单段式煤气炉冷站工艺流程

来源:煤气炉厂家    发布时间:2019-01-18 16:39 阅读

选择净化工艺:
单段式煤气发生炉生产的煤气,温度较高、粉尘焦油等杂质含量较大,一般需要经过一系列的煤气冷却净化工序才能符合生产应用要求。煤气净化冷却工艺不同,耗 电设备的功耗也有区别,合理选择煤气站煤气净化冷却工艺,有利于降低煤气站的动力电耗。由表1可以看出热煤气站的电力消耗明显低于冷煤气站,在条件允许的 前提下,选择热粗煤气为燃料,有利于节约煤气站的电耗,发生炉煤气的应用领域较为广泛,单段式煤气发生炉厂家,但由于加工产品的热工设备、系统的自动化程度、煤气输送距离以及企业产品的要求不同,对煤气输送压力和净化程度要求也不尽相同。例如建筑陶瓷行业的辊道窑、高岭土煅烧行业的回转煅烧窑、自动化控制程度要求较高的燃气 锅炉等对煤气洁净度和煤气输送压力要求较高,通常选择洁净的冷煤气为燃料;而建筑陶瓷及高岭土煅烧行业的喷雾干燥塔,玻璃行业的玻璃熔窑等对煤气净化程度 相应要求较低,一般可以选择热粗煤气为燃料。
对于相同炉型的冷煤气站,不同的净化冷却工艺,其动力电的消耗量同样存在较大差距。以两段炉冷煤气站为例,根据下段煤气净化冷却系统设备配置的不 同,两段炉冷煤气站可分为水冷净化工艺和环保节能工艺,其工艺流程如图1、图2、图3所示。风冷净化工艺中发生炉下段煤气的初级冷却,是在旋风除尘器及风 冷器中,通过外界空气与高温煤气的间接换热实现的;环保节能工艺的主要工艺特点体现在通过余热锅炉对煤气进行初级降温冷却,充分利用下段高温煤气的显热生 产煤气站生产用水蒸气;水冷净化工艺煤气站中发生炉下段煤气的初级冷却,是在激冷器中,通过水与煤气的直接接触,进行顺流及逆流换热来实现的。
水冷净化工艺煤气在激冷器冷却过程中,部分直接冷却 水被高温煤气(450-550℃)汽化为水蒸汽,单段式煤气发生炉供应商,这部分水蒸气在煤气间接终冷器中随煤气温度的降低,再次冷凝为含酚废水,这部分水蒸气的存在增加了间接终 冷器的冷却负荷,间接终冷器的冷却水需求量明显多于风冷净化工艺和环保节能工艺,冷却水泵的电力消耗约为风冷净化工艺和环保节能工艺的2倍,以Φ3.2m 两段炉冷煤气站为例,单段式煤气发生炉定做,水冷净化工艺的间接终冷器配套冷却水泵功率为30KW,保证煤气同等终冷效果的前提下,环保节能型和风冷型净化工艺的间接终冷器配套 冷却水泵功率仅为15KW。
 
 


净化工艺:
发生炉煤气站的煤气净化和冷却工艺,需要根据燃气用户的实际要求量体裁衣,不能脱离实际而生搬硬套工艺方案。有些燃气用户对煤气的洁净度和输送压力 要求介于冷煤气和热煤气之间,这就需要合理简化煤气净化工艺,在节省设备投资的同时,电力消耗、设备维护等运行成本也能够得到有效节控。
介绍了一种干馏炉半冷煤气站的工艺,工艺流程如图4,其煤气 温度约为80℃左右,就煤气洁净度、煤气热值、焦油回收、资源的节约利用、设备的操作维护等方面,干馏炉半冷煤气站都优于一段炉热煤气站和两段炉除焦热煤 气站,而且克服了一段炉热煤气站和两段炉除焦热煤气站煤气加压困难的问题,煤气可以远距离加压输送;与冷煤气站相比煤气含焦油量和含水量相对较大,干馏炉 半冷煤气站适合于对煤气洁净度要求不高,但煤气输送距离较远的场合,其电力消耗远低于一段炉、两段炉或干馏炉冷煤气站,以Φ3.2m炉型(一台套)煤气站 为例,干馏炉半冷煤气站的动力电消耗仅为冷煤气站的1/2。
就煤气饱和水对燃烧过程的影响程度与终冷增压的电力消耗,综 合计算了将煤气站煤气出站温度控制在35℃、45℃、55℃、65℃和100℃时的五个终冷增压工艺方案的相关数据,指出经过初级冷却的煤气,其温度降至 80-100℃后,不经过进一步终冷而直接增压输送的工艺,是电耗低、环境效益好的方案。假如煤气不需要脱硫(煤气湿法脱硫工艺要求煤气温度为 35-45℃),冷煤气站煤气净化冷却工艺中可以考虑省略间接终冷器,煤气不经过终冷程序直接由煤气增压机加压输送至用户,如此便可节省为间接终冷器配套 的冷却水泵和冷却塔的电耗。但当采取无终冷直接增压的工艺方案时,煤气输送过程中,其温度会降低,当煤气温度降至其临界饱和状态对应的温度以下时,便会有 冷凝水析出,所以必须在用气点前采取有效措施将析出的冷凝水捕除,以减少该冷凝水对煤气燃烧的不利影响。
 
 

设备配置的优化选型:
(1)水泵的合理选择
发生炉煤气站的水泵,一般应用于软化水供水系统、酚水供水系统、循环冷却水供水系统、焦油循环系统及湿法脱硫系统中。水泵流量及扬程参数的选取不宜 过大,一般按10余量考虑,中小规模煤气站通常选择两台(一用一备)或三台(两用一备)水泵,采用母管供水方式,大规模煤气站通常以分组形式,采用两组 以上水泵分别向相应组别的发生炉供水(焦油),每组系统采用母管供水方式。
(2)空气鼓风机和煤气增压机的合理选择
煤气发生炉在气化过程中所需的空气气化剂由空气鼓风机供给,发生炉煤气站生产的合格煤气一般需要经过煤气增压机增压后输送至用气点,需要根据所需空 气量、炉底鼓风压力和空气管道布置情况选择空气鼓风机型号和台数,根据煤气输送量和用气点压力要求以及厂区煤气管道布置情况选择煤气增压机的型号和台数。
选用风机时,首先根据所需要风机的风量、全压这两个基本参数,通过风机的有因次性能表确定风机的型号和机号,力求使风机的额定流量和额定压力,尽量 接近工艺要求的流量和压力,从而使风机运行时使用工况点接近风机特性的高效区。在选择空气鼓风机和煤气增压机台数时,应尽量避免采用风机并联或串联的工作 模式,当不可避免时,应选择同型号、同性能的风机联合工作。
煤气站空气鼓风机和煤气增压机的配置必须结合用气点对煤气需求量变化要求,如果煤气站分期建设,应在一期建设选型时,适当将空气鼓风机和煤气增压机加大,即考虑到二期风机并网时的风机并联系数。
 
节电技术的应用:
(1) 电机变频技术的应用
风机、水泵在启动时,电流会比额定电流高5-6倍,不但会影响风机、水泵的使用寿命而且消耗较多的电量。但在实际使用过程中,水泵电机有时要 以较低或者较高的速度运行,使用变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的,而且能给设备提供过流、过压、过载 等保护功能,降低设备的故障率,提高设备的自动化程度,采用变频调速节电装置可解决大量的电能浪费。
(2) 照明节电技术的应用
煤气站的照明包括各操作控制间和室外净化区的照明,对其采取有效的节控措施有助于节约煤气站系统的整体耗电。LED灯利用给半导体芯片施加电压使之发光,其安全性高,节能效果显著,并且具有较长的使用寿命,煤气站室内外的照明可采取LED灯照明的节电方式,万昳设计的智能照明控制系统,可根据室内有人无人和自然光照强度情况,在确保灯具正常工作的条件下,给灯具输出佳照明功率,从而达到节省电能的目的,该系统节电率可达20-40。
(3)结论
对发生炉煤气站进行系统设计规划时,须要在满足用户基本应用要求的前提下,通过合理选择净化冷却工艺,优化设备选型,应用有效的节电技术等措施,尽可能节约和控制系统电耗,降低运行费用,如此,即有利于提高企业的经济效益,又有助于实现我国的减排目标。
 
气化过程的程序:
(1)灰渣层: 煤燃烧后产生灰渣,形成灰渣层,它在发生炉的下部,覆盖在炉篦子之上。其主要作用为:a保护炉和风帽,使它们不被氧化层的高温烧坏;b预热气化剂,气化剂从炉底进入后,首先经过灰渣层进行热交换,使灰渣层温度降低,气化剂温度升高。一般气化剂能预热达span>左右。 c灰渣层还起了布风作用,使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。(2)氧化层: 也称为燃烧层(火层)。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳,并放出大量的热量。它是气化过程中的主要区域之一,其主要反应是: C+O2Cspan>大卡氧化层的高度一般为所有燃料块度的3-4倍,一般为span>毫米。气化层的温度一般要小于煤的灰熔点,控制在1200左右。 
(3)还原层: 在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领,所以在还原层中,二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名,称为还原层,其主要反应为: CO+Cspan>大卡 H2O+CHspan>大卡 2H2O+CCspan>大卡 由于还原层位于氧化层之上,从上升的气体中得到大量热量,因此还原层有较高的温度约span>,这就为需要吸收热量的还原反应提供了条件。而严格地讲,还原层还有、第二之分,下部温度较高的
地方称还原层,温度达span>,其厚度为span>毫米左右;第二层为span>之间,其厚度为还原层1.5倍,约在450毫米左右。 
(4)干馏层: 干馏层位于还原层的上部,由还原层上升的气体随着热量的被消耗,其温度逐渐下降,故干馏层温度约在span>之间,煤在这个温度下,历经低温干馏的过程,煤中挥发份发生裂解,产生甲烷、烯烃及焦油等物质,它们受热成为汽态,即生成煤气并通过上面干燥层而逸出,成为煤气的组成部分。干馏层的高度随燃料中挥发份含量及煤气炉操作情况而变化,一般>100毫米。
(5)干燥层: 干燥层位于干馏层上面,也即是燃料的面层,上升的热煤气与刚入炉的燃料在这层相遇,进行热交换,燃料中的水分受热蒸发。一般认为干燥温度在室温--150之间,这一层的高度也随各种不同的操作情况而异,没有相对稳定之层高。
(6)空层: 空层即燃料层上部,炉体内的自由区,其主要作用是汇集煤气。也有的同志认为:煤气在空层停留瞬间,在炉内温度较高时还有一些副反应发生,如:CO分解、放出一些炭黑: 2COCO2+C 以及2H2O+COCO2+H2 从上面六层简单叙述,我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的,既有气化反应,也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中,分层也不是很严格的,相邻两层往往是相互交错的,各层的温度也是逐步过渡的,很难具体划分,各层中气体成份的变化就更加复杂了,即使在专门的研究中,看法也是分歧的。 煤气炉的结构: 对于固定床煤气炉有多种结构型式,按不同部
位分述如下: 1加煤装置:间歇式加煤罩;双料钟;振动给煤机;拨齿加煤机。 2炉体结构:带压力全水套;半水套;无水套(耐火材料炉衬);常压全水套。 3炉篦:宝塔型;型钢焊接型。 4灰盘传动结 构:拨齿型;蜗轮蜗杆型。

技术参数:

 

型号
Type

CG1Q1.0-1

CG1Q1.5-1

CG1Q2.0-1

CG1Q2.4-1

CG1Q2.6-1

CG1Q3.0-1

CG1Q3.2-1

炉膛内径(mm)
I.D.Of chamber

1000

1500

2000

2400

2600

3000

3200

炉膛截面积(m2)
Chamber cross-secti 
on area

0.785

1.77

3.14

4.52

5.31

7.07

8.04

水套受热面积(m2)
Heat perception area 
of water jacket

6.84

10.37

17.84

24.66

31.32

36.33

38.75

适用煤种
Applicable coal

不粘接或弱粘接无烟煤、烟煤或焦炭。煤质应符合GB-9143要求
Non-caking or weak-caking anthracite,bituminous coal,coke

灰层高度(mm)Ash layer

p>

p>

p>

p>

p>

p>

p>

煤的粒度(mm)
Coal size

13~25、25~50、50~100

耗煤量(kg/h)
Coal consumption

150~240

350~550

600~900

900~1400

1000~1500

1500~2200

1700~2600

气化剂
Gasifying agent

空气+水蒸汽  Air+Steam

空气消耗量
(m3/kg)煤(coal)
Air consumption

2.2-2.8

2.2-2.8

2.2-2.8

2.2-2.8

2.2-2.8

2.2-2.8

2.2-2.8

蒸汽消耗量
(m3/kg)煤(coal)
Steam consumption

0.3~0.5

0.3~0.5

0.3~0.5

0.3~0.5

0.3~0.5

0.3~0.5

0.3~0.5

煤气产量(Nm3/h)
Gas output

450~700

980~1600

1750~2800

2500~4000

3000~4800

4000~6500

4600~7400

煤气热值(KJ/m3)
Net heating #118alue

5020~6060

5020~6060

5020~6060

5020~6060

5020~6060

5020~6060

5020~6060

煤气出口压力(Pa)
Gas pressure

<0.95

<0.98

<0.98

<0.98

<1.5

<1.5

<1.5

煤气出口温度()
Gas temperature

400~550

400~550

400~550

400~550

400~550

400~550

400~550

大炉底鼓风压力(KPa)
Max.blast pressure

2.0

2.45

3.5

3.5

4.5

6.0

6.0

饱和空气温度()
Saturated temperature

50~65

50~65

50~65

50~65

50~65

50~65

50~65

探火孔汽封压力(Pa)
steam seal pressure 
of poking hole

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

水套蒸汽产量(kg/h)
Steam products

45~120

250~300

300

450

500

550

550

水套蒸汽压力(Pa)
lnner steam pressure

0.294

0.294

0.294

0.294

0.294

0.294

0.294

加煤方式
Feeding coal pressure

钟罩加煤、机械加煤
Bell charging,mechanical charging

灰盘大转速(r/h)
Ash tray speed

2.87

2.76

2.23

2

1.7

1.7

1.7

灰盘传动电机功率(kw)
Ash tray speed

3

3

4

4

4

11*2

11*2

煤斗提升电机功率(kw)
Coal bucket lifting power

1.1

1.1

1.1

2.2

2.2

3

3

 

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