两段式冷煤气站工艺介绍.doc

两段式煤气发生炉冷煤气站工艺介绍邯郸市宏山煤气炉有限公司二00九年五月六日21一、 设计原则1、选用两段式煤气发生炉，煤气热值高，符合环保政策。2、采用水冷工艺最简单配置，把投资降到最低限度。3、洗涤水集中收集，循环使用，不向外排放。4、在急冷塔前安装旋风除尘器，利用旋风夹套使酚水蒸发，产生含酚水蒸汽入炉气化，确保煤气站环保达标、安全排放。二、设计依据1、GB50195-94发生炉煤气站设计规范2、GB5023-2005工业企业煤气安全规程3、两段式煤气发生炉气化用煤质量标准项 目技 术 要 求煤炭热值25MJ/kg煤(6000kcal/kg煤)粒度分级25-50、40-60mm最大粒度/最小粒度2块煤限下率10%含矸率2%挥发分(干基)25%灰分(干基)18%全硫(干基)1%煤灰软化温度(ST)1200热稳定性(RW+6)60%抗碎强度(25mm)60%罗加指数(R、I)20自由膨胀系数(F、S、I)2三、煤气质量指标（1）煤气热值： 1450-1600Kcal/Nm3 （6.07-6.699 MJ/Nm3）（2）煤气含尘量： 30mg/Nm3 （3）煤气含焦油量：30 mg/Nm3（4）煤气温度： 3545（5）煤气产量： 21000Nm3 /h（6）蒸汽消耗量： 0.30.5Kg/煤（7）灰渣含碳量： 小于13%（8）煤气压力： 12000Pa（9）每公斤标准煤干煤气化率：33.5 Nm3 （10）H2S含量：300mg/Nm3四、方案说明1、 两段式煤气发生炉冷煤气站工艺流程图合格粒煤筛分电动葫芦3.2m两段式 煤气发生炉煤 仓空气鼓风机汽 包下段煤气上段煤气汽 包旋风除尘器双竖管(急冷塔)电捕焦油器间接冷却器电捕轻油器煤气加压机脱硫塔脱硫塔用气设备2、工艺流程的描述：合格原料煤由电动葫芦煤斗提升至主厂房顶部煤仓，经过加煤机构送入炉内，煤受到来自气化段煤气的加热干馏，逐渐转变为半焦进入下部气化段。从两段式煤气发生炉中生产出来的上段煤气 （其温度约80120，热值约71007500kJ/Nm3，经上出口，至电捕焦油器捕去焦油。下段煤气（炉出口温度约为500），热值约为50165643kJ/Nm3， 经下出口输出，经旋风除尘器除去大部分粉尘,同时利用旋风夹套把酚水蒸发，然后进入急冷塔洗涤，温度降至80120之间，与上段煤气混合进入间冷器冷却，至电捕轻油器除去轻油。至此煤气中的焦油和灰尘含量均小于30mg/Nm3。经过处理的冷净煤气混合到低压煤气总管，经煤气加压机增压后进入脱硫系统脱硫后进入煤气高压总管，输送到车间。在整个工艺中，采用两级捕焦，确保煤气中焦油和粉尘含量之和低于60mg/Nm3。其特点详述如下：a、采用两段式煤气发生炉生产发生炉煤气，气化效率、热效率高、自动化程度高、劳动强度低、操作环境较好；煤气杂质含量少、发热值高而且稳定。b、系统中采用旋风夹套使酚水蒸发,产生含酚水蒸汽入炉气化，确保煤气站环保达标、安全排放。c、采用干法脱硫工艺, 使用活性碳作为脱硫剂。安装两台脱硫塔,既可以串联运行(正常生产时),也可以并联运行(更换填料时),保证脱硫效率在90%以上。五、我公司两段炉优点目前，国内的两段式煤气发生炉有两种，一种是用耐火砖砌筑的十子隔墙式；另一种不锈钢制作的中心管式。前者炉膛蓄热效果好，但对煤的膨胀系数要求较严格，煤种选择面窄；后者蓄热效果略差，但煤种选择面广。我公司生产的煤气发生炉为中心管式，是在英国FWH公司两段炉的基础上，结合国内几十年的实际运行经验与国家煤炭科学研究院联合改进设计出来的，其显著特点如下：1）、底部煤气由36个耐火通道提取，在下部煤气采集通道上安装6个煤气调节阀来调节整个炉膛的燃烧平衡。2）、底部煤气由一个中心管来提取，其作用为：a、与36个耐火通道共同组成干馏加热空间，形成内外两层环形辐射热源。b、与36个耐火通道共同组成炉膛截面燃烧平衡系统，避免了国内外两段炉燃烧中心黑洞问题，能方便的调节炉膛燃烧状况。3）、采用中心出灰结构，高气化压力运行，气化强度高，产气量大。4）、炉栅驱动和下煤采用液压传动，运转平稳可靠，可实现无级调速。5）、加煤采用4滚筒双通道结构，保证煤气发生炉运行的连续性。六、主要设备说明：1、两段式煤气发生炉两段炉的干馏段由耐火砖及保温衬里和中心管构成。发生炉内高温反应区与炉壁之间衬有一层耐火砖和50mm厚的绝热保温层，避免反应区热量散失和反应物对炉壁产生的腐蚀，并解决了材料的热胀冷缩问题。发生炉炉体为水套结构，在发生炉的下半部，主要作用是产生蒸汽并对炉体起到冷却作用，与蒸汽包相连通。夹套中的水是由汽包的连通管供给的，产生的汽水混合物是由另一个连通管送至汽包的，水夹套和汽包靠水在不同温度时的比重差形成自然循环系统。使用过程中严格禁止人为关闭这两条通道，并应该定期检查防止水垢堵塞。夹套下部设有排污管口和检修手孔，供除垢和排污时使用。发生炉底部结构为湿式灰盘出灰结构。由炉栅、炉栅支座，灰盆、灰犁、支撑环、棘轮、水封及底部通气室组成，灰犁固定在炉体下部外侧，炉栅、炉栅支座，灰盆及棘轮结为一体由液压传动机构驱动，与灰犁配合把灰渣排出炉外。灰盆与炉体之间靠水封实现密封。3.2米两段式煤气发生炉性能参数项 目单 位参 数炉膛直径 mm3200换热面积m218.5燃料块度 mm25-50，30-60燃料耗量 Kg/h2100-2500煤气产量 m3/h7000-8000煤气热值（低）上段下段混合KJ/m3KJ/m3KJ/m37100-75005016-56436186-6690炉出口温段 上段 下段100-150550-600炉出口压力 上段 下段MpaMpa11.5炉底鼓风压力KPa5-6水套蒸汽压力KPa100(或300)水套蒸汽产量Kg/h500灰盘传动电机功率KW11(液压)给煤液压站电机功率KW2.2探火孔蒸汽压力KPa294适用煤种不粘结和弱粘结煤、烟煤、年老褐煤、部分气煤煤气出口直径 上段 下段DN450800800净化后的煤气主要指标见下表：煤气成份COH2CH4CO2N2O2%25-30142-34-545-500.2-0.82、旋风除尘器旋风除尘器的工作原理是利用离心力的作用将灰尘分离,由旋风除尘器底部排出。用作除尘时效率一般在70%左右。旋风除尘器底部靠灰锁或水密封。为了蒸发酚水，把旋风的结构做成双层夹套式，在底部设有清灰孔，防止污物堵塞。其主要技术指标如下表： 序号名 称单 位指 标备 注1设备外壳直径mm17602设备总高度mm8920含盘阀高度3处理煤气量Nm3/h400060004除尘效率905煤气进口温度4506006煤气出口温度4005503、急冷塔急冷塔由两联竖管组成，每个竖管有不同层的喷头，使煤气急冷到需要的温度。主要技术参数如下：序号名 称单 位指 标备 注1设备外壳直径mm21202设备总高度mm96003处理煤气量Nm3/h80004冷却循环水量t/h905进口煤气压力Pa39206进口煤气温度6007出口煤气温度808冷却水喷嘴前压力Mpa0.1-0.24、钟罩放散阀、水封钟罩阀和水封都具有紧急放散的作用。钟罩阀工作时，如遇紧急情况，只需将钟罩拉开即可。水封工作时是靠调整液位来实现的。需放散时，将放散单元液位调低至下标线，送气时将相应送气单元液位调低至下标线即可，相反切断时则应液位调至上标线。5、电除焦油器、电除轻油器电除焦油器由三大单元组成，即主体，高压硅整流器和电源控制柜。本公司设计的捕焦器其高压硅整流器置于主体上端，控制柜置于MCC室内，其间用低压电缆连接.主体内部为直列式管束状结构，每个围管中中央悬挂一根放电极，管壁作为沉淀极，下端设有贮油槽。在每个释放电极和接通地的管壁之间，建立一个高压强电场，煤气通过该电场时除去焦油和粉尘。贮油槽中设有蒸汽加热器，以保证焦油以液态方式定期地用泵抽出。因为混有粉尘的焦油一旦凝固，重新要熔化它就变得非常困难。电除轻油器结构原理同电除焦油器，安装在后部低温段，主要作用是除去煤气中的轻质焦油。工艺设计配3台C-37型电捕焦油器和2台FD90型电捕轻油器，其主要技术指标见下表。C-37型电捕焦油器主要技术指标序号名 称单 位指 标备 注1设备外壳直径mm21602设备总高度mm 96003处理煤气量Nm3/h4302-61404除油效率955煤气工作温度801206沉淀极数量根377电极管内径mm25088有效截面积m21.8169工作电压kV36-5810配套电源72kV/100mA上海激光电源产品11蒸汽加热保温管接炉体水夹套蒸汽管道 FD-90型电捕轻油器技术指标序号名 称单 位指 标备 注1设备外壳直径mm3100 2设备总高度mm130003处理煤气量Nm3/h11000-170004除油效率955煤气工作温度40506沉淀极数量根907沉淀极内径mm2508有效截面积m24.469工作电压kV456010配套电源HL-、0.3/60上海宗仿电源产品6、间冷器间冷器是利用水和煤气的间接换热，使煤气温度降到45以下。其结构为列管式换热器，煤气走管程，水走壳程，避免了二者的直接接触，不产生废水，冷却水循环使用。当间冷效果不好时，采用酚水循环喷淋冲洗间冷器管程，使煤气降温除尘。工艺设计配2台间接冷却器，其主要技术指标见下表：序号名 称单 位指 标备 注1设备外壳直径mm25002设备总高度mm96003处理煤气量Nm3/h9000100004煤气流速m/s345换热面积m29236煤气温度上段进口105下段进口120混合出口457冷却水温度进口3035出口40458给水压力Mpa0.20.37、水处理系统(1) 间接冷却循环水系统间接冷却水由于不和煤气直接接触，水质比较好，可以长时间循环使用。其冷却采用自然喷洒的办法。循环水泵为2台清水泵，1开1备。(2) 洗涤冷却循环水系统洗涤冷却水由于和煤气直接接触，水质比较脏，温度升高也比较快，采用150吨玻璃钢逆流式冷却塔1座，冷却塔能力为150 m3/h，冷却温度为810。电机为双速电机直联减速机主体骨架为不锈钢材料。采用工艺流程如下：热水泵热水池间冷器水泵冷水池冷却塔循环水泵为3台热水泵，1台保证三台急冷塔的循环水量；1台用于凉水塔扬水使用，剩余1台备用。（3）酚水处理冷却系统本工艺采用旋风夹套蒸发酚水，产生蒸汽再次入炉气化分解，达到彻底处理酚水的目的。酚水泵必须选择耐腐蚀的水泵，型号：为50UHB-ZJ-15-32，2台, 集中安装在酚水池旁。流量为确 15mh 扬程32m 所配电机功率为5.5KW。 保证不产生二次污染水，对环境和操作工人没有任何伤害。（4）软化水系统选用一台600全自动软化水处理器,额定处理量6吨。给水泵共2台，使用1台，备用1台。8、空气鼓风系统选用两台鼓风机，型号9-26 、10D，配电机功率：55KW，运行方式：1用1备，2台鼓风机可以供应3台煤气发生炉供风，鼓风机单台独立配变频器。空气总管管径选720，入发生炉的空气阀门选用手动蝶阀，并与风机的电机同步连锁动作，炉底进风管设有自然通风管和止回阀。空气总管末端加有防爆装置。9、煤气增压系统按照用户的生产工艺要求，煤气压力不小于12KPa, 所以选择煤气增压机的型号为MZ400-1300、160KW，数量2台，主要参数为： 全风压：13.6314.64KPa 流量：24330-27700m3h 配电机功率：160Kw运行方式：1用1备10、脱硫设备煤气经加压风机后进入干式脱硫塔进行脱硫，脱硫剂为活性炭。两台煤气发生炉配一台脱硫塔，每台脱硫塔的煤气处理能力为25000m3/h，脱硫效率大于90%。两台脱硫塔并联运行，需要再生或更换填料时交替运行。附属设备包括脱硫塔工艺所需要的全部管道阀门，便于更换、添加填料。详细参数及配置见附表。序号设备名称单位数量规 格 型 号备 注生产厂家1干式脱硫塔台23000x8000不含脱硫剂2塔 体套123000x80006、8、10mm3隔 栅套2x229604闸 阀件2250Z41W-105蝶 阀件2600D343H-10C6眼睛阀件4DN600 F43x-2.57管 路套1DN600x88连接件套19放散系统套210放散管路米20DN250七、电气控制为保证煤气站正常生产，站内配电系统控制线路间，设电气联锁和系统报警。厂配电室直埋电缆进站内配电室，所有鼓风机和煤气增压机的电机采用变频器软启动。安装在防爆区的机电设备选用隔爆型，以保证运行安全。接地系统设计：a、煤气站内电气设备，除采用自动切断电源的保护措施外，还要将PE线（保护接地线）和PEN线（保护中性线）作MEB（等电位）连结。b、防雷和防静电感应产生火花，根据第二类工业建筑物、构筑物防雷要求，在煤气站最高点设置避雷针。进站低压线路全线采用电缆直接埋地敷设，将站内设备金属外壳及管道等，接到防雷电感应接地装置上，其接地电阻不大于10欧姆。LD-3.2米煤气站装机容量及用电负荷表序号设备名称电机型号数量装机功率KW运行功率KW1加煤电葫芦2323.4(间歇）20.422液压站111112.2111（间歇）2.2（间歇）3鼓风机255255（连续）4煤气增压机21602160（连续）5锅炉给水泵25.525.5(间歇)6热水泵2145230145（连续）30（连续）7清水泵222222（连续）8焦油泵25.525.5（间歇）9润滑泵330.7530.5532.25（间歇）1.65（间歇）10酚水泵25.525.5（间歇）11电捕焦油器38.36325.08（间歇）12电捕轻油器214.4224.8（间歇）13凉水塔风扇1414（间歇）14绝缘子箱瓷瓶电热油保温210220（间歇）总计728.78KW八、仪表控制加压机与鼓风机之间由PC实现联锁控制，即在正常运行过程中，鼓风机未启动，加压机不能启动；鼓风机启动延时一段时间后，加压机方能启动；鼓风机故障停机则加压机随之自动停机；加压机停机（故障或正常停机），延时一段时间后，鼓风机自动停机。l 含氧量超标保护电捕焦（轻）油器采用含氧量超标自动跳停保护装置，此装置在线检测，当含氧量达到设定值时，就会输出标准电流信号，在声光报警的同时，切断电捕焦高压输出，保证了煤气系统的安全运行。l 主要自动调节系统 炉底饱和温度；加压机入口压力；加压机出口压力。l 主要检测及显示检 测 点现场显示仪表显示工控机显示电捕焦（轻）绝缘子箱温度炉体平衡温度炉底饱和温度下段煤气出口温度上段煤气出口温度电捕焦（轻）进出口温度余热换热器进出口温度间冷器进出口温度下段煤气出口压力上段煤气出口压力加压机出口压力加压机入口压力炉底鼓风压力软化水管出口压力洗涤水泵出口压力冷却水泵出口压力酚水泵出口压力焦油泵出口压力发生炉蒸汽包蒸汽压力余热炉蒸汽包蒸汽压力煤气中氧气含量检测九、环保指标1、煤气站操作环境中CO含量不超过30mg/Nm3（GB50195-94）。2、环境噪音质量执行城市区域环境噪声标准（GB30961993）2、4类标准：昼间：60dB(A)；夜间：50dB(A)昼间：70dB(A)；夜间：55dB(A)；3、工业企业厂界环境噪声标准（GB123481990）、类区标准： 昼间：60dB(A)；夜间：50dB(A)昼间：70dB(A)；夜间：55dB(A)；4、锅炉大气污染物排放标准（GB132712001）类区时段标准： SO2：时段1200 mg/m3，时段900mg/m3；烟尘：50mg/m3；林格曼黑度1级；5、污水综合排放标准（GB89781996）；6、施工期间噪声执行建筑施工场界噪声限值（GB125231990）。7、保证满足国家环评与环保要求（因报价中未包括脱硫设备，SO2含排放指标除外，它与煤中含硫量成正比）。十、消防煤气发生站为易燃易爆场所，为保证安全生产，设计、施工、验收时遵循以下要求：1、煤气站主厂房、煤气净化区及煤气加压间为乙类爆炸危险场所，建筑物耐火等级不低于二级。2、煤气站内设有消防车道及消火栓，各层配备灭火器。3、煤气站订立严格的防火、防爆规章制度，加强煤气站区的管理，并由专人负责。4、煤气站防雷装置完善，所有设备在防雷保护区内。动力及照明配电符合防爆要求(详见自控仪表及低压配电系统控制要求)。5、所有设备和管路接地良好，接地电阻4。6、煤场注意通风降温，特别是夏季防止煤炭自燃。使用时按到场顺序做到先到后用。十一、安全 1. 煤气管道及设备均考虑了防雷及防静电接地设施。 2. 需进行检修维护的设备均设有梯子、平台及安全栏杆。 3. 煤气站整个系统在不同部位设有安全泄压水封。 4. 检修时有专门的蒸汽吹扫和安全放散系统。 5. 建立严格的管理制度和完善的操作规程。 6. 煤气发生站区域设有围墙及门卫,严格管理。 7. 空气鼓风管路上设逆止阀，防止煤气倒流入空气管路，形成爆炸性气体。空气总管末端设防爆膜片。 8.煤气加压机和空气鼓风机联锁，空气鼓风机不启动，煤气加压机无法启动；空气鼓风机停，煤气加压机自动停止。 9.电捕焦(轻)油器设有防爆膜片，以利泄压。10. 正常生产中，加强对煤气中氧含量分析化验，严禁煤气中氧含量超标(体积比0.8%) 的情况下使用电捕焦(轻)油器。十二、设计方案保证措施1、环保达标保证措施设置循环水池（循环利用），保证洗涤水不外排。冷凝含酚废水集中收集并汽化后再全部送到煤气炉内气化利用。系统中安装双级电捕焦油器，使煤气中焦油与灰尘含量小于60mg/Nm3，捕集的焦油集中收集外卖。风机采取安装消音装置，治理噪声污染。合理设计烘炉送气工艺，设置煤气放散点火器，保证放散烟气达标排放。2、稳定运行保证措施煤气炉炉篦布风均匀，再配以四把不均布的小灰刀和两把螺旋犁式大灰刀，保证炉内料层平稳，燃烧气化充分，出灰均匀。炉蓖采用高硅耐热球墨铸铁，以保证使用寿命和使用的稳定性。清灰为双侧机构，能保证清灰的均匀性从而保证料层的稳定性，双侧机构清灰时不会对煤气炉设备产生冲击载荷且当一侧设备故障时，单套系统仍然能稳定运行，不会造成停炉。充分考虑设备的稳定性，水泵、风机、加压机等设有备用，防止个别设备发生故障时整套系统停机。煤气加压机、静电除尘器高压电源装置，均选用国内专业厂家的名牌产品，保证生产的稳定运行。3、煤气系统安全保证措施系统内设置钟罩阀，系统超压时，自动放散卸压，系统内设置多处水封，超压时可自动卸压。温度、压力全部采用变送器采集信号；主要的检测点有：空气总管压力；炉底饱和温度、压力；煤气出口温度、压力；急冷塔温度、压力；间冷器温度、压力；电除焦油器出口压力和绝缘子箱的温度；煤气高低压总管压力；蒸汽压力；软水压力；生产上水压力。系统内各设备设置蒸汽吹扫，防止空气和煤气混合发生爆炸及造成人员煤气中毒。煤气发生炉加煤机采用有效密封结构，有效防止煤气泄漏，从而净化操作空间。4、空气系统安全保证措施安装止逆阀，防止煤气倒流。在煤气总管末端安装放散管，并安装爆破膜，超压时爆破卸压；在电除焦油器上及煤气低压总管上安装爆破阀，遇到爆炸事故的时候起到卸压的作用，以保证设备和管道系统。合理设置炉底超压卸压安全装置。5、电气系统安全保证措施煤气加压机和空气鼓风机设置连锁，不能单独启动煤气加压机，防止系统内煤气负压发生爆炸。煤气加压机入口压力与加压机连锁，低于某一设定压力时，煤气加压机停机，防止系统内煤气负压发生爆炸。煤气加压机入口压力与电除焦（尘）器连锁，低于某一设定压力时，电除焦（尘）器停机，防止系统内煤气负压发生爆炸。静电除尘器绝缘子箱温度报警连锁，当绝缘子箱内温度低于设定值时，停送高压电，防止绝缘子结露发生炸裂。煤气加压机采用煤气压力检测与变频器调速连锁控制，保障煤气输出压力平稳恒定。6、节约能源保证措施煤气发生站生产用水封闭循环利用，节约水资源。空气鼓风机及煤气加压机采用变频调速控制，根据生产负荷，调整风机转速，节约耗电成本。十三、工程质量保证1、煤气站设计、设备制造、安装、工程验收执行标准：序号标准代号名 称1GB50195-1994发生炉煤气站设计规范2GB5023-2005工业企业煤气安全规程3JB/7327-2007常压