng)無影響升高壓力，有利于提高氣化爐的單爐生產(chǎn)能力，一般在10MPa以下。爐內(nèi)氣化壓力高低的確定還取決于產(chǎn)品煤氣的用途。選擇壓力范圍：2.7~8.5MPa。例如生產(chǎn)合成氨一般為8.5～10MPa；如用合成甲醇則為6～7MPa為適宜，這樣后面的工序不需再增壓。5.氣化溫度氣化溫度和氣化壓力對(duì)于氣化過程的影響是很顯著的。

為了提高氣化溫度和氣化效率，縮短反應(yīng)時(shí)間，與其他氣流床氣化方法一樣，德士古爐的氣化溫度比較高，并且采取液態(tài)排渣。

操作溫度必須大于煤的灰熔點(diǎn)，但是同時(shí)又須考慮爐壁耐火材料的耐高溫性和使用壽命，因此，一般在1350～1500℃之間。當(dāng)灰熔點(diǎn)高于1500℃時(shí)，就要添加助溶劑，使其灰熔點(diǎn)降低到1500℃以下。6.氣化時(shí)間

固體的氣化速率要比油氣化慢得多，因此，煤氣化所需時(shí)間比油氣化長(zhǎng)，一般為油氣化的1.5～2倍。煤漿在德士古爐內(nèi)的氣化時(shí)間一般為3～10s之間，它取決于煤的顆粒度、活性以及氣化溫度和壓力。四、工藝流程水煤漿加壓氣化過程分為：水煤漿制備、水煤漿氣化和灰處理。（一）水煤漿制備工藝流程

水煤漿制備

水煤漿氣化

灰處理水煤漿制備工藝掛圖1、NaOH和石灰是？2、添加劑？水煤漿氣化掛圖1、水煤漿氣化工藝流程按廢熱回收方式可分為？激冷流程：高溫水煤氣在激冷室與大量冷卻水直接接觸，水煤氣被急速冷卻，并除去大部分煤渣，同時(shí)水迅速蒸發(fā)進(jìn)入氣相，煤氣中水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)。對(duì)于要求將CO全→H2的合成氨廠，適宜激冷流程，這樣在激冷室可得到變換所需H2O廢熱鍋爐流程：高溫水煤氣進(jìn)入廢熱鍋爐，高溫工藝氣被冷卻，同時(shí)得到高壓蒸汽適宜煤氣中CO和H2比值不用調(diào)整或略加調(diào)整的生產(chǎn)廠，例如發(fā)電或生產(chǎn)某些化工產(chǎn)品2、文丘里洗滌器作用文丘里洗滌器主要由噴管、噴頭、喉管、擴(kuò)散器等組成，其作用是充分潤(rùn)濕合成氣中夾帶的塵粒，以便在洗滌塔中被除去。3、洗滌塔的作用提供水浴和足夠的氣液分離空間，利用四塊塔板的氣液相傳質(zhì)作用，使合成氣中的固體顆粒分離出來，起到洗氣的作用，同時(shí)可以進(jìn)一步降低合成氣溫度，保證合成氣中的水氣比能滿足后工序的生產(chǎn)要求。4、水煤漿氣化激冷流程圖轉(zhuǎn)畫為流程框圖灰處理工藝流程1、灰處理的任務(wù)？將氣化過程送來的灰渣和黑水進(jìn)行分離，回收的工藝水循環(huán)使用，灰渣及細(xì)灰作為廢料，送出工段。2、閃蒸罐是做什么的？高、低壓閃蒸的作用是降低黑水溫度、濃縮黑水中含固量、解析少量酸性氣體及回收熱量。真空閃蒸的主要作用是進(jìn)一步降低黑水溫度、進(jìn)一步濃縮黑水中含固量及解析酸性氣體。3、分散劑？避免灰水在下油管線及換熱器中沉積出固體4、沉降分離原理及作用？（1）原理：顆粒在沉降槽中的沉降大致可分為兩階段。在加料口以下一段距離內(nèi)，顆粒濃度很低，顆粒大致作自由沉降。在沉降槽下部，顆粒濃度逐漸增大，顆粒在沉降槽攪拌器的作用下作干擾沉降，沉降速度很慢，在沉降槽中加入絮凝劑以加速沉降。沉降槽清液產(chǎn)率取決于沉降槽的直徑。（2）作用：主要是用于從黑水中分離出較干凈的灰水和含固量高的灰漿。5、絮凝劑是做什么的？加快固體粒子在沉降池中的重力沉降速度五、主要設(shè)備1、氣化爐水煤漿加壓氣化爐是此項(xiàng)技術(shù)的核心設(shè)備。其上部是燃燒室，為一中空內(nèi)襯耐火材料的立式圓筒形結(jié)構(gòu)；下部根據(jù)不同需要，可為激冷室或?yàn)檩椛鋸U熱鍋爐結(jié)構(gòu)。激冷型德士古氣化爐燃燒室和激冷室外殼是連成一體的。頂部燒嘴口：供設(shè)置工藝燒嘴用燃燒室：中空?qǐng)A形筒體帶拱形頂部和錐形下部的反應(yīng)空間激冷室急冷水入口：噴出的水沿下降管流下，形成一下降水膜，這層水膜可避免由燃燒室來的高溫氣體中夾帶的熔融渣粒附著在下降管壁上激冷室內(nèi)保持相當(dāng)高的液位。夾帶著大量熔融渣粒的高溫氣體通過下降管直接與水溶液接觸，氣體得到冷卻，并為水汽所飽和。渣水出口：熔融渣粒淬冷成?；?，從氣體中分離出來，被收集在激冷室下部，由鎖斗定期排出。出氣口：氣體中夾帶的渣粒約有95%從鎖斗排出氣化爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：反應(yīng)區(qū)實(shí)為一區(qū)間，無任何機(jī)械部分。由于反應(yīng)溫度甚高，爐內(nèi)設(shè)有耐火襯里。為了調(diào)節(jié)控制反應(yīng)物料的配比，在燃燒室的中下部設(shè)有測(cè)量爐內(nèi)溫度用的高溫?zé)犭娕?支。為了及時(shí)掌握爐內(nèi)襯里的損壞情況，在爐殼外表面裝設(shè)表面測(cè)溫系統(tǒng)。激冷室外殼內(nèi)壁采用堆焊高級(jí)不銹鋼的辦法來解決腐蝕問題。氣化爐氣化效果的好壞取決于燃燒室形狀及其與工藝燒嘴結(jié)構(gòu)之間的匹配。而氣化爐的壽命則與爐內(nèi)襯耐火材料材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形式的選擇有關(guān)。2、工藝燒嘴（噴嘴）工藝燒嘴和氣化爐同屬水煤漿加壓氣化裝置的核心設(shè)備，二者的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸屬于專利。工藝燒嘴的功能和要求工藝燒嘴的主要功能是借高速氧氣流的功能將水煤漿霧化并充分混合，在爐內(nèi)形成一股有一定長(zhǎng)度黑區(qū)的穩(wěn)定火焰，為氣化創(chuàng)造條件。工藝燒嘴的設(shè)計(jì)要求有以下幾個(gè)方面：燒嘴接受的物料量是由工藝條件決定的，這是燒嘴設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。采用的氣流霧化形式是由水煤漿性質(zhì)決定的。霧化了的水煤漿與氧氣混合的好壞，直接影響氣化效果。由于反應(yīng)在有限的爐內(nèi)空間進(jìn)行，因此爐子結(jié)構(gòu)尺寸要與燒嘴的霧化角和火焰長(zhǎng)度相匹配，以達(dá)到有限爐子空間的充分和有效的利用。工藝燒嘴的壽命在正常運(yùn)行期間，燒嘴頭部煤漿通道出口處的磨損是不可避免的。當(dāng)氧煤漿通道因磨損而變寬以后，工藝指標(biāo)變差，就必須更換新的工藝燒嘴，這個(gè)運(yùn)行周期就是工藝燒嘴的連續(xù)運(yùn)行天數(shù)。無論國(guó)內(nèi)、國(guó)外，目前的運(yùn)行水平可以達(dá)到兩個(gè)月左右，但一般均45天定期檢查更換。這就是氣化爐避免不了定期停車的原因，也就是氣化爐一定要設(shè)備用爐的理由。3、煤漿設(shè)備及輸送設(shè)備在煤漿設(shè)備及輸送流程中的主要設(shè)備有稱量給料機(jī)、球磨機(jī)、煤漿泵、煤漿槽攪拌器及煤漿振動(dòng)篩等。流程的配置和設(shè)備的選型都是為了設(shè)備能泵送的合格煤漿。煤漿的規(guī)格，是由實(shí)驗(yàn)室對(duì)個(gè)別煤種進(jìn)行的制漿試驗(yàn)確定的。六、氣化系統(tǒng)的生產(chǎn)操作氣化裝置系統(tǒng)在所有設(shè)備安裝完畢，單體設(shè)備試車和運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)合格，系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車發(fā)現(xiàn)的問題已解決后，方可進(jìn)行化工試車——原始開車。（一）原始開車（1）原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作首先制定試車方案，并按期要求逐條逐步地進(jìn)行核檢查，執(zhí)行人和檢查人要分開，責(zé)任到人。多次訓(xùn)練，拆除預(yù)熱燒嘴、安裝預(yù)熱燒嘴的工作，以便達(dá)到半小時(shí)內(nèi)完成更換燒嘴工作要求。原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作1、對(duì)照PID圖，系統(tǒng)的全面檢查工藝管線是否合乎要求。2、設(shè)備、管道內(nèi)的清洗和吹除結(jié)束，系統(tǒng)地氣密性試驗(yàn)合格。3、氧氣管線的吹除和清洗工作合格后充N2保持微正壓。4、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備潤(rùn)滑油系統(tǒng)及油位檢查正常，并盤車靈活。5、電氣保護(hù)及絕緣檢查合格，根據(jù)要求送電備用。6、氣化爐頭所有的給料閥、吹掃閥，必須按要求進(jìn)行泄露檢查，規(guī)定雙向密封的閥門要進(jìn)行兩個(gè)方向的檢驗(yàn)。原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作7、儀表和控制系統(tǒng)的檢查。調(diào)節(jié)閥的行程，運(yùn)行方向及故障位置是否合理正確；利用組態(tài)模擬工藝信號(hào)檢查控制系統(tǒng)，特別是連鎖系統(tǒng)的控制儀表，都必須模擬試驗(yàn)。8、氣化爐安全系統(tǒng)和閥門必須每次開車前在DCS控制屏上檢查一遍并做一次試驗(yàn)運(yùn)行。9、所有壓力聯(lián)鎖閥應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)并調(diào)整壓力。10、檢驗(yàn)和校正氣化爐表面溫度傳感系統(tǒng)。11、檢驗(yàn)和校正氣化裝置的氣體分析儀。12、水、電、氣、汽及原料煤等公用設(shè)施都已完成，并能供應(yīng)正常。原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作

13、檢查界區(qū)內(nèi)所有工藝閥門均關(guān)閉。凡是臨時(shí)盲板均已拆除，操作盲板也已就位。

14、再次對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)做清理工作，特別是易燃易爆物品不得留在現(xiàn)場(chǎng)。

15、用于開車的通訊器材、工具、消防和氣防器材已準(zhǔn)備就緒。

16、接收各物料至各使用單元最后一道閥前，并調(diào)整壓力、溫度等指標(biāo)到符合界區(qū)各系統(tǒng)的要求。

17、試運(yùn)行磨煤機(jī)及制漿系統(tǒng)，制得合格水煤漿。原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作

18、煤漿槽有合格煤漿后，試運(yùn)行高壓煤漿泵并利用液位變化校正煤漿流量計(jì)。

19、試運(yùn)行激冷水系統(tǒng)，檢驗(yàn)備用激冷水泵的自啟動(dòng)及輔助激冷水閥的動(dòng)作。

20、試運(yùn)行其它的自啟動(dòng)系統(tǒng)。如：高壓灰水泵、冷凝液泵等。

21、試運(yùn)行鎖斗，充分檢查鎖斗的邏輯控制系統(tǒng)。原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作

22、燒嘴冷卻水系統(tǒng)檢查并用軟管連接后試車，檢查內(nèi)容如下：

⑴供水流量、壓力

⑵備用水泵切換供水功能

⑶消防水泵的自啟動(dòng)供水試驗(yàn)

⑷事故水槽貯水與供水試驗(yàn)

⑸出軟、硬管供水切換情況原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作

23、全面檢查氣化爐安全系統(tǒng)

⑴必須分別檢查開車、停車的每一個(gè)功能，以確保其正常。

⑵檢驗(yàn)停車啟動(dòng)器

⑶測(cè)定每一個(gè)與氣化爐安全系統(tǒng)有關(guān)的閥門動(dòng)作時(shí)間

⑷驗(yàn)證只有燒嘴冷卻水系統(tǒng)故障停車觸發(fā)器造成氣化系統(tǒng)停車時(shí)，燒嘴冷卻水進(jìn)、出口閥關(guān)閉

⑸驗(yàn)證鎖斗的事故閥關(guān)閉是由于激冷室液位低低觸發(fā)器造成的。原始開車前的檢查準(zhǔn)備工作

24、清理、檢查工藝燒嘴，并記錄所有尺寸，建立檔案。

25、利用模擬態(tài)做火炬的點(diǎn)火試驗(yàn)。（2）氣化爐的烘爐氣化爐烘爐=氣化爐預(yù)熱升溫氣化爐的燃燒室內(nèi)襯耐火材料，筑爐后新的耐火材料應(yīng)根據(jù)耐火材料制造廠家說明，必須在筑爐后14天內(nèi)進(jìn)行大約一周時(shí)間的自然干燥養(yǎng)護(hù)，然后安裝好預(yù)熱燒嘴，通入柴油與壓縮空氣燃燒進(jìn)行烘爐，具體步驟如下：氣化爐的烘爐1、開輔助激冷水泵向激冷環(huán)供循環(huán)水，冷卻激冷環(huán)、下降管。激冷水流量必須不小于正常流量的50%。2、打開氣化爐水封槽的手動(dòng)閥并導(dǎo)通盲板，當(dāng)水封槽充滿水后溢流到渣溝。水封槽水封高度可用擋板調(diào)節(jié)，以維持激冷室液位處于下降管和上升管下口之間，不得超過下降管下口，否則造成水封影響抽引器正常工作發(fā)生回火。3、當(dāng)清水池水位上升至正常，應(yīng)啟動(dòng)沖洗水泵及灰水冷卻器，將水送到污水處理工序，激冷環(huán)的冷卻水就這樣循環(huán)起來。4、若V1205不能滿足排放要求，可同時(shí)打開開工管線去真空閃蒸罐的閥門。5、預(yù)熱水循環(huán)路線。6、洗滌塔氣體出口所有閥門及人孔必須關(guān)閉，以防氣體倒流。7、打開抽引器的進(jìn)口閥，倒通其后盲板，緩慢打開抽引器的低壓蒸汽閥，抽引器開始工作并調(diào)節(jié)抽引程度。8、點(diǎn)燃預(yù)熱燒嘴，烘爐開始并連續(xù)進(jìn)行，需要的柴油量和壓縮空氣量要及時(shí)調(diào)節(jié)，以滿足下述烘爐進(jìn)度表。對(duì)于爐內(nèi)耐火磚已經(jīng)過烘烤的氣化爐開車，我們稱為正常開車，它可根據(jù)耐火材料制造商推薦的額定速率約50℃/hr，一直升到1400℃，并在1400℃恒溫最少4小時(shí)后開車。9、當(dāng)氣化爐溫度升到開車溫度后需待2—3天才能化工投料，可繼續(xù)維持這一溫度。若開車還要延長(zhǎng)一段時(shí)間再進(jìn)行，應(yīng)停止加熱讓其緩慢降溫。氣化爐膛溫度250℃以上時(shí)，必須保持激冷水循環(huán)。10、烘爐后的氣化爐，應(yīng)避免水汽進(jìn)入氣化爐。正常開車原始開車前的準(zhǔn)備工作已完成，氣化爐爐膛溫度已達(dá)到開車溫度，即可進(jìn)行正常開車。1、煤漿、氧氣、氮?dú)獯祾咴跓炫缘氖謩?dòng)切斷閥是關(guān)閉的；去火炬的煤氣壓力控制閥處于手動(dòng)位置并關(guān)閉，去變換的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥也是關(guān)閉的，盲板導(dǎo)通。2、建立洗滌塔液位及黑水循環(huán)系統(tǒng)打開輔助激冷水泵到洗滌塔的雙道球閥向底部送水，至正常后，啟動(dòng)建立水泵向激冷環(huán)和文丘里洗滌器供水。通過激冷室液位控制閥向真空閃蒸罐排水，同時(shí)關(guān)閉去水封槽切斷閥，并加好盲板，這樣，激冷室黑水循環(huán)起來了。3、向各水冷器加循環(huán)冷卻水，包括燒嘴冷卻水冷卻器，鎖斗沖洗水冷卻器，真空閃蒸罐頂冷凝器，高壓閃蒸冷凝器，廢水冷凝器，使循環(huán)水泵循環(huán)起來，開車后視回水溫度及時(shí)調(diào)節(jié)各循環(huán)水流量。正常開車4、啟動(dòng)鎖斗循環(huán)系統(tǒng)5、啟動(dòng)冷凝液泵向洗滌塔供水啟動(dòng)急冷水泵向激冷室供水，調(diào)好液位將系統(tǒng)熱水加入沉淀池和灰水槽，啟動(dòng)灰水泵，向洗滌塔給料槽供水，然后啟動(dòng)洗滌塔給料槽向洗滌塔供水，建立灰水循環(huán)。

6、開燒嘴冷卻水系統(tǒng)，通過軟管與準(zhǔn)備使用的工藝燒嘴相連，使燒嘴冷卻水循環(huán)起來。7、更換好工藝燒嘴正常開車8、啟動(dòng)閃蒸系統(tǒng)在黑水進(jìn)入高壓閃蒸罐前須置換閃蒸系統(tǒng)并導(dǎo)通黑水路線，做好接收黑水的準(zhǔn)備。⑴高壓閃蒸系統(tǒng)置換。置換方法：利用高壓閃蒸罐底部的低壓氮?dú)庀蚋唛W系統(tǒng)充壓，用壓力調(diào)節(jié)閥放空泄壓，在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)充壓、泄壓來置換閃蒸管線。⑵啟動(dòng)真空閃蒸系統(tǒng)利用真空閃蒸罐沖洗液位計(jì)的脫鹽水建立液位至20%后，打開高壓閃蒸罐的低壓氮?dú)怆p閥，中控打開，對(duì)真空閃蒸罐及管線反復(fù)憋壓，泄壓置換，置換。置換后，按單體操作規(guī)程啟動(dòng)真空泵，用前導(dǎo)淋控制壓力為-0.05MPa。正常開車9、在氣化爐投料前，必須點(diǎn)燃火炬長(zhǎng)明燈，做好接收放空氣的準(zhǔn)備。10、建立煤漿循環(huán)。11、投料前，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)檢查、確認(rèn)下列閥門狀態(tài)正確無誤12、接收氧氣。確認(rèn)空分操作正常，氧氣純度合格，聯(lián)系總調(diào)度，氣化準(zhǔn)備接收氧氣。13、投料前中