煤气发生炉技术改造项目可行性研究报告两段连续式Word文件下载.docx

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《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81—2002；

《工业企业设计卫生标准》GBZ1—2002；

《化工企业安全卫生设计规定》HG20571—95；

《石油化工企业安全卫生设计规定》SH3047—93；

《工业企业煤气安全规程》GB6222—86

《建筑物防雷设计规范》GB50057—94（2000年修订版）

《化工总图运输设计规范》GB50103—2001

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92

《生产过程安全卫生要求总则》GB12801—91

《工业企业总平面设计规范》GB50187—93

《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87—85

《职业性接角毒物危害程度分级》GB5044—85

《化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计技术规定》（CD90A4-83）

《化工企业静电接地设计技术规范》HG/T20675—90

《工业企业采暖通风设计规定》CD70A2—86

《工业企业照明设计规范》GB50034—92

《生产性粉尘作业危害程度分级》GB5817—86

《工业企业煤气安全规程》GB6222-2005。

项目单位提供的其它相关基础资料。

1.6.2编制原则

（1）项目设计、建设执行国家规定的相关法规、规范和标准。

（2）场址选择符合土地使用性质和煤气输送的需要。

（3）节约能源，降低企业生产成本，提高环境保护。

1.6.3研究范围

依据国家有关部门政策、规程、规范，对项目建设的理由、改造规模、改造的内外部条件、专业技术方案、投资估算及经济效益等方面进行分析研究，并提出有关建议与方案，供投资主体和审批部门作投资决策参考。

2.项目概况

2.1改造地点：

项目场址选在xxx公司xx轻烧窑厂区及xx轻烧窑厂区。

2.2改造规模及内容和目标：

2.2.1改造规模及内容

（1）xxx轻烧窑厂区用地面积5089平方米，煤气站建筑面积648平方米。

xxx轻烧窑厂区用地面积6300平方米，煤气站建筑面积648平方米。

（2）xxx厂区单段式煤气发生炉，改造成1台Φ4.0m两段连续式煤气发生炉。

产生的煤气供给6个轻烧窑炉生产使用。

xxx厂区传统地炉，改造成1台Φ3.6m两段连续式煤气发生炉。

产生的煤气供给7个轻烧窑炉生产使用。

（3）改造两个厂区两段连续式煤气发生炉相配套设施。

（4）新建煤场：

xxx厂区1100平方米，xxx厂区1300平方米。

（5）新建焦油酚水池两座，每座336立方米。

2.2.2建设目标

通过对原有传统地炉和单段式煤气发生炉技术改造，实现节约能源、降低企业生产成本、提高环境保护的目标。

2.3项目提出的理由与过程

xxx耐火材料有限公司原用传统地炉和单段式煤气发生炉为轻烧窑提供煤气，单段式煤气发生炉的优点是建设投资少和建设周期短。

但缺点是煤气携灰较多，从而造成资源浪费。

另外产生的焦油质量较差，而且很容易和煤气携出的煤粉胶粘在一起，堵塞煤气管道。

输送距离短，输送阻力加大，煤气输送距离受到限制。

xxx耐火材料有限公司对原有传统地炉和单段式煤气发生炉实施技术改造，改造成两段式煤气发生炉。

两段式煤气发生炉，由于增加了一个适当高度及结构的干馏段，使煤在干馏段内被徐徐加热，进行低温干馏，所产生的焦油不会发生裂解，焦油粘度低，流动性好。

热煤气长距离输送时，不易堵塞管道。

单段式燃烧的不全，增加了企业的生产成本。

本项目改造前煤气发生炉使用优质煤，改造以后使用劣质煤即可达到热值使用标准。

该项目的实施既有利于企业节约能源，降低成本，而且对保护环境也起到了良好作用。

2.4项目投入总资金和资金筹措

（1）项目总投资1071.84万元。

（2）资金筹措：

企业自筹。

2.5主要经济技术指标

xxx轻烧窑厂xxx轻烧窑厂

（含6座窑）（含7座窑）

建筑用地面积5089平方米6300平方米

建筑占地面积952平方米1052平方米

建筑面积1248平方米1348平方米

建筑密度18.7%16.7%

容积率0.250.22

绿化率26%28%

第二章项目建设的必要性

我们国家是一个能源消耗大国，单位GDP能源成本是发达国家的十几倍。

人均能源占有量却十分有限。

随着国民经济的快速发展，我国的能源结构正面临着严峻的挑战。

原油供求矛盾已十分突出，价格脱缰上扬。

影响了耗能品的竞争力，寻求一种价格低廉，供应充足的新型环保替代能源是众多燃油企业的当务之急。

煤炭是我国的第一能源品种，储量相当丰富，每年都大量出口国外，价格与燃油比要稳定的多，国家发改委明文要求推广煤代油技术。

煤炭直接利用存在着效率低、污染重、不易传输等缺点，应用领域受到了很大制约。

煤转油和煤转气是开发煤炭用途的基本方向。

煤转油处于研发中试阶段，尚不实用，煤转气是一种十分成熟的技术，已有几十年的使用历史，被广泛应用于化工、建材、冶金等行业。

煤气发生炉是一种把煤转换成燃气的热工设备，目前市场上存在着多种形式的发生炉，但根据气化的过程原理可分为单段与双段两种结构形式。

单段炉结构比较简单，投资也比较省。

但其最大的缺点是用水直接冷却洗涤煤气，造成了严重的水体污染，同时自动化程度也比较低，越来越不适合现代化工业生产的要求，逐渐被节能环保、自动化程度高的两段炉所替代。

xxx耐火材料有限公司现有的煤气发生炉。

已属于限制类，将被淘汰。

因此，公司决定在xxx轻烧窑厂区、xxx轻烧窑厂区改建两段式煤气发生炉作为轻烧车间供应燃料。

两段式煤气发生炉是我国八十年代发展起来的一种新型的煤气生产设备。

该设备集焦化、气化于一身，所产煤气质量好、热值高。

特别适用于需高热值煤气的工业窑炉如陶瓷业的辊动窑、玻璃业的池窑以及其它加热炉等，也适合用作小型民用的城市煤气。

另外，该设备具有热效率高，煤气成本低；

煤气生产过程中因采用先进的工艺，无二次污染，能达到国家环保要求。

第三章需求分析

本项目为技术改造项目。

xxx公司原有的传统地炉和单段式煤气发生炉改造为两段式煤气发生炉，无论从节约能源角度、降低企业生产成本和保护环境方面都将取得巨大的益处。

1.节约能源：

单段式煤气发生炉操作时，空层高、料层薄，加煤、插钎和煤料热爆产生大量煤粉，被煤气携出，从而造成资源浪费。

两段式煤气发生炉的炉内反应层次分明，块煤自上而下按煤的干燥、干馏、还原、氧化不同反应区段渐序升温，不仅炉内反应工况稳定，而且反应也较完全。

而单段式煤气发生炉炉内反应层次不分明，在有限的煤层厚度内，煤的干燥、干馏、还原、氧化几乎在较短的时间内同时进行，炉况易产生波动，反应也不够完全。

原煤气发生炉使用燃料为优质煤，而改造后使用劣质煤即可达到同样效果。

2.降低企业生产成本：

而两段式煤气发生炉可提高热效率10%，煤气热值高150-200Kcal/m3。

经过实践证明，煤炭费用大幅度减少，项目改造前使用优质煤，改造后使用劣质煤，效果相同，企业生产成本大幅度降低（每吨粉节约成本130元）。

更换炉箅子由过去的30天一换改为100天以上一换。

产品产量、质量得到提升。

改造前年产轻烧镁粉10万吨，改造后年产轻烧镁粉12万吨。

劳动人数原来90—100人，改造后减少15人。

3.环境保护

两者之间都会产生污染物，单段煤气发生炉产生的焦油和煤粉尘混合后，这些产生的污染物对于环境很不好，而且不利于解决。

而两段式煤气发生炉采用顶部煤气和底部煤气分别处理煤气，顶部煤气含有80%以上的煤炭挥发份焦油和相关的杂质，底部煤气含有90%以上的灰尘，所有处理起来可以分开解决，这样就避免了单段炉从根源上就无法解决的难题。

然后再利用现在的化学工艺，分别对焦油和粉尘进行处理，这样就可以很轻松的解决环保问题。

处理后的酚水含≤0.5mg。

送到酚水锅炉，产蒸汽后送回二段炉做气化剂，达到循环利用；

脱水的焦油经过处理变成燃料油供油窑燃烧使用。

污水零排放，完全符合环保要求。

单段炉的出口煤气温度较高，通常在净化过程中煤气直接用水来洗涤，降温，产生的含酚污水量比较大，处理困难；

两段炉的净化采用间接冷却，水和煤气不直接接处，避免了对水的污染。

资料显示，很多地方已经开始禁用单段式煤气发生炉，原因是单段式煤气产生炉污染大，危险性也大。

单段煤气发生炉生产冷净煤气的工艺技术已呈现逐步淘汰趋势，将由较为先进的两段式煤气发生炉替代。

第四章生产规模与产品方案

1.生产规模确定

根据轻烧窑车间需求确定生产规模，xxx轻烧窑煤气站设计规模为1台Φ4.0m两段连续式煤气发生炉。

xxx轻烧窑煤气站设计规模为1台Φ3.6m两段连续式煤气发生炉。

2．产品方案

煤气发生炉产品：

煤气。

轻烧窑产品：

年产12万吨轻烧镁粉。

第五章场址选择

1.场址所在地区现状

1.1地区与地理位置

本项目场址选在xxx镇xxx公司xxx生产厂区及xxx生产厂区。

1.2场址土地权属及占地面积

项目土地使用权为xxx公司，项目用地面积11389平方米。

1.3土地来源

企业自有，无需征地。

2.场址建设条件

2.1场址地形、地貌

建设场地地势平坦，其场地建设用地可以满足本项目建设需要。

因此，为该项目的实施创造了有利的条件。

2.2气候条件

xxx市全境气候温和，年平均气温10．4℃，降雨量721．3毫米，处于暖温带季风气候区。

四季分明、雨量充沛，是发展工农业生产极为有利的自然条件。

xxx市处在南温带亚湿润区内，属大性季风气候。

雨热同季，四季分明。

年平均气温8.4℃。

一月平均气温－11℃，最低气温－31.5℃；

七月平均气温24.8℃，最高气温36.5℃。

年平均降水量622.7毫米，多集中在七、八、九月份，无霜期165天左右。

2.3城镇规划

本项目两处生产厂区位置都远离居住村民聚居地，符合地方政府统筹规划，合理布局的方针。

2.4环境保护要求

2.4.1环境保护设计必须按国家规定的设计程序进行，执行环境影响报告书（表）的编审制度，执行防治污染及其他公害的设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的"

三同时"

制度。

2.4.2建设项目的选址，必须全面考虑建设地区的自然环境和社会环境，对选址或选线地区的地理、地形、地质、水文、气象、名胜古迹、城乡规划、土地利用、工农业布局、自然保护区现状及其发展规划等因素进行调查研究，并在收集建设地区的大气、水体、土壤等基本环境要素背景资料的基础上进行综合分析论证，制定最佳的规划设计方案。

2.4.3新建项目的行政管理和生活设施，应布置在靠近生活居住区的一侧，并作为建设项目的非扩建端。

2.4.4新建项目应有绿化设计，其绿化覆盖率可根据建设项目的种类不同而异。

2.4.5环境保护工程设计应因地制宜地采用行之有效的治理和综合利用技术。

2.5公用设施社会依托条件

本项目给水外购，每立约为4元。

厂区污水经处理后用水循环利用，仅排放生活污水于市政排水管网。

供热供热由厂区管网供给。

供电由厂区变电所供给。

xxx变压器容量为250KVA，xxx变压器容量为315KVA。

能够满足本项目用电需求。

2.6社会环境条件

xxx市有世界镁都、滑石之乡的美誉。

xxx市2011年地区生产总值795亿元，位列2011年全国百强县（市）第17位，为东北第一强县。

xxx市是东北地区城市工业发展最早，厂点最多的城市之一。

为适应市场经济发展的需要、同国际市场接轨，进一步优化企业结构、进一步增加投入上项目、进一步加强企业内部管理。

创新意识，质量意识，名牌意识不断提高，数十家企业的产品获ISO9000国际质量认证。

工业经济的运行质量与效益显著提高，菱镁、滑石、建材等一大批名牌产品在国内外市场独立鳌头。

随着改革的不断深入，xxx市的经济不断发展，固定资产投资逐年增加，一些新的经济增长点为推动全市经济增长，不断注入新的活力，促进了全市交通、通讯、金融、保险等社会各项事业的蓬勃发展。

在全国百强县综合实力评比中，名列57位、财神县第34位，在东北素有“第一县”之称。

如今，xxx人民在中共xxx市委、xxx市人民政府的领导下，坚定的贯彻党中央深化改革、对外开放、发展社会主义市场经济等一系列方针政策，提出了“要面向21世纪，跟踪国际水平，坚持走全开放、深开发、高科技、大市场”的发展道路和追赶东南沿海先进地区为发展目标。

xxx人民有信心在世纪之交将一个人心齐、民心顺、社会稳、事业兴的新xxx带入21世纪的伟大实践中，再展英才，再立新功。

使xxx真正成为闪耀在辽东半岛上的一颗璀璨明珠。

第六章工程方案

1.工程概况

xxx耐火材料有限公司xxx生产厂区Φ4.0m两段式连续式煤气发生炉及xxx生产厂区Φ3.6m两段式连续式煤气发生炉煤气站建设。

建设内容包括：

煤气炉间、风机室、出渣间、控制室、焦油酚水池（室外）等。

2.工程方案设计

2.1煤气发生站（xxx煤气站、xxx煤气站）

主要建筑为：

煤气炉间、风机室、出渣间、控制室、配电室。

煤气炉间：

（长×

宽）18m×

9m，162m2×

3（层），建筑面积共486m2。

风机室、出渣间、控制室：

18m×

4.5m（长×

宽），81m2×

2（层），建筑面积共162m2。

xxx生产厂区建筑内设有Φ4.0m两段式连续煤气发生炉1座，一层设有风机室出渣间，电气控制室在二层，产生的煤气供给6个轻烧窑炉生产使用。

xxx生产厂区建筑内设有Φ3.6m两段式连续煤气发生炉1座，一层设有风机室出渣间，电气控制室在二层，产生的煤气供给7个轻烧窑炉生产使用。

2.2焦油酚水池（室外）：

共两座，每个炉一座。

构筑物焦油酚水池，15.5m×

7m×

3.1m（长×

宽×

深），池顶标高▽0.350，池底▽-2.250，酚水池为防水钢筋砼捣制。

池内分四个格，分别盛有焦油、酚水。

酚水池装有除尘器、电捕焦、汇集器、油封槽等。

3.建筑构造及装修

3.1墙体、屋面

生产厂房墙体为彩压复合板，并做防火涂料处理，控制室做石膏板装修。

屋面为彩压复合板，控制室做石膏板吊顶。

3.2地面

生产厂房采用水泥地面，水泥砂浆面层，控制室设有防静电地板。

3.3厂房设有钢大门，控制室设有防火门。

窗为塑钢窗。

3.4室外设有疏散和使用的钢梯，休息平台为钢筋砼板。

4.建筑节能

4.1屋面：

屋面为100厚彩压复合板，厚度满足节能要求。

4.2外墙面：

外墙面为100厚彩压复合板，满足节能要求。

4.3外窗：

外窗为中空玻璃塑钢窗，抗风、防水，气密性好，满足节能要求。

5.建筑结构

5.1建筑结构形式

煤气发生站为钢框架结构，柱下为独立式钢筋砼基础。

墙设有钢墙梁、屋面设有型钢檩条、钢梁。

煤气发生炉为钢筋砼基础，风机为钢筋砼基础。

地下焦油酚水池为防水钢筋砼结构。

5.2结构安全等级为二级；

5.3地基基础等级为乙级；

5.4地震烈度：

建筑物地震烈度按7度设防。

5.5建筑为三类建筑，耐火等级为二级。

5.6建筑使用年限：

50年。

5.7地震分组为第一组，基本地震加速度值为0.15q。

6.建筑材料

6.1柱、梁、板采用砼强度值C30

6.2钢材

钢筋采用：

HPB235HRB335

钢材采用：

Q235BQ345B

7.建（构）筑物一览表

类别

序号

名称

建筑面积m2

层数

层高m

建筑高度m

结构形式

备注

生

产

设

施

1

煤气站

一台煤气发生炉（Φ4m）

648

3

一层：

5.65m

二层：

5.15m

三层：

7.20m

18m

钢框架结构

2

一台煤气发生炉（Φ4m

焦油酚水池

336m3

两座

地下池高3.1

防水钢筋砼

每个炉一座

其

他

4

道路

各600m2

沥青砼路面

两个厂

5

绿化

xxx：

1323

1768

乔、灌木、草坪

6

煤场

1100

1300

C15砼地面200

厚@6m分格

两个煤场

第七章工艺与设备方案

1.设计依据

《建设项目环境保护管理条例》

《中华人民共和国大气污染防治法》2004年4月

《工业生产窑炉大气污染物排放标准》GB90785—1996

《发生炉煤气站设计规范》GB90785—94

2.煤气发生炉工艺方案

煤气发生炉（又称气化炉），是由炉体、加料装置和排灰装置三大部分构成。

此次工艺方案为两段式热煤气直燃炉，为1台Φ4m、1台Φ3.6m两段式煤气发生炉工程。

工程设计方案包括：

上煤、煤气发生炉、净化、焦油、轻油、循环水系统，软化水输配系统、煤气加压、炉底鼓风、站内管路、低压配电、自控仪表及相关的配套设施。

2.1两段式煤气发生炉生产基本原理

两段式煤气发生炉中的煤的气化分为干镏和气化两个过程，入炉煤块在干镏段慢慢下降，与气化段上升的热煤气进行直接和间接地逆流交换，经过干燥、预热、干镏三个阶段，使煤块中的挥发物、水分等物质随温度升高而逐步析出，产生干镏煤气并形成半焦，半焦进入气化段进行完全气化。

气化段产生的热煤气，其中的60%—70%从下部出口引出，称为下煤气。

另外，30%—40%经干镏煤气混合，从上部出口引出，称为上煤气。

2.1.1干馏过程

煤在干馏段发生的物理化学变化主要包括下面几个方面：

1）干燥阶段（-150℃）：

煤中表面水、吸附水蒸发。

2）预热阶段（150-300℃）：

150℃-300℃时，煤中放出少量结晶水、二氧化碳和碳氢化合物。

200℃-300℃时，煤中化合物开始分解，二氧化碳增多，并放出少量焦油。

3）干馏阶段（300-600℃）300-400℃时，煤开始软化，并分解出不饱和：

烃、甲烷、氢气等可燃气体、焦油气体；

400-450℃时，大量分解出焦油气；

500-600℃基本不产生焦油而形成半焦。

2.1.2半焦气化过程

煤在气化段与气化剂（空气、水蒸汽）发生氧化还原反应，生成一氧化碳、氢气等可燃性气体和二氧化碳，主要反应过程可用下面几组方程式表示：

一次反应：

C+O2＝CO2-Q

C+H2O＝CO+H2+Q

C+1/2O2＝CO-Q

C+2H2O＝CO2+2H2+Q

C+2H2＝CH4-Q

H2+1/2O2＝H2O-Q

二次反应：

CO2+C＝2CO+Q

2CO+O2＝2CO2-Q

CO+H2O＝CO2+H2-Q

CO+3H2＝CH4+H2O-Q

3C+2H2O＝CH4+2CO+Q

2C+2H2O＝CH4+CO2+Q

根据以上反应产物，煤碳气化过程可用下式表示：

煤C+CH4+CO+CO2+H2+H2O+Q

高温、加压、气化剂

实际制得的混合煤气除有一氧化碳、氢气、二氧化碳和氮气外，还含有干馏产生的一定量的高热值甲烷及一些其他的碳氢化合物，以及一定量的硫化氢、氨气及水蒸汽等。

因而发生炉煤气为多种气体混合物，其热值在1250～1400Kcal/Nm3（因煤质而异）。

且受温度、鼓风压力、操作工艺条件、炉型结构及气化剂组成的变化而变化。

煤场预处理→铲车→上煤斗

空气鼓风机→两段式煤气发生炉中压、低压蒸汽汇集汽包

蒸汽↓↓

上段旋风除油器下段旋风除尘器（带盘阀）

↓

焦油池←电捕焦油器

煤气总管加热炉

2.2.1煤气系统

两段煤气发生炉通过加煤系统旋转下煤阀交替打开使烟煤从煤仓进入炉内，空气和自产蒸汽在炉底进风管混合作为气化剂进入炉内与煤气发生复杂的氧化还原反应，生成两段发生炉煤气分别从顶部和底部煤气管引出。

顶部煤气首先进入Ⅰ级电捕焦除去焦油；

底部煤气温度较高，首先进入旋风除尘器和强制风冷却器，除去煤气中大颗粒粉尘；

经过Ⅰ级电捕焦除去焦油的顶部煤气和经过旋风除尘器、风冷器的底部煤气分别进入间冷器上部，在间冷器混合后进入Ⅱ级电捕焦进一步除焦后，形成干净的低压煤气送到加压机前。

加压机将低压煤气加压后形成高压煤气供炉窑使用。

2.2.2循环水系统

煤气循环水系统分别有冷却水池和间冷器自身水箱组成。

冷却水池的水通过循环泵顶入间冷器，起间冷作用。

2.2.3蒸汽和软化水系统蒸汽由发生炉水夹套产生，水夹套在发生炉下半部，主要起冷却炉膛的作用，水夹套受热产生蒸汽，汽、水混合物进入汽包，汽包内的软化水进入水夹套，水夹套和汽包形成水、汽自然循环系统。

进入汽包的蒸汽一部分经过减压后进入炉底，与空气混合为气化剂，入炉蒸汽量采用自动调节；

另一部分放空或作为煤气炉操作汽封及吹扫用。

水夹套使用符合锅炉水质标准的软化水，由软化水泵提供，根据炉夹套设定水位，采用自动补水，软化水由专用制水装备提供。

2.2.4焦油和酚水处理系统

在电捕焦内，由电晕极和沉淀极构成高压直流电场的两极，煤气在电场作用下，其中焦油和粉尘被电离后，吸附在沉淀级上，并顺着沉淀级往下流入焦油管道，并经管道流入焦油池待处理。

酚水、焦油脱水后可以作为化工原料加以利用。

在间冷器内，煤气与循环水间接热交换，煤气冷却后产生的冷凝水中含有大量的酚类物质，叫酚水。

酚水可在间冷器储水箱内，通过酚水泵输送到沸热锅炉蒸发形成蒸气送至轻烧窑。

未来将酚水送入后英集团大煤