第一章 两段式煤气发生炉工艺流程及气化过程原理

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第三节 常用的两段式冷净煤气站净化工艺简介 1、净化的必要性: 1)H2S有毒,车间空气中容许的最大浓度为10mg/m3,它燃烧生成的SO2的容许 浓度为15 mg/m3, H2S与金属化合生成硫化物,对管道有严重的腐蚀作用。但国内 大多数煤的含硫量小于1%,一般不脱硫。 2)煤气中的灰尘颗粒大于20um者,极易堵塞管道。 3)焦油极易堵塞管道,尤其是冷凝下来与灰尘混合流动性更差。对于一般工 业用户,煤气中的焦油和灰尘含量小于100 mg/m3,自动化要求较高的,小于 50mg/m3。 4)水分在煤气中是一种惰性成分,占有一定的体积,其含量越高,单位体积 湿煤气中的发热量越低,就冷煤气而言,水分应该尽量降低。因此在煤气输送到 用户之前,要把煤气的温度降下来,让煤气中含有的水蒸气变为水而排出来。
1.33
1.96
3.53
电晕极有效 总长m
40
69
83
122
238
处理能力 m3/h
1375-2290 2100-3800 3000-5000 4300-7050 7630-12700
97
5.15
320 1020017200
工作温度℃
80-110
工作电压kv
45-60
C-140
4200 9600 140 140 6.87
16
3).间冷器技术参数:
外壳直 总高度
径mm
mm
2120 9600
工作原理:
处理煤气量 Nm3/h
7000-8000
上段 进口
~105
温度℃
下段 进口
混合 出口
~120 ~45
进口 30-35
水温℃ 用水量
出口
T/h
40-45 ~40
间冷器即间接冷却器,在间冷器中,煤气与水是不直接接触的,煤气是在管
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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。
下段煤气的主要成分:H2、CO2、CO、H2O、N2及灰尘的混合物。 下段煤气出口温度一般在450℃~550℃ 由此可见,煤气的组成: 可燃成分:氢气、一氧化碳、甲烷、碳氢化合物、硫化氢。 不可燃成分: 水蒸气、氮气及未耗尽的氧气和二氧化碳。除此之外,还有焦 油蒸汽、酚和粉尘固体颗粒。根据不同用户的要求,会采用不同的净化工艺。
蒸汽消耗量kg/kg煤
煤气产量Nm3/h
煤气 热值 kJ/m3
混合 上段 下段
煤气 出口 压力 kpa
上段 下段
2.0-2.5 0.25~0.40 2300~2800 6060-6270 7110-7350 5225-5434
≤2.0
≤2.5
2.0-2.5 0.25~0.40 3800~4800 6060-6270 7110-7350 5225-5434
排渣方式
上段
煤气
出口
公称 直径
下段
mm
3.5 50-65 0.25 ≥0.20 0.294
2.97 7.5×2 DN350
400×400
5.0
6.5
6.5
50-65
50-65
50-65
0.25
Байду номын сангаас0.25
0.25
≥0.20 0.294
1.7 11×2 DN400
≥0.20
0.294
自动 液压驱动
1.5 11×2 湿式、自动排渣 DN400
3200 8.04 18.40
3400 9.08 24.10
适用煤种 不粘结或弱粘结烟煤、煤质应符合GB9143常压固定床煤气发生炉用煤指标
煤的粒度mm
20-40、25-50、30-60
耗煤量kg/h 750~900
1250~1600 1800~2200 2000~2600 2360~3000
10
空气消耗量m3/kg煤
7
2、顶煤气净化冷却处理过程 顶煤气净化处理过程为先进Ⅰ级电捕焦油器,其工作温度为90~150℃之间, 脱除重质焦油(焦油一般热值可达8200大卡/kg以上),其产量因煤种不同而不 定,一般为入炉原煤总量的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。
462 1480024700
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主要结构及工作原理: 电器滤清器又称静电除尘器,主要由筒体、电晕极、沉淀极、分气隔板、绝缘 子箱组成,当含有焦油及固体颗粒的煤气经分气隔板均匀地进入电气滤清器,在 高压电场直流电压为40-60kv的作用下,带负电的电晕极周围的气体被电离,产 生大量的电子与正负离子,气体在流动的过程中,其中的焦油被电子与带正电的 离子所吸引,形成了电子焦油粒子与带正电的焦油粒子,这些带电粒子在高压电 场的作用下,各自向它们相对的极移动,即带负电的粒子向沉淀极移动,带正电 的粒子向电晕极移动,在移动的过程中不断吸收其它粒子,使其变成更大的颗粒 ,最终到达沉淀极被吸附粘着于管壁,因自重沉到电捕焦底部,达到除焦油的目 的。
煤气加压机
用户
2
第二节 气化原理概述 二段式煤气发生炉制气属于空气鼓风连续制气方式:炉体水夹套和酚水蒸发 换热器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50~65℃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60%的热煤气经过中心管及环型炉墙内的通道导出,形成底煤气;其余 约40%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 形成顶煤气。
≤3.5
≤4.0
煤气 出口 温度 ℃
上段 下段
90-150
90-150
90-150
90-150
90-150
450-550
450-550
450-550
450-550
450-550
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最大炉底鼓风压力 kpa
饱和温度℃
探火孔汽封压力MPa
水套蒸汽产量kg/h
水套蒸汽压力MPa
加煤方式
加煤机驱动装置 灰盘转速r/h 液压站功率kw
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5).酚水蒸发换热器技术参数:
外壳直径 mm
总高度 mm
1270 1420
4
2、底煤气的产生 原料煤在干馏段被底部煤气干馏后,形成热半焦进入气化段。热半焦的挥发 份一般为3~5%。热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270~350Kg/㎡.h,二段式气化炉气化火层的温度一般为1000 ~1300℃之间。热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=2CO-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
≤2.5
≤3.0
2.0-2.5 0.25~0.40 5600~6800 6060-6270 7110-7350 5225-5434
≤3.0
≤3.5
2.0-2.5 0.25~0.40 6000~7800 6060-6270 7110-7350 5225-5434
≤3.0
≤3.5
2.0-2.5 0.25~0.40 7300~9200 6060-6270 7110-7350 5225-5434
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气化段上升的热煤气,在干馏段充分热交换以后,由炉顶出口引出,称为上段 煤气。温度约90-150℃,约占煤气产量的40%。气化段生成的煤气除了一部分作 为载热气流上升进入干馏段外,另一部分从炉内中心管砖壁及中心收集管引出, 称为下段煤气,温度约450-550℃,约占煤气产量的60%。
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2).电器滤清器技术参数:
8
3、底煤气的净化处理过程 底煤气净化处理采用先被旋风除尘器离心除尘,除尘后的温度大约在450~ 550℃,继而进入酚水蒸发换热器被回收煤气显热,煤气温度降至180~230℃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,由煤气管道进入窑炉供用户使用。 煤气中的硫化氢来自于煤中的硫分,一般煤气中80%的硫以硫化氢的状态转入 煤气中,另20%转入灰渣中。随着国家环保政策的要求,越来越多的用户要选择 脱硫。脱硫一般有两种形式:干法和湿法,在此不再叙述。
内流动,而水却是在管壳间流动,即煤气走管程,水走壳程。在间冷器中主要是
依靠金属管壁的传热,将煤气的热量传给水,达到煤气降温的目的。由于煤气温
度的下降,所以煤气中有部分凝结水析出,同时有部分轻质焦油凝结析出,这些
凝结水和轻质油通过水封排出。
17
4).旋风除尘器技术参数:
外壳直径mm 处理量m3/h 工作温度℃ 压力损失Pa 工作介质
1750
≤6500
400-600
98-196
煤气
工作压力 kPa
水封高度mm
≤4.0
550
1820
≤7500
400-600
98-196
煤气
≤4.0
550
工作原理: 煤气带着灰尘以一定的速度沿切线方向进入除尘器,在除尘器内以螺旋线的 形式作回转运动。悬浮的灰尘颗粒在离心力的作用下被抛向圆筒的内表面,在重 力作用下降落至排灰管。而煤气则从下部进入中央管,形成上升的螺旋气流,从 顶部离开除尘器。
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1、顶煤气的产生 入炉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 逐渐被干馏(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。 顶煤气的主要成分:焦油、烷烃类气体、酚及H2、CO2、CO、H2O、N2混合物。 上段煤气出口温度一般在90~150℃
第一章 两段式煤气发生炉工艺流程及气化过程原理 第一节 工艺流程
一、在讲目前常用的两段式煤气发生炉工艺流程之前,我们首先了解以下几 个概念:(见山东万丰flash)
1、两段炉与单段炉的区别:两段炉就是在一般的单段炉气化段上增加一个 干馏段,把煤的低温干馏和高温气化组织在一个炉内,分段进行,煤气有两个出 口,其煤气成分有差异。
名称
适用煤种 外径mm
C-12 1620
C-21 1820
C-25 2020
管式 C-37 烟煤 2420
C-72 3100
C-97 3600
壳体高度mm 7400
8940
9600
9600
9600
9600
电晕极 根 12
21
25
37
72
97
沉淀极 根 12
21
25
37
72
有效截面积 m2
0.64
1.1
≥0.20 0.294
1.5 11×2 DN500
766×766 866×866 866×866
7.0 50-65 0.25 ≥0.20 0.294
1.5 11×2 DN500
866×866
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主要结构及工作原理: 两段式煤气发生炉由料仓、给煤机构、干馏段、气化段、出渣结构、汽包等六 大部分组成。分离好的20-60mm煤块,经过输煤系统储存于料仓,料仓中的煤经 过给煤机构,根据需要均匀地加入干馏段与下部上升的制气进行热交换,温度逐 渐上升。煤中的机械水析出,以后是结晶水析出,随着煤块位置下降,煤块温度 不断上升,煤块进行着复杂的热分解,析出不同馏分的挥发份,直到900℃以上 基本结束。残留的部分为固定碳及灰份,与外部鼓入的水蒸汽与空气组成的气化 剂反应,生成H2、CO2、CO、CH4、N2等气化反应产物,同时放出大量的热,除了 满足吸热反应外,均表现为气体的闲热带入上部,残留的灰份由出灰机排出。
2、热站与冷站的区别: 煤气不经过冷却降温,直接送到用户,为热站;经 过冷却降温净化为冷站。
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二、两段式煤气发生炉的工艺流程(见山东万丰flash)
煤仓
空气鼓风机
Φ3.2m两段式煤气发生炉
汽包
上段煤气 C37电捕焦油器
下段煤气

旋风除尘器
水 蒸
汽 酚水蒸发换热器
间接冷却器
风冷器 酚水
C-72电捕轻油器
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4、发生炉及净化设备(结合万丰flash)
1).两段式煤气发生炉技术性能参数:
型号
CG3φ2.0-1 CG3φ2.6-1 CG3φ3.0-1 CG3φ3.2-1 CG3φ3.4-1
炉膛内径mm
炉膛截面积 m2
水套受热面 积m2
2000 3.14 13.20
2600 5.31 17.00
3000 7.07 17.20
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