φ36m×1两段式煤气炉冷净煤气站工程工艺设计的具体方案说明 定稿doc

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  φ3.6m×1两段式煤气炉冷净煤气站工程 工艺设计的具体方案说明 淄博中升机械有限公司 1、概述 1.1项目名称、建筑设计企业、制造厂家 项目名称：?3.6两段式煤气发生炉冷净煤气站 建筑设计企业： 制造厂家： 1.2设计标准 1.2.1《建设项目环境保护管理条例》。 1.2.2《中华人民共和国大气污染防治法》2004.4.29《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996《工业生产窑炉大气污染物排放标准》GB9078-1996 1.2.5《发生炉煤气站设计规范》GB50195-94。 1.2.6《工业公司煤气安全规程》GB6222-86。 1.3设计原则 1.3.1 严格按照煤气站设计规范，尤其是对易燃易爆区域划分及设备选型标准要求组织设计。 1.3.2 选用技术上的含金量高、技术成熟的可靠设备及工艺，确保操作便捷，建设周期短，能长时间安全稳定运行。 1.3.3 结合当地自然条件，认真贯彻“五化”（工厂布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、设备技术国产化）的设计原则。 2.工艺技术方案 2.1工艺方案设计基础资料 为保证发生炉煤气的质量发展要求，并满足两段炉煤制气的工艺需要，适合的煤种有不粘煤、弱粘结性烟煤、长焰煤、年老的褐煤。可供选择使用的煤种有山西大同煤、陕西神木、内蒙东胜煤等。 2.1.1 煤气炉用煤质量指标 粒度 20～40；25～50；30～60mm 最大粒度与最小粒度之比 ≤2 块煤限下率（% ） ≤10 含矸率（%） ≤2 干基挥发分Vd（%） ≥20 干基灰分Ad（%） ≤18 干基全硫分Std（%） ≤2 灰熔融性软化温度ST（℃） ＞1250 耐热性TS+6（%） ＞60 抗碎强度（＞25mm）（%） ＞60 胶质层厚度 ＜12mm 罗加指数R.I ≤20 自由线胀系数F.S.I ≤2 2.1.2 煤气发生炉主要气化指标 气化强度 200～300kg/m2.h 干煤气化率 3.1～3.5Nm3/kg 低发热值 6060～6480kJ/Nm3 灰渣含碳率 ＜15％ 蒸气耗率 0.3～0.5kg/kg煤 空气耗率 2.2～3.2Nm3/kg煤 2.2工艺流程设计 2.2.1工程范围 本工程设计包括上煤，煤气发生炉，煤气冷却、净化，焦油、轻油、循环水系统，软化水输水系统，煤气加压，炉底鼓风，站内管路，低压配电、自控仪表及相应的辅助设施。 2.2.3 煤气生产工艺流程 工艺流程简图如下： 工艺流程简述 两段式煤气发生炉制气属于空气鼓风连续制气方式：炉体水夹套和余热锅炉自产的低压蒸汽和鼓风空气混合组成的饱和气作为气化剂，（饱和温度一般控制在55～65℃之间）。经过干式止回阀从煤气炉底部风管经过炉栅进入气化炉内，在气化段内与逆向加入的原料煤所形成的热半焦发生气化反应生成热煤气。其中有近75%的热煤气经过中心钢管及环型炉墙内的通道导出，形成底部煤气；其余约25%左右的热煤气直接对干馏段中的烟煤加热、干燥、干馏，与干馏煤气混合形成顶部煤气。 (1)顶部煤气的产生 入炉的烟煤被气化段产生的热煤气加热首先失去内外水分（90～150℃），继而逐渐馏（150～550℃）脱出挥发分，挥发分成份为焦油、烷烃类气体、酚及H2、CO2、CO、H2O混合物，其中，焦油、轻焦油随顶煤气进入后续净化被脱除，而烷烃类及H2、CO2、CO类做为干馏煤气和气化段产生的部分发生炉煤气混合成为顶煤气。因为干馏气具有较高热值，因而，属于混合气的顶煤气热值一般可达到1650～1750大卡/Nm3，干馏产生的酚在净化冷却设备内逐渐被煤气中凝结的水溶解而形成酚水，酚类物属杂酚，以对苯二甲酚居多，酚水的浓度一般不超过5%，属有害有毒物质，需处理。 (2)顶煤气净化冷却处理过程 顶煤气净化处理过程为经旋风除油器除去大颗粒灰尘,进Ⅰ级电捕焦油器，其工作时候的温度为90～150℃之间，脱除重质焦油（一般热值可达9000大卡/kg以上），其产量因煤种不同而不定，一般为原煤总量的2～3.5%，是优质化工原料或燃料。经初步脱焦油后的顶煤气接着进入间冷器，在间冷器内煤气被冷却至35～45℃左右，产生含有轻油的酚水混合物。其中，轻油因比重轻于酚水而可被分层分离开。被间接冷却后的顶煤气再进入二级电捕焦油器，煤气中的轻焦油雾滴及灰尘被极化，汇集到极管管壁，自流至轻油罐，轻焦油的组份相当于重柴油。 (3)底煤气的产生 原料煤在干馏段被底部煤气干馏后，形成半焦进入气化段。半焦的挥发份一般为3～5%。半焦因脱去煤中的活性组份，气化活性比烟煤有所降低，其气化强度一般可达200～280Kg／㎡.h，二段式气化炉气化火层的温度一般为1000～1300℃之间。半焦与蒸汽或空气混合气发生以下反应： C+O2=CO2+408840千焦/千摩尔 C+1/2O2=CO+123217千焦/千摩尔 CO2+C=CO-162405千焦/千摩尔 C+ H2O =CO+ H2-118821千焦/千摩尔 C+ 2H2O =CO2+ 2H2-75237千焦/千摩尔 底部煤气为完全气化煤气，几乎不含焦油。但含少量灰尘，其热值一般为1200～1300大卡/Nm3。根据气化原理，炉温高火层厚，煤气热值也提高，反之亦然。 (4)底煤气的净化处理过程 底煤气净化处理采用先被离心除尘，除尘后的温度大约在450～550℃；继而进入余热锅炉被回收煤气显热，煤气温度降至180～220℃左右；再进入风冷器被冷却，温度降至65～80℃；进入间冷器，被循环冷却水间接冷却至35～45℃。与顶部煤气混合进入二级电捕轻油器，再一次脱油、除尘到低压总管的冷净煤气经加压机加压,后经过煤气管道进入窑炉供用户使用。 2.2.4 主要工艺特点 （1） 采用两段式煤气发生炉生产煤气，气化效率高、热效率高、生产运行成本较低、自动化程度高、劳动强度低、操作环境良好。煤气杂质含量少、发热值高而且产气量稳定。 （2） 下段煤气出口设旋风除尘器和余热换热器，使下段煤气先经除尘后再进余热换热器，煤气温度降到220℃左右，使煤气显热得到了充分回收利用，同时又副产0.24KPa的蒸汽,蒸汽可作为煤气炉探火汽封用或电捕焦油器绝缘子箱保温及焦油管道伴热用。 （3）采用风冷间冷工艺，对煤气进行降温处理，避免了煤气与水非间接接触产生的大量洗涤污水。 2.2.5主要节能措施 （1）充分的利用下段煤气余热，设置余热换热器产生蒸汽，既回收了能量，又节省冷却水。 （2）采用了新型密封锁气性好的自动加煤装置，减少了煤气的泄漏量。 （3）对耗电量大的空气鼓风机、煤气加压机，增设了变频调节器，降低电力消耗。 （4）采用高效保温材料，减少热量损失，提高热利用率。 （5）电气设计选用了节能型变压器，电机采用Y型系列。 2.3主要设备选型 2.3.1 两段式煤气发生炉（见附图） φ3.6m两段煤气发生炉主要技术特性及基本信息参数 序号 名 称 单位 参 数 备 注 1 炉膛内径 mm 3600 2 炉膛断面积 m2 10.17 3 水套受热面积 m2 30.5 4 适用煤种 不粘结或弱粘结烟煤、长烟煤 5 燃料粒度 20～40；25～50；30～60 6 耗煤量 Kg/h 2250～3300 7 气化剂 空气+水蒸汽 8 空气消耗量 m3/kg煤 2.2～2.5 9 蒸气消耗量 kg/kg煤 0.3～0.5 10 煤气产量 Nm3/h 8000～11000 11 煤气热值 混合 kJ/Nm3 6060～6270 上段 kJ/Nm3 7110～7350 下段 kJ/Nm3 5225～5434 12 煤气出口压力 上段 kPa 3.0～3.5 下段 kPa 3.5～4.5 13 煤气出口温度 上段 ℃ 80～120 下段 ℃ 450～550 14 最大炉底鼓风压力 kPa 8.0 15 饱合空气温度 ℃ 50～65 16 探火孔气封压力 MPa 0.15 17 水套蒸汽产量 Kg/h 700 18 水套蒸汽压力 MPa 0.09/0.24 具有以下特点： （1）加煤机为液压双滚筒双路加煤装置，滚筒与壳体之间采用干油泵注入黄油密封，密封效果好，从而避免了由煤气泄漏而导致的不安全及浪费现象。双路交替加煤，使加煤装置更加可靠，避免了因一路加煤装置出现故障，而导致停炉、停产等现象出现。 （2）煤气炉采用耐热不锈钢中心管导流下段煤气，结构相对比较简单，耐高温，不挂渣，常规使用的寿命长，维修更换方便。 （3）煤气炉体水套采用全水套结构，自产饱和蒸汽，可完全满足煤气炉自身的用气要求，不需外来蒸汽，使生产所带来的成本降低。 （4）煤气炉采用湿式锥形灰盘，液压两侧出灰装置。偏心炉篦排灰有着非常强的破渣作用，避免了因破渣出灰不好而引起的煤气炉的不正常现象。 （5）煤气炉炉篦采用耐热、耐磨材料制造，且进风口切向布置，改进后的炉篦使炉内布风更加均匀合理，产量提高，操作运行更稳定。 （6）使用蜗轮蜗杆驱动灰盘，使灰盘的传动更加平稳、可靠。 2.3.2一级电捕焦油器 本设计单台煤气炉对应配有一台C-45电捕焦油器，基本功能是除去上段煤气中的重质焦油。其主要技术指标见下表。 C-45型电捕焦油器技术指标 序号 名 称 单位 指标 备注 1 设备外壳直径 mm φ2716 2 设备总高度 mm 9600 3 处理煤气量 Nm3/h 4500～5500 4 净化效率 ％ ≥95 5 煤气工作时候的温度 ℃ 80～120 6 沉淀极数量 根 45 7 沉淀极内径 mm φ250 8 有效截面积 m2 2.2 9 工作电压 kV 45～60 10 高压电源 72kV/150mA 2.3.3 旋风除尘器 本设计单台煤气炉对应配旋风除尘器一台，其基本功能是对下段煤气进行除尘。其主要技术指标如下表： 旋风除尘器主要技术指标 序号 名 称 单位 指标 备注 1 设备外壳直径 mm φ2000 2 设备总高度 mm 6500 3 处理煤气量 Nm3/h 5000～7000 4 除尘效率 ％ 60～70 5 煤气工作温度 ℃ 450～550 2.3.4余热换热器 本设计配余热换热器一台，其工作原理：500℃左右的煤气进入余热换热器，煤气显热与余热换热器管内的水进行热交换，使煤气温度降到230℃。换热器产生的蒸汽可供探火时封探火孔用，也可供电捕焦油器和电捕轻油器绝缘子干燥保温用，还可作为气化工艺的气化剂以及需保温管路的伴热蒸汽。换热器按能承受压力的容器设计制造，其主要技术指标如下表： 余热换热器主要技术指标 序号 名 称 单位 指标 备注 1 设备外壳直径 mm φ1400 2 设备总高度 mm 8000 3 处理煤气量 Nm3/h 4000～5600 4 蒸汽压力 KPa 0.09 5 煤气进口温度 ℃ 450～550 6 煤气出口温度 ℃ 200～230 2.3.5风冷器 本设计配风冷器一台，其功能是将从余热换热器出来的下段煤气（200～230℃）通过风冷器管被空气冷却，冷却后温度为110～150℃左右。其主要技术指标见下表。 风冷器主要技术指标 序号 名 称 单位 指标 备注 1 设备长×宽×高 mm 4200×1800×8982 40管 2 设备总高度 mm 8982 3 处理煤气量 Nm3/h 5500～7000 5 煤气进口温度 ℃ 200～230 6 煤气出口温度 ℃ 110～150 煤气工作所承受的压力 KPa 2.4～3.5 2.3.6洗涤间接冷却器 本设计配间接冷却器一台，基本功能是对经电捕焦油器净化后的上段煤气和经旋风除尘器、余热换热器、风冷器处理过的下段煤气进一步冷却降温。由于煤气通过管程冷却水通过壳程属间接冷却，避免了水与煤气非间接接触，不产生污水，利于环境保护。其主要技术指标见下表。 间接冷却器主要技术指标 序号 名 称 单位 指标 备注 1 设备外壳直径 mm φ2120 2 设备总高度 mm 9600 3 处理煤气量 Nm3/h 8000～12000 4 煤气流速 m/s 3～4 5 煤气 温度 上段进口 ℃ 105 下段进口 ℃ 120 混合出口 ℃ 45 6 冷却水 温度 进口 ℃ 30～35 出口 ℃ 40～45 7 冷却水用量 T/h 40 8 管间水压力 kgf 2.0～3.0 2.3.7 二级电捕焦油器 本设计配一台C-97型电捕焦油器，其基本功能是对混合后的上下段煤气进行二次除尘及轻油，其主要技术指标如下： C-97型电捕焦油器技术指标 序号 名 称 单位 指标 备注 1 设备外壳直径 mm φ3600 2 设备总高度 mm 9600 3 处理煤气量 Nm3/h 8500～12000 4 除油效率 ％ ≥95 5 煤气工作温度 ℃ 40～50 6 沉淀极数量 根 97 7 沉淀极内径 mm φ250 8 有效截面积 m2 4.76 9 工作电压 kV 45～60 10 高压电源 72kV/200mA 2.3.8空气鼓风机与煤气增压系统 根据煤气产量,鼓风机的选行为9-19 7.1D-4，风压11596Pa,开一备一。 根据煤气产量,加压风机选行为MJG12-1100 D5，全压P=21719pa，开一备一。 2.4煤气站用电 本煤气站装机容量一览表 序号 名 称 数量 装机容量 常开上限功率 备注 1 软化水泵5.5KW 2台 11 5.5 开1备1 2 循环水泵18.5KW 2台 37 18.5 开1备1 3 洗涤水泵7.5KW 2台 15 7.5 开1备1 4 鼓风机55KW 2台 110 55 开1备1 5 加压风机110KW 2台 220 110 开1备1 6 C-45电捕焦油器 1台 7.2 4.32 6 C-97电捕焦油器 1台 14.4 8.64 7 电动葫芦4KW 1台 4 4 8 液压系统 11KW 2台 22 11 开1备1 9 干油泵0.55KW 2台 1.1 1.1 10 仪表电源 1项 2 2 11 站内照明 1项 5 5 合计 448.7KW 232.56KW 2.5电控仪表技术方案 2.5.1概述 根据站区的布置及装置操作特点，同时考虑到管理以及最大限度的减少现场人员及现场操作，进行工厂的操作、工艺参数的监视及控制、生产能力的调整、报警监视以及工厂的管理等；顺序控制管理系统、联锁及紧急停车系统采用可编程序逻辑控制器(PLC)来实现；为了确认和保证工厂的安全操作，对气化、排送装置安全保护则采用安全保护系统来实现，并设有电气联锁及紧急停车系统。 2.5.2仪表测量 测量项目名称 仪表安装的地方 单位 备注 上段煤气出口温度 中央控制盘 现场 ℃ 上段煤气出口压力 中央控制盘 现场 Pa 下段煤气出口温度 中央控制盘 ℃ 下段煤气出口压力 现场 Pa 饱和空气温度 中央控制盘 现场 ℃ 饱和空气压力 中央控制盘 现场 Pa 通道巡检温度 中央控制盘 ℃ 绝缘子箱温度 中央控制盘 ℃ 汽包水位 中央控制盘 带水位报警 煤气低压总管压力 中央控制盘 现场 Pa 带低压报警 煤气高压总管压力 中央控制盘 现场 Pa 2.5.3 自动控制： 自动控制使用可编程序控制器控制： 液压站起动后，先打开下加煤阀，缓冲煤仓中的一斗煤落入煤气中，经延时自动关闭下加煤阀，接着打开上加煤阀，煤仓的煤落入缓冲煤仓中，经延时自动关闭上加煤阀，1号煤仓和2号煤仓设有转换开关，安装于中央控制盘。 温度控制自动加煤：即当上段煤气温度高于120℃（此温度可调）自动加煤循环1次。 半自动除灰：按启动按钮自动除灰一个循环. 采用电动执行器自动调节饱和温度。 2.5.4报警 低压煤气总管压力降到300Pa时报警，降到150Pa以下时，自动停止电捕焦、电捕轻和加压风机。 汽包水位高或低时自动报警。 2.5.5工艺风机和加压风机的联锁 工艺风机起动后，才能起动加压风机。 当工艺风机停机时，应自动停止加压风机。 2.5.6现场仪表 液压站电磁阀电压为24V直流电源。 仪表选用福光白特智能仪表，PLC选用日本三凌MR40点IN，继电器选用欧姆龙（OMRON），电器元件选用正泰系列，总

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