固定床连续气化法富氧制气概述.docx
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固定床连续气化法富氧制气概述
题目:
固定床连续气化法富氧制气概述
固定床连续气化法富氧制气概述
摘要:
目前我国大部分化工企业采用固定床间歇式制气法制取半水煤气,CO等含量虽然较高,但不能连续和节能的进行生产。
本文所介绍的这种方法不但可以连续造气、节约能源,而且制成的产品煤气品质较高。
本文从原理、工艺流程、主要系统等进行了简要的概述,还附加了一些实际过程的处理方法等。
关键词:
工艺、流程、造气炉、操作方法、液压油系统
1.生产原理、工艺流程及工艺指标
1.1生产原理
以干燥后的焦碳(或焦球)为原料、O2及CO2为气化剂,在新型CO气体发生炉内进行气化反应,制得粗CO气,其主要反应如下:
C+O2=CO2+394.5KJ/mol
(1)
C+CO2=2CO-168.5KJ/mol
(2)
C+1/2O2=CO+112.9KJ/mol(3)
反应主要按
(1)、
(2)式进行。
反应
(1)、(3)为氧化反应,是强放热过程;
(2)为还原反应,为吸热反应。
CO2除参加反应外,还起载热体作用和调节温度作用,控制燃烧层最高温度在灰熔点(T2)以下,防止灰渣结块。
1.2工艺流程
1.2.1单炉煤气系统流程[1]
1.2.2该流程示意图如下[2]:
1—CO2罗茨机2—混合器3—预热器4—造气炉
5—废热锅炉6—洗气塔7—气柜8—脱硫
1.2.3生产流程简述(内蒙古宜化生产工艺)
将粒度为25~60mm的合格焦碳加入到自动加焦机,自动加焦机定量将焦炭加入气化炉内,从界区外来的合格的O2和CO2严格按一定比例(1.8~2.1)混合后,从气化炉底部进入,与焦炭进行氧化和还原反应,气化炉产生的粗炉气经过旋风除尘器除去大部分灰尘,并经废热锅炉回收热量后,再进入联合洗气塔,将煤气温度降到45℃以下,同时除去煤气中的大部分粉尘后送至后工段。
1.2.4工艺特点:
(1)在常压下连续加料,连续排灰,连续气化,干法排灰气化工艺。
(2)工艺流程简单,为防止CO泄漏,设计上采用严格防泄漏措施。
(3)气化炉生产强度大,易于检修,特殊的炉篦结构,具有均匀布气,破渣、排渣三个功能,并可根据原料特性调整各层布气。
(4)利用变压吸附装置回收的CO2,变废为宝,降低原料费用。
(5)生产操作易于控制,通过对CO2/O2的比值调节,控制气化层及顶部温度,达到安全稳定生产的目的。
(6)废热锅炉产生的0.5MPa低压蒸汽送至热电除氧器,夹套产生的蒸汽预热气化剂(CO2、O2)。
(7)洗气塔等设备所用的冲洗水经沉淀池沉淀、冷却后循环使用。
1.2.5造气炉概述
(1)组成结构(附图1)
(2)工作原理:
采用富氧连续(间歇式)固定层气化法,以煤棒(焦炭或焦球)为原料,以富氧空气(或空气)和水蒸气(或CO2)为气化剂,在高温条件下与入炉空气和蒸汽(或CO2)发生反应,生产出合格的煤气供后工段使用。
(3)反应原理:
在煤气发生炉中,原料层从上而下分为五层,即干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰渣层(附图2)。
其中氧化层和还原层是煤气发生炉中发生气化发应的主要反应层,常称为气化层,是工艺操作主要控制的反应部位。
煤气炉内各层特性(由上而下)
区域
进行的过程
化学反应
干燥层
吹风气、煤气以及过热蒸汽上下通过此区域时,燃料中的水分蒸发,起到预热干燥作用
一般不产生气化反应
干馏层
燃料继续加热并分解放出低分子烃,在热分解时析出水分、醋酸、甲醇、甲醛、苯酚、树脂、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、甲烷、乙烯、氨、氮和氢等
气化剂通过此区域时,几乎不发生气化反应
还原层
气化层产生气化反应的主要区域之一,由氧化区来的二氧化碳还原成一氧化碳及水蒸汽分解为氢,燃料依靠与热气体换热被再次预热
CO2+C=2CO
H2O+C=CO+H2
2H2O+C=CO2+2H2
CO+H2O=CO2+H2
氧化层
在煤气炉整个燃料层中,氧化区(燃烧区)的温度最高,煤气炉这时测量它的火层情况,就是间接地测量它的温度,在氧化层里,燃料中的碳与气化剂中的氧(空气的氧或富氧)发生化学反应
C+O2+3.76N2=CO2+
3.76N2
2C+O2+3.76N2=2CO+
3.76N2
灰渣层
起预热气化剂、分布气化剂,保护炉篦和承受燃料层骨架的作用
一般不产生气化反应
附图1[3]:
从上往下依次为:
液压炉口加焦机
炉顶大盖
炉体(上气道)
夹套锅炉
炉篦
炉底总成
灰仓、灰斗、鼓风箱
炉条机、灰犁等附件
附图2[4]:
1.3工艺指标[5](以下数据视实际情况而定)
(1)空层:
1.7~2.0m
(2)温度:
炉面温度:
400~500℃
炉底温度:
150~200℃
(3)煤气质量标准:
粗煤气CO2≤34.8%O2≤0.5%CO≥63%
(4)煤气出口压力:
≤11KPa
(5)CO2/O2:
1.8~2.1
(6)O2纯度:
≥99.6%压力:
≥0.02MPa
(7)CO2纯度:
≥98%压力:
≥0.025MPa
(8)焦碳规格(ad基)
固定碳硫灰分挥发份水份
≥82.58%≤0.38%≤15.78%≤0.72%≤0.92%
(9)焦炭粒度:
25~60mm
(10)夹套汽包液位:
1/3~1/2
(11)余热锅炉汽包液位:
1/3~1/2
(12)气柜高度:
40%~60%
2.正常造气操作方法:
2.1开车:
(1)检查一、二楼圆门、方门处于关闭位置。
(2)检查各仪表、信号、汽包水位是否正常。
(3)检查微机是否处于安全停车位置,检查电机运转是否正常,各阀门是否处于停车位置。
(4)检查烟囱阀是否在开的位置,检查煤气出口阀是否在关闭状态,备用煤总是否撑起。
(5)开CO2调节阀前后截止阀,开CO2调节阀,用CO2吹扫2分钟,然后开O2调节阀前后截止阀,开O2调节阀,根据炉况调节CO2、O2配比及用量,使CO2/O2控制在0.8~2.1之间。
[6]
(6)检查电机是否正常,启动电机并检查电机运转正常,开启微机,投入自动运行。
开车初期,由于煤气质量较差,生产的煤气不能送入系统,而是通过烟囱放空,放空期间对煤气取样分析,合格后,开煤气出口阀,关放空阀,将合格煤气送入系统,并通知调度。
(7)开车后做好各项记录。
(8)视炉况情况,缓慢加负荷至正常状况。
2.1.1如何稳定炉温:
(1)根据原料品种的不同,确定CO2/O2的比例。
(2)根据炉顶温度高低适时适量加焦。
(3)根据炉底温度及下灰情况调节炉条机转速,正确调节CO2、O2配比。
(4)根据炉况好坏,确定气化炉合适的负荷。
(5)维持炉内热平衡,CO2用量调节适当,压力稳定,加减负荷不宜过猛。
(6)每次加炭时间间隔不宜过长或过短。
(7)气化层上移可适当改变CO2用量,气化层下移严重,要缓慢地安全处理。
(8)发现炉内气化层不良或有结疤现象时,要及时进行捣炉扒块或打疤。
(9)炉条机转速和开动时间适宜,及时下灰。
(10)注意观察下灰情况,及时调节CO2量和炉条机转速。
2.1.2加负荷:
(1)增加O2量,炉温提高后加以适宜的CO2用量。
(2)维持炉温不变,适当增加炭层。
2.1.3减负荷:
(1)减少O2流量,炉温降低后适当减少CO2用量。
(2)维持炉温不变,适当降低碳层。
(3)维持炉内空层、气化层、灰层的稳定。
2.1.4系统压力及温度的控制:
(1)通过微机判断:
a、各气动阀门开关是否正常。
b、系统及炉内阻力是否正常
c、煤气炉制气能力的大小。
(2)通过微机结合各测温点判断炉内气化情况是否正常。
(3)通过各压力表、液位计判断蒸汽系统、软水等输送是否正常。
2.2正常停车:
(1)开煤气放空阀,关煤气出口阀。
(2)停止加焦,停下炉条机。
(3)先关闭O2调节阀及前后截止阀,再关闭CO2调节阀及前后截止阀。
(4)停车后全面检查设备有无缺陷,若有缺陷及时联系检修。
(5)做好各项岗位记录
2.3气化炉的大开车步骤
2.3.1炉条机试运转。
(1)通知电工送电,启动电机开关使电机空运转,观察其运转方向是否正确。
(2)开启炉条机电机由慢到快,转速300转/分、600转/分、1200转/分,每种速度下使灰盘转一圈。
(3)装少量灰渣,进行炉条机负荷试验,要求连续运转8小时,期间半小时检查一次,炉条机电流不得超过10A。
[7]
2.3.2给料机试运行。
(1)检查给料机具备试车条件,一切正常。
(2)联系电工送电。
(3)启动给料机电机,检查其工作正常,开插板阀进行给料试验,往复给料试验,检查布料器内原料是否分布均匀。
2.3.3油压系统试运行。
(1)检查油泵正常,油箱油位在2/3-4/5处且进出口阀及各阀门考克是否完好。
(2)启动油泵,渐调压力至4.0MPa,待压力稳定后,开阀站回油阀,渐开高压油阀,检查是否有漏点,若无漏点再逐个开阀站回油阀,高压油阀,各高压油阀考克,进行通油试漏。
[8]
(3)通油正常后,开单阀手操开关,逐个实验各个阀门的起落情况。
2.3.4夹套锅炉试压、试漏。
[9]
(1)工作压力1.3MPa,试验压力1.65MPa。
(2)加满水后,关闭放空阀,再开水升压,待压力升至1.65MPa后,检查有无漏水现象,若无漏水现象,保压5分钟。
(3)重点检查焊缝、锅炉底部、S弯、人孔、看有无渗漏或变形。
无任何情况为合格。
(4)调校安全阀,按规定进行。
2.3.5废热锅炉试压、试漏。
参照夹套锅炉进行。
2.3.6压缩空气、仪表设备恢复正常。
2.3.7点火、升温、投产。
[10]
(1)各水封加水溢流正常,两煤总阀关闭。
(2)恢复两锅炉液位。
(3)仔细检查炉系统各手动阀门,使其处于开车状态。
(4)向炉内装渣(要求渣中固定炭含量小于5%)、底煤、及木柴。
(5)关闭各方门、圆门。
(6)开微机电源,开单阀手操开关。
(7)打开圆盘阀、布料器、打开炉顶上部人孔,用油布点火入炉。
(8)确认炉内着火后,打开二楼方门,视情况开鼓风箱下部盲板。
(9)用空气自然升温提炭层,每次给料量不要太大,要确保炉内有明火。
(10)当空层提至3.0米左右时关闭一二三楼所有圆门、方门、人孔。
(11)注意两锅炉压力,液位。
正常后要立即回收两锅炉蒸汽。
(12)开CO2萝茨机,抽空气经调节阀控制流量,送空气入炉升温。
根据炉温情况逐渐调节萝茨机抽空气量,并配二氧化碳入炉。
(13)当温度升到一定程度时开O2总阀,调节阀前后截止阀。
关闭二氧化碳萝茨机空气进气阀,通过调节O2气调节阀控制二氧化碳及氧的比例。
(14)将O2用量调至300Nm3/h,CO2/O2调至2.0左右。
(15)检查煤气出口阀处于关闭状态,开车用气化剂提炉温,开车初期由于气质不稳定且较差,故必须放空。
(16)开车取样分析合格后,开煤气出口阀,关闭烟囱阀,将合格煤气送入气柜,期间勤做分析确保气质合格。
通知调度及相关岗位。
(17)开车后的前期循环,应密切注意气化炉流量、压力、阀门动作情况,发现异常及时处理。
(18)做好各项岗位记录
2.4气化炉的大停车步骤[11]
(1)在接到停车命令后,适当减小负荷,降低碳层,降低炉温。
(2)停止加碳,关闭O2总阀、调节阀及前后截止阀,用CO2上吹放空熄火。
(3)开两锅炉放空阀,关回收阀。
(4)当炉面温度降低到150℃时,停车、点火,确认炉内无火后,熄火完毕。
(5)加快炉条机转速,排尽炉内灰渣,灰渣排尽后,打开一二三楼所有园门、方门、人孔自然通风。
(6)关煤气出口阀,加盲板。
(7)关两锅炉加水总阀。
(8)关单炉CO2总阀、调节阀及前后截止阀。
(9)视情况开CO2
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