两段式煤气发生炉用途和性能doc

  两段式煤气发生炉用途和性能 我公司生产的两段式煤气发生炉是*-利用煤炭，以空气、水蒸汽为气化剂生产煤气的设备，该类型煤气发生炉是在吸收发达国家先进的技术的基础上研制而成的，同时我公司又根据不同的行业要求对其进行了大量的改进和专业化设计。现我公司生产的两段式煤气发生炉已广泛的应用于陶瓷、冶金、机械、玻璃、化工、建材等行业，并部分出口到国外。 我公司生产的两段式煤气发生炉采用机械加煤，配备了煤斗提升机，速度快，简单易操作，液压控制加煤阀加煤方式加煤可以很好地阻断在加煤过程中炉体内煤气的外溢。利用灰盘的旋转自动湿法除渣。炉篦和灰盘的转动采取了液压传动，运行可靠，安装和维修方便。炉体水套和汽包等压力要求严格的部件，出厂前均已进行了严密的检测和打压试验，并具有国家管理部门颁发的质量检验证明书与标牌，确定保证产品使用安全，质量放心可靠。 用两段式煤气发生炉生产煤气作为工业窑炉的燃料，具有热效率高，无烟、无尘、无水污染等优点。我公司生产的两段式煤气发生炉热效率高，具有仪表监控系统，是国家环保等部门大力推广使用的一种节能环保型的生产煤气设备。 两段式冷净煤气发生炉主要设备介绍 两段式冷净煤气发生炉最重要的包含两大部分：即产生煤气的煤气发生炉系统和煤气冷却净化系统： 煤气发生炉系统包括：加煤装置、炉体部分、炉底部分（炉珊和除灰装置、灰盘驱动装置和气化剂通入装置）。 1、加煤装置： 加煤装置由煤提升装置、煤仓和液压加煤阀组成。此机构的作用是将经过筛选合格的块煤先装入煤斗中，再由电动提升装置将煤提升至煤仓顶部的加煤口，将煤加入煤仓。然后通过加煤阀将煤加入炉膛，同时保证炉膛中的煤气不外泄。 2、炉体部分: 炉体包括：炉顶、干馏段、常压水夹套、压力水夹套和压力气包、炉裙。 炉顶:发生炉顶部上与加煤阀相连下与干馏段焊接在一起，其四周设有约1000L的预热水箱。 干馏段:干馏段由筒体、绝热层、耐火砖和中心管组成。发生炉内高温反应区与炉壁间衬有一层耐火砖和50mm厚的绝热保温层，避免了反应热量散失和反应物对炉壁产生的腐蚀，而且附带地解决了材料的热胀冷缩问题。周围耐火砖中有三十六条对称的圆形通道，在通道上部装有六个底部气流调节器，以便保证煤气流量均衡。 常压水夹套:上部常压水夹套留有足够的蒸汽贮存空间,提供气化剂所需要的自产蒸汽。夹套外侧附有玻璃液位计,夹套采用定时补水,具体水位视玻璃液位计标志而定。 压力水夹套和压力气包：下段炉体设有带压水夹套，可以冷却炉壳和产生294Kpa的蒸汽，供气化和探火孔汽封使用，它的中间就是炉膛，产生煤气的整个化学反应过程就是在整个炉膛中进行；下段炉体上还设有人孔、手孔、蒸汽引出口、进水口、排污口等，炉体用锅炉钢板焊成，炉体产生的蒸汽通过蒸汽引出管送入气包，再在气包中进行水气分离并将蒸汽通入各个用气设备。 炉裙：炉体下部有裙板，裙板下缘伸入灰盘中水面下约700mm，形成水封，出灰刀固定在裙板上，这样即能使灰盘自由转动，平稳出灰，又能保证煤气不外泄。 3、炉底部分: 发生炉底部有炉栅、炉栅支座、灰盆、灰梨、支撑环、棘轮、水封及底部通气室组成。灰梨固定在炉体下部外侧，炉栅、炉栅支座、灰盆及底部棘轮结为一体由液压驱动，与灰梨配合把炉体中汽化后剩余灰渣排除炉外。灰盆与炉体之间靠水封实现气密。 炉栅： 炉栅是由耐热磨铸铁制成的铸件，它被螺栓依次紧固在炉栅支座上。 灰渣排除： 汽化后剩余的灰渣积存在灰盆中，依靠灰盆的转动与灰梨配合把它由水封中驱除，流入溜灰槽，最后由操作人员运送到灰渣堆存处。 炉栅驱动： 炉栅借助两个位置对称的液压油缸拉动棘轮，两个液压油缸对称的紧固在棘轮两边灰盆支承上，每次驱动一个齿轮间距。 气化剂的产生和底部气化室： 工艺鼓风机把空气送入混合器形成气化剂，汽化剂的温度采用“自动/手动”控制方式，汽化剂通过底部通气室进入炉内，通气室和转动部分的衔接密封靠两级水封完成。 煤气冷却净化系统：包括旋风除尘器、废热锅炉、风冷器、间冷器、静电除焦油器、捕滴器。 1、旋风除尘器： 带有灰尘的高温底部煤气通过旋风除尘器后，大部分灰尘被清除。当含尘的煤气进入旋风除尘器后，在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触便失去惯性力而靠入口速度的动力和向下的重力沿壁面下落进入排灰管，由操作工定期排出。旋风除尘器的阻力降为90～120pa，除尘效率：80-90%。 2、废热锅炉（酚水蒸发器）： 它是一台单程列管式换热器、利用高温煤气的余热通过热交换而产生蒸汽。煤气走管程内部，软化水（酚水）走管程外部进行热交换。当下段热煤气通过换热器时，管壳外部的软化水（酚水）将被加热而产生蒸汽，然后进入集汽包储存（或直接通入炉底气室），按需要再将此蒸汽输送到煤气站的各个用气部位进行利用，来保证煤气站正常稳定的生产煤气，如果贵单位安装了内部废热锅炉就不用再建锅炉房了，仅此一项贵单位既可节省费用60多万元。换热器入口煤气温度500℃左右，出口温度200℃左右。 3、风冷器： 管束式强制风冷器是用来冷却经旋风除尘后的底部煤气，可使400℃的高温煤气冷却至120℃左右。它是一组垂直悬挂的列管，依靠空气的流通将煤气冷却。下部配有锁灰斗自然放灰，冷却效果好，无灰尘存在。｛有的煤气站没有风冷器管网面采用（急冷器）水冷却洗涤煤气，这样会产生很多废水，受环保限制一般不采用，并且会使进入燃烧设备内的冷凝水增多，对产品质量有一定的不良影响｝。 4、间冷器： 洗涤冷却器实质上是有壳体和管束组成的交换间冷器。 顶部煤气和底部煤气进入该设备后混合穿过管束向下直接进行洗涤冷却，这样，经过直接和间接冷却之后的混合煤气温度降低至35℃-45℃，煤气在洗涤制冷过程中会有部分酚水被冷凝析出，最后通过设备下部的溢流口流入储存池。它是一台单程列管式换热器，它以冷却水吸收煤气的热而使煤气温度下降。因为采用间接式换热，避免了煤气与水的接触，也避免了污水的存在。在间冷器中上下段煤气从110℃-120℃冷却至45℃。 5、静电除焦油器： 煤中挥发份在干馏时产生焦油。它以雾状形式随煤气离开发生炉。这些焦油用一般的水洗涤法较难除去，需采用专门的除焦油装置来捕集，电除焦油器是借助高压静电使煤气中焦油雾带电定向移动而达到脱除焦油的目的。它是一高效的除焦油设备，耗电低除焦效率高，可达99%。常见电除焦油器有管式、同心圆式和板式三种，我们义丰机械工程有限公司设计制造的电除焦油器为管式，根据工艺需要内部装有Φ250毫米管子数根。 煤气进入电除焦油器以后，经过分气隔板进入沉淀极，沉淀极是Φ250毫米的管子，其中间有一个镍铬钢丝叫电晕极。通常镍铬钢丝带负电，沉淀极接地并带正电。在两极之间供给30～60千伏的高压直流电，煤气通过沉淀极和电晕极之间，由于高压电场的作用使气体电离，使这个区域充满着正、负离子和电子。正离子为电晕极所吸收，而负离子和电子附着在焦油和灰尘等悬浮物上，使它们带负电。 按照电场中同性相斥，异性相吸的原因，带负电的焦油和灰尘就向正极沉淀移动，与管壁接触而失去电荷积聚于沉淀极管上，在自重作用下落到电除焦油器下部通过阀门排出，煤气亦从上部出气口导出。 为了能够更好的保证焦油的流动性，外面包有保温层保温，在罐体底部有蒸汽加热管。 进入电除焦油器的煤气温度一般控制在85℃～120℃，此时除焦油效率较高。如果温度高，气体电离将增加，电极间易击穿，呈雾析出水份，使除焦油效率降低。 电除焦油器工作电压，各类型号略有不同。一般管式可达30～60千伏，同心圆的为40～50千伏，这和它们板极间距有关。 为了引入直流电和电晕极，电除焦油器顶部设有悬挂电极的绝缘子。为保护绝缘子的安全运行，避免因气温影响造成结露损坏电场，特将绝缘子设置在绝缘子箱内，外边包以蒸汽夹套，使绝缘子外部温度比煤气温度高，使煤气中的水份无法凝结到绝缘子的表面，保证运行安全。为了能够更好的保证电除焦油器运行安全，不允许其中煤气在负压状态下运行。 煤气炉工艺简述 备好的合格块煤（20～60mm）通过提煤装置贮存在主车间顶层贮煤仓中，通过加煤阀喂入发生炉内，煤在发生炉中的气化过程中，经历了两个不同的阶段。煤气发生炉上层为“干馏段”，下层为“气化段”。气化所用的工艺空气有鼓风机供给，蒸汽有发生炉夹套自身产生，空气和蒸汽在混合器中形成“汽化剂”。“汽化剂”通过底部通气室，被鼓入发生炉炉栅底部，在穿过炉栅后与燃料床及脱除挥发份的燃料接触并进行反应。 在干馏段，进行燃料的低温干馏及入炉煤的预热，生成的顶部煤气温度控制在120℃左右，在气化段煤气（60%左右）通过侧壁通道和中心管后被抽出炉外，气化剩余炉渣则通过灰盆、灰梨等断续的驱除炉外。 本系统中最重要的运行参数是空气和蒸汽与碳反应的有关数据，空气和蒸汽的质量比是通过对“汽化剂”的饱和温度调节来自动控制的，它有效的控制了燃烧层温度，以保证燃料正常气化而不会形成熔块。汽化剂饱和温度随煤质变化而变化，燃烧床温度的辅助控制是通过拨火和改变炉栅转速来完成的，检查燃烧层燃烧情况的方法是：用探火棒，通过探火孔插入燃料床，2-3分钟后，拨出探火棒，测量一下炉栅上层和火层厚度，通过探火棒被烧的程度，便大概估计出燃烧层的温度及其它状况。 发生炉形成两股独立的气流，即顶部煤气和底部煤气，由于这两股煤气性质不同，其净化工序亦不同。顶部煤气流经电除焦油器，在这里90%以上的焦油从煤气中析出。 底部煤气首先流经旋风除尘器，除去煤中的粉尘（废热锅炉式可进入换热器进行热交换而产生蒸汽），然后，流经强制风冷器，冷却到120℃左右。此后，两股煤气流经间冷器，混合后进一步洗涤冷却至35～40℃，洗涤冷却后的混合煤气流经电捕轻油器，在这里除去煤气中剩余粉尘和清油类。 由电捕轻油器流出的冷净化煤气其压力维持在2Kpa左右，再经过煤气增压风机增压到5～15Kpa后送入脱硫塔进行脱硫，脱硫后的冷净化煤气再经捕滴器除去饱和水分后直接送到用户。 基本化学反应： 发生炉煤气是通过水蒸气和空气混合形成汽化剂后流经炽热的固定燃烧床生成的。空气中所含的氧气和蒸汽与燃料中的碳反应，生成了C0、CO2、H2、CH4、C2H4、N2等成份的发生炉煤气。 与空气混合的蒸汽提高了热效率，并降低了燃料床的温度，从而控制了熔块的形成。蒸汽与碳反应是吸热反应： C + H2O CO + H2 当氧和碳反应时就放出热量，燃料床的温度取决与汽化剂的饱和温度，燃料的粒度，类型及发生炉的炉型。 2C+O2 CO 燃料床的温度是头等重要的，因为对与给定的燃料和炉型，它决定着发生炉煤气的成份，在温度高的情况下，可生成大量的可燃性气体。因此，重要的是即保持燃料床高温而又不会形成熔块。形成熔块的温度取决于燃料的渣熔特性，在氧气充足的情况下，还会出现另外两种反应： 2CO + O2 2CO2和 C+O2 CO2 CO2产生并不一定意味着任何碳燃烧都能使煤气的热值降低： CO + H2O CO2 + H2 这里一些蒸气还与CO反应,由于每体积CO转化为CO2时,同时生成了相同体H2,因此,不会有热量损失。在还原层其温度不高于1200℃时,还会出现下面的快速反应: CO2+C+2CO+ H2+C H2 + CO 当煤气通过还原带时,可燃气体含量上升,而CO2和水蒸气含量下降。通过还原带后,一些煤气被抽出,流经底部旋风出尘器和强制风冷器,这股煤气称为“底部煤气”其温度约500℃左右。 在干馏段,喂入发生炉的燃料,依次燥,预热和炭化,生成蒸汽,焦油雾和煤气一块从顶部离开发生炉,这一部分煤气称“顶部煤气”其温度保持120℃左右。 两段式冷煤气站工艺流程图： 水蒸气空气 水蒸气 空气 块煤干馏段（上段）煤气炉下段 块煤 干馏段（上段） 煤气炉下段 灰渣 灰渣 上段煤气下段煤气 上段煤气 下段煤气 风冷器旋风除尘器电捕焦油器 风冷器 旋风除尘器 电捕焦油器 间冷器 间冷器 电捕轻油器加压风机煤焦油 电捕轻油器 加压风机 煤焦油 用气设备捕滴器脱硫塔 用气设备 捕滴器 脱硫塔 一、两段式煤气站工艺及设备简介 两段式煤气发生炉是针对单段式煤气发生炉而言的。过去传统的单段式煤气发生炉效率较低，煤焦油在高温下裂解为沥青质焦油，与煤气中的飞灰混杂在一起，容易沉淀在管壁上堵塞管道，因而这种传 统的单段炉只适用于输送距离较短，对燃料要求不高的窑炉及工业炉。此种传统的煤气炉生产的煤气中的焦油已经高温裂解，无法用电捕器清除，因而对于使用冷净化煤气的用户，其工艺一定要采用大量水来洗涤净化煤气，其洗涤水因用量大并含有对周围的空气的污染问题。 两段式煤气发生炉自上而下由干馏段和气化段组成，首先煤从炉顶煤仓经两组下煤阀进入炉体，煤在干馏段经过充分的干燥和长时间的低温干馏，逐渐形成半焦，进入气化段，炽热的半焦在气化段与炉底鼓入的气化剂充分反应，经过炉内还原层、氧化层而形成灰渣，由炉栅驱动从灰盆自动排出。煤在低温干馏的过程中，以挥发份析出为主生成的煤气称为干馏煤气，组成两段炉的顶部煤气，约占总煤气量的40%，其热值较高（7400KJ/NM3），温度较低（120℃），并含有大量的焦油。这种焦油为低温干馏产物，其流动性较好，可采用静电除尘器捕集起来，作为化工原料和燃料。在气化段，炽热的半焦和汽化剂经过还原、氧化等一系列化学反应生成的煤气，称为气化煤气，组成两段炉的底部煤气，约占总煤气量的60%，其热值相比来说较低（6000KJ/NM3），温度较高（450℃），因煤在干馏段低温干馏时间充足，进入气化段的煤已变成半焦，因此生成的气化煤气不含焦油，又因距炉栅灰层较近，所以含有少量飞灰。底部煤气就可经旋风除尘器及风冷器等设备来处理，这样对于使用冷净化煤气的用户，便可不采用水洗法就能使用上冷净化煤气，从而避免了大量酚水无法处理的缺陷。 国内的两段炉是在单段炉的基础上又加上一段干馏段，由于没有经过严格测验，其干馏段各参数及结构不尽合理，这样煤的干馏就不会充分，致使气化段煤气含有焦油，此部分焦油已经高温裂解，也已无法处理，只好采用水洗处理，洗涤水也含有大量沥青焦油，因而没办法避免单段炉冷净化煤气工艺的环境污染缺陷。我公司生产的两段炉系英国FWH公司在几十年的实验基础上设计出来，并经工业性应用后多次改进定型的一种成熟炉型，其显著特点如下： 1、底部煤气由36个耐火通道提取，并有6个底部煤气调节阀来调节整个炉膛面的燃烧平衡。 2、底部煤气另设一路中心管提取，其作用为： eq \o\ac(○,1)与周边36个耐火通道共同组成干馏加热空间，形成内、外两层环形辐射热源。 eq \o\ac(○,2)与周边36个耐火通道共同组成炉膛面燃烧平衡系统，避免了国内两段炉燃烧中心黑洞问题，能很方便的调节炉膛燃烧情况。 3、采用高灰盆水封，高气化压力运行，发生炉气化程度高，产气量大。 4、炉栅驱动除灰及下煤采取了液压系统，通过PC机实现自动控制。 5、水夹套为常压结构，也可为能承受压力的容器结构（省去蒸汽锅炉，常规使用的寿命长。 综上所述，由淄博义丰机械工程有限公司生产的两段炉具有最优的干馏段与气化段比例及良好的干馏结构，其干馏段所产生的煤气只含焦油不含灰尘，气化煤气只含少许灰尘不含焦油，为完全解决煤气站酚水污染及挥发酚对大气的污染问题奠定了坚实的基础。 二、两段炉冷净化煤气站工艺 煤 煤 电捕轻油器间式冷却器电捕焦油器两段 电捕轻油器 间式冷却器 电捕焦油器 两段 煤气炉 蒸汽 蒸汽 风冷器旋风除尘器 风冷器 旋风除尘器 煤气增压风机捕滴器用户鼓风 煤气增压风机 捕滴器 用户 鼓风 在整个冷净化工艺中，对底部煤气的自理采用旋风除尘器、风冷器来进行，改变了我国两段炉常用的双竖管、洗涤塔用水冷却工艺，即节约了生产用水，又消除了因使用传统工艺带来的酚水量太大的弊端，从而彻底杜绝了国内传统的两段炉对环境的污染问题。 顶部煤气中的大量焦油采用37管电捕器捕集，因其流动性能好，可直接输送到焦油池储存。 混合煤气采用油洗冷却器冷净，此设备的特点是，煤气中的冷却不与水非间接接触，而是管板式间接冷却，再通过煤气自身冷凝下来的饱和水（含酚）循环使用洗涤煤气，使煤气站酚水减至最少量，此少量酚水为正增长，它的输送储存皆密闭进行。 在整个工艺中，对焦油的捕集采用二级电捕，以确保冷净煤气中焦油的含量在50mg/m3以下。顶部煤气用37管电捕焦，煤气在其中最大流速为0.6m/s，低于《发生炉煤气站设计规范》（GB50195-94）中的0.8m/s的要求。混合后煤气用72管电捕轻，煤气在其中最大流速为0.65m/s，低于《发生炉煤气站设计规范》（GB50195-94）中的0.8m/s的要求。 本工艺自动化程度高，对于重要的参数如上段煤气温度、气化剂温度、煤气站负荷实行自动调节，运行安全，便于操作，是一种比较先进的煤炭制气工艺。 三、平面布置及工艺参数 （一）平面布置 根据《发生炉煤气站设计规范》工艺布置要求，煤气发生炉宜采用单排布置，结合本项目现场情况，初步布置如附图所示。 （二）占地 煤气站设备占地面积500m2×2 （三）两段炉主要工艺参数 1、煤质要求 eq \o\ac(○,1)粒度：30~80mm eq \o\ac(○,2)不粘结或弱粘结性烟煤 eq \o\ac(○,3)热值：6700kcai/kg eq \o\ac(○,4)煤灰熔点ST2：1250℃ eq \o\ac(○,5)机械强度：60% eq \o\ac(○,6)罗加指数（R.I）：20% eq \o\ac(○,7)耐热性：60% eq \o\ac(○,8)灰分：20% eq \o\ac(○,9)挥发份：15% eq \o\ac(○,10)自由线胀系数（F.S.I）：2 2、煤气炉工艺参数 eq \o\ac(○,1)煤气炉最大产气量：7500NM3/h eq \o\ac(○,2)最大煤耗：2650Kg/h eq \o\ac(○,3)气化强度：330Kg/m2 eq \o\ac(○,4)煤气低热值：6060kj/NM3 eq \o\ac(○,5)顶部煤气温度：120℃ 压力：4.6KPa eq \o\ac(○,6)底部煤气温度：350℃~550℃压力：4.3KPa eq \o\ac(○,7)冷净煤气输出温度：40℃ eq \o\ac(○,7)冷净煤气输出温度：40℃ eq \o\ac(○,8)冷净煤气中焦油含量：50g/Nm340~60Kg/t煤（因煤质而异） eq \o\ac(○,9)冷净煤气中水分含量：40g/Nm3 eq \o\ac(○,10)焦油产量：40~60Kg/t煤（因煤质而异） eq \o\ac(○,11)灰渣含量：15% eq \o\ac(○,12)炉底最大鼓风压力：7Kpa eq \o\ac(○,13)鼓风量：200NM3/h eq \o\ac(○,14)蒸汽最大耗量：1740Kg/h 3、公用设施： eq \o\ac(○,1)外来蒸汽：2.5Kg/cm2用量：1000Kg/h eq \o\ac(○,2)炉耗水：1.8t/h eq \o\ac(○,3)工艺用水：压力4Kg/cm2用量：500Kg/h（用于水封间断加水，清洗卫生用，非连续用量） eq \o\ac(○,4)软化水：2000Kg/h eq \o\ac(○,5)冷却循环水：压力4Kg/cm2用量：60m3/h （四）开机功率： 1、炉底鼓风机：45KW 2、煤气加压风机：90KW 3、液压站：7.5KW 4、循环水泵：15KW 5、洗涤水泵：5.5KW 6、照明：7.5KW 7、焦油泵：5.5KW 8、酚水泵：5.5KW （五）、人员配置（三班工作制） 1、站长：1人 2、技术员：1人 3、维修工：1人 4、带班长：1人×３ 5、仪表工：1人×３ 6、探火操作工：3人×３ 7、化验操作工：1人×３ 8、上煤、出渣：3人×３

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