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4,3，煤的氣化制氣4,3、1 煤的氣化制氣的爐型.本次規(guī)范修編由原有煤氣發(fā)生爐.水煤氣發(fā)生爐2種爐型基礎上，又增加了兩段煤氣發(fā)生爐，兩段水煤氣發(fā)生爐和流化床水煤氣爐等3種爐型,共5種爐型,1,兩段煤氣發(fā)生爐和兩段水煤氣發(fā)生爐的特點是在煤氣發(fā)生爐或水煤氣發(fā)生爐的上部.增設了一個干餾段,這就可以廣泛使用弱粘性煙煤 所產煤氣、不但比常規(guī)的發(fā)生爐煤氣、水煤氣的發(fā)熱量高。而且可以回收煤中的焦油.1980年以來兩段煤氣發(fā)生爐 在我國的機械、建材.冶金 輕工、城建等行業(yè)作為工業(yè)加熱能源廣泛地被采用,粗略的統計有近千臺套，兩段水煤氣發(fā)生爐已被采用作為城鎮(zhèn)燃氣的主氣源、如。秦皇島市、阜新市,威海市，保定市,白銀市 漢陽市。安亭縣等。但該煤氣供居民用CO指標不合格。應采取有效措施降低CO含量.這兩種爐型.國內開始采用時，是從波蘭。意大利。法國。奧地利等國引進技術,國外屬20世紀40年代技術，后通過中國市政工程華北設計研究院、機械部設計總院，北京輕工設計院等單位消化吸收、按照中國的國情設計出整套設備和工藝圖紙。一些設備廠家也成功地按圖制造出合格的產品 滿足了國內市場的需要、取得了各種生產數據，達到預想的結果,所以該工藝在技術上是成熟的，在運行時是安全可靠的、2。流化床水煤氣爐，是我國自行研制的一種爐型，是由江蘇理工大學，江蘇大學.研究發(fā)明.1985年承擔國家計委節(jié)能局、沸騰床粉煤制氣技術研究，課題.節(jié)科8507號，建立ф500mm小型試驗裝置.1989年通過機電部組織的部級鑒定 機械委教民005號,1989年又提出流化床間歇制氣工藝。并通過ф200mm實驗裝置的小試 1990年在鎮(zhèn)江市燈頭廠建立ф400mm的流化床水煤氣試驗示范站.日產氣3000m3。為工業(yè)化提供了可靠的技術數據及放大經驗,并獲國家發(fā)明專利、專利號ZL90105680，4.1996年鄭州永泰能源新設備有限公司從江蘇理工大學購置粉煤流化床水煤氣爐發(fā)明專利的實施權，經過開發(fā)1998年完成ф1，6m氣化爐的工業(yè)裝置成套設備.并建成鄭州金城煤氣站3 ф1、6m爐.日供煤氣量48000m3.向金城房地產公司居民小區(qū)供氣。經過生產運行,氣化爐的各技術指標達到設計要求.同年由國家經貿委委托河南省經貿委組織中國工程院院士岑可法教授等12位專家對。常壓流化床水煤氣爐、進行了新產品,新技術,鑒定、鑒定驗收證號、豫經貿科鑒字1999,039,河南省南陽市建設5 ф1，6m氣化爐煤制氣廠 日產煤氣10萬m3.采用沼氣、LPG增熱、1999年9月向市區(qū)供氣、該產品被國家經貿委。國經貿技術.1999。759號文列為1999年度國家重點新產品。鄭州永泰能源新設備有限公司.在此基礎上又進行多項改進。并放大成ф2，5m爐,逐步推廣到工業(yè)用氣領域。近年來上海沃和拓新科技有限公司購買了該技術實施權從事流化床水煤氣站工程建設 目前采用該技術的廠家有,文登開潤曲軸有限公司 南陽市沼氣公司，魯西化工、正在興建的有高平鑄管廠 二汽襄樊基地第二動力分廠。貴州畢節(jié)市,新余恒新化工.興義市等、總的說來該爐型號以粉煤作原料。采用鼓泡型流化床技術。根據水煤氣制氣工藝原理 制取中熱值煤氣。工藝流程短,產品單一 經過開發(fā),制造,建設 運行 取得了可靠成熟的經驗.可作為我國利用粉煤制氣的城市、或工業(yè)、煤氣氣源、2002年國家科學技術部批準江蘇大學為。國家科技成果重點推廣計劃，項目,常壓循環(huán)流化床水煤氣爐。的技術依托單位 項目編號2002EC000198，4。3 2、煤的氣化制氣 所產煤氣一般是熱值較低。煤氣組分中一氧化碳含量較高、如要作為城市煤氣主氣源、前者涉及煤氣輸配的經濟性.后者與煤氣使用安全強制性要求指標。CO含量應小于20 相抵觸。因此提出必須采取有效措施使氣質達到現行國家標準 人工煤氣,GB,13612的要求.4.3，3。氣化用煤的主要質量指標的要求是根據。煤炭粒度分級。GB，189。發(fā)生爐煤氣站設計規(guī)范.GB,50195.常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤質量標準,GB。9143以及現有煤氣站實際生產數據總結而編寫的。1。根據氣化原理，要求氣化爐內料層的透氣性均勻 為此選用的粒度應相差不太懸殊 所以在條文中發(fā)生爐煤氣燃料粒度不得超過兩級,當發(fā)生爐,水煤氣作為煤氣廠輔助氣源時，從煤氣廠整體經濟利益考慮并結合兩種氣化爐對粒度的實際要求，粒度25mm以上的焦炭用于水煤氣爐，而不用于發(fā)生爐 當煤氣廠自身所產焦炭或氣焦,其粒度能平衡時發(fā)生爐也可使用大于25mm的焦炭或氣焦。其粒度的上。下限可放寬選用相鄰兩級，煤的質量指標 灰分 固定床煤氣發(fā)生爐用煤質量標準、GB、9143規(guī)定、發(fā)生爐用煤中含灰分的要求小于24.由于煤氣廠采用直立爐作氣源時,要求煤中含灰分小于25、制成半焦后,其灰分上升至33、從煤氣廠總體經濟利益出發(fā),這種高灰分半焦應由廠內自身平衡、做水煤氣爐和發(fā)生爐的原料,由于中塊以上的焦供水煤氣爐,小塊焦供發(fā)生爐。條文中規(guī)定水煤氣爐用焦含灰分小于33、發(fā)生爐用焦含灰分小于35?；胰埸c,ST，在煤氣廠中，發(fā)生爐熱煤氣的主要用途是作直立爐的加熱燃料氣，加熱火道中的調節(jié)磚溫度約1200 熱煤氣中含塵量較高,當灰熔點低于1250?；以谡{節(jié)磚上熔融、造成操作困難 所以在條文中規(guī)定.當發(fā)生爐生產熱煤氣時,灰熔點,ST，應大于1250,2 兩段煤氣 水煤氣 發(fā)生爐如果爐內煤塊大小相差懸殊，會使大塊中揮發(fā)分干餾不透.影響了干餾和氣化效果。因此條文中規(guī)定用煤粒度限使用其中的一級、所使用的煤種主要是弱粘結性煙煤。為了提高煤氣熱值.并擴大煤源,條文中規(guī)定干基揮發(fā)分大于，等于20。煤中干基灰分定為小于,等于25 其理由是兩段爐干餾段內半焦產率約為75，80,則進入氣化段的半焦灰分不致高于33，煤的自由膨脹序數,F、S.I 和羅加指標 R I,代表煙煤的粘結性指標 GB 5447，GB,5449 兩個指標起互補作用,本條文規(guī)定的指標數值對保證爐子的安全生產有很大的意義,如果指標過高、煤熔融的粘結性.膨脹量、超過干餾段的錐度,則煤層與爐壁粘附導致不能均勻下降、此時必須采取打釬操作,這樣不但造成煤層不規(guī)則的大幅度下降.而且釬頭多次打擊爐壁、而使爐膛損壞，我國兩段爐大都使用大同煤.阜新煤 神府煤等、F。S I.均小于2 R，I。小于20、兩段爐使用弱粘結性煙煤。其熱穩(wěn)定性優(yōu)于無煙煤 因此仍采用一段爐對煤種熱穩(wěn)定性指標大于60。兩段爐加煤時、煤的落差較一段爐小。但兩段爐標高較高,煤提升高度大,因此對用煤抗碎強度的規(guī)定不應低于一般爐的60 的要求，根據我國煤資源情況提出煤灰熔融性軟化溫度大于、等于1250 是能達到的、滿足了兩段爐生產的要求。不會產生結渣現象.3,流化床水煤氣爐對煤的粒度要求、最好是采用粒度、1，13mm、均勻的煤、目前實際供應的末煤小于13mm或小于25mm的較多,為了防止煤氣的帶出物過多、使灰渣含碳量降低，對1mm以下，大于13mm以上煤分別規(guī)定為小于10,和小于15,的要求,當使用煙煤作原料時、要求羅加指數小于45。以防流化床氣化時產生煤干餾粘結，流化床氣化 氣化速度比固定床煤氣化反應時間短,速度要高得多、故提出要求煤的化學反應性。a、大于30,4，各氣化用煤的含硫量均控制在1 以內，是當前我國的環(huán)境保護政策的要求,高硫煤不準使用.5。氣化用煤的各質量指標的測定應按國家煤炭試驗標準方法進行,詳見表7 4，3、5.本條文是按氣化爐為三班連續(xù)運行規(guī)定的。否則,煤斗中有效儲量相應減少,按、發(fā)生爐煤氣站設計規(guī)范，GB.50195規(guī)定.運煤系統為一班制工作時、儲煤斗的有效儲量為氣化爐18，20h耗煤量.運煤系統為兩班制工作時、儲煤斗的有效儲量為氣化爐12.14h耗煤量。而本條文的有效儲煤量的上 下限分別增加2h，因為在煤氣廠中干餾爐.氣化爐和鍋爐等四大爐的上煤系統基本是共用的,在運煤系統前端運輸帶出故障修復后、四大爐需要依次供煤 排在最后供煤系統的氣化爐 煤斗容量應適當增大,備煤系統不宜按三班工作的理由是為了留有設備的充裕的檢修時間 4,3。7 各種煤氣化爐煤氣低熱值指標的規(guī)定與爐型 工藝特點、煤的質量,氣化用煤主要質量指標見表4 3.3.操作條件都有關 本條文提出的指標在正常操作條件下，一般是可以達到的，如果用戶有較高的要求 可采用熱值增富方法.如富氧氣化或摻入LPG等,4.3，8，氣化爐噸煤產氣率指標與選用的爐型有關。如W.G型爐比D型爐產氣量要高。煤的質量與氣化率也有密切的關系.如大同煤的氣化率較高.煤的粒度大小與均勻性也直接影響氣化爐的產氣率。所以。本條文寫明要把各種因素綜合加以考慮,對已用于煤氣站氣化的煤種。應采用平均產氣率指標.指在正常,穩(wěn)定生產條件下所達到的指標,對未曾用于氣化的煤種.要根據氣化試驗報告的產氣率確定、本條文提出的產氣率指標是在缺乏上述條件時，供設計人員參考。表4,3 8中的數據 由中國市政工程華北設計研究院.中元國際工程設計研究院 鄭州永泰能源新設備有限公司等單位提供，4、3 9 本條文規(guī)定氣化爐每1 4臺以下宜另設一臺備用。主要是城市煤氣廠供氣不允許間斷、設備的完好率要求高,根據城市煤氣廠、設有煤干餾爐.水煤氣，發(fā)生爐。氣化爐的檢修率一般在25，左右、對于流化床水煤氣爐.該設備無轉動機械部件.檢修，開停方便.其設備備用率.目前尚無實踐總結資料.故本條文暫按固定床氣化爐情況確定.4、3。10，對水煤氣發(fā)生爐，兩段水煤氣發(fā)生爐。以3臺編為一組再備用1臺最佳.因為鼓風階段約占1 3時間.3臺爐共用1臺鼓風機比較合理，而流化床水煤氣的鼓風?；蛑茪?階段約為1 2時間.因此建議2臺編為一組、由于這些氣化爐均屬于間歇式制氣采用上述編制方法、可以保持氣量均衡，這樣可以合用一套煤氣冷卻和廢氣處理及鼓風設備.對于節(jié)約投資、方便管理,都有好處.實踐證明是經濟合理的,目前流化床水煤氣爐鼓風氣溫度較高.在高溫閥門國內尚未解決前 其廢熱鍋爐與氣化爐應按一對一布置、便于生產切換、4。3 12、一般循環(huán)制氣爐的緩沖氣罐、由于氣量變化頻繁、罐的上下位置移動大。若采用小型螺旋氣罐易于卡軌，很多煤氣廠均有反映 不得不改為直立式低壓儲氣罐。該罐的容積定為0、5，1倍煤氣小時產氣量，完全滿足需要.4.3.13、循環(huán)制氣爐因系間歇制氣.作為氣化劑的蒸汽也是間歇供應的，但鍋爐是連續(xù)生產的，而氣化爐使用蒸汽是間歇的、故應設置蒸汽蓄能器，作為蒸汽的緩沖容器、由于蒸汽蓄能器不設備用,其系統中配套裝置與儀表一旦破壞 就無法向煤氣爐供應蒸汽,因此 煤氣站宜另設一套備用的蒸汽系統 以保證正常生產，4,3.14。由于并聯工作臺數過多，其不穩(wěn)定因素增加、且造成阻力損失、本條文規(guī)定并聯工作臺數不宜超過3臺,4、3,15、在煤氣廠中、水煤氣一般作為摻混氣,摻混量約1。3 與干餾氣摻混后經過脫硫才能供居民使用，而干法脫硫的最佳操作溫度為25 30。極限溫度為45,在煤氣廠內干餾煤氣在干法脫硫箱前將煤氣冷卻至25,左右。與35.的水煤氣混合后的溫度約28、3，仍在脫硫最佳操作溫度的范圍內,在煤氣廠中發(fā)生爐冷煤氣除作干餾氣的摻混氣外，主要作焦爐的加熱氣 如果發(fā)生爐煤氣的溫度增高，將影響煤氣排送機的輸送能力和煤氣熱量的利用.最終將影響焦爐加熱火道的溫度 造成燃料的浪費 故規(guī)定冷煤氣溫度不宜超過35、熱煤氣在煤氣廠中用作直立爐的加熱氣、發(fā)生爐燃料多采用直立爐的半焦。焦油含量少 故規(guī)定熱煤氣不低于350 近年來.煤氣廠發(fā)生爐煤氣站多選用W，G型爐,其出口溫度約300.400、煤氣廠中發(fā)生爐冷煤氣作為焦爐加熱.并通過焦爐的蓄熱室進行預熱 為防止蓄熱室被堵塞、故該煤氣中的灰塵和焦油霧、應小于20mg.m3，煤氣廠的熱煤氣一般供直立爐加熱.而熱煤氣目前只能作到一級除塵，旋風除塵器除塵。所以煤氣中含塵量仍很高,約300mg、m3 因此 在設計煤氣管道時沿管道應設置灰斗和清灰口、以便清除灰塵 4。3,16,煤氣廠中的發(fā)生爐煤氣站一般采用無煙煤或本廠所產焦炭 半焦作原料 所得焦油流動性極差，當煤氣通過電氣濾清器時，焦油與灰塵沉降在沉淀極上結成巖石狀物、不易流動。很難清理 所以本條文規(guī)定發(fā)生爐煤氣站中電氣濾清器應采用有沖洗裝置或能連續(xù)形成水膜的濕式裝置 如上海浦東煤氣廠的氣化爐以焦炭為原料、采用這種形式的電氣濾清器已運轉多年。電氣濾清器本身無焦油灰塵沉淀積塊,管道無堵塞現象 4.3,17，煤氣廠中。煤氣站基本采用焦炭和半焦為原料、所產焦油流動性極差、如用間接冷卻器冷卻,焦油和灰塵沉積在間冷器的管壁上.使冷卻效果大大降低.且這種沉積物堅如巖石,很難清除。故本條規(guī)定煤氣的冷卻與洗滌宜采用直接式 按本規(guī)范第4。3、15規(guī)定冷煤氣溫度不應高于35,因此、作為煤氣站最終冷卻的冷循環(huán)水 其進口溫度不宜高于28.這個條件對煤氣廠來說是做得到的,因為煤氣廠主氣源的冷卻系統基本設有制冷設備.適當增加制冷設備容量在夏季煤氣站的冷循環(huán)水進口水溫即可滿足不高于28，的要求，熱循環(huán)水主要供豎管凈化冷卻煤氣用,水溫高時、水的蒸發(fā)系數大，熱水在煤氣中蒸發(fā),吸熱達到降溫作用,再有水中焦油黏度小，水系統堵塞的機會少 而且其表面張力小.較易潤濕灰塵、便于除塵，故規(guī)定熱循環(huán)水溫度不應低于55，熱循環(huán)水系統除了由冷循環(huán)水補充的部分冷水及自然冷卻降溫外，沒有冷卻設備.在正常情況下.熱平衡的溫度均不小于55，4、3 21。放散管管口的高度應考慮放散時排出的煤氣對放散操作的工人及周圍人員影響。防止中毒事故的發(fā)生.因此.規(guī)定必須高出煤氣管道和設備及走臺4m 并離地面不小于10m.本條文還規(guī)定廠房內或距離廠房10m以內的煤氣管道和設備上的放散管管口必須高出廠房頂部4m，這也是考慮在煤氣放散時,屋面上的人員不致因排出的煤氣中毒,煤氣也不會從建筑物天窗,側窗侵入室內,4,3,22。為適應煤氣凈化設備和煤氣排送機檢修的需要，應在系統中設置可靠的隔斷煤氣措施，以防止煤氣漏入檢修設備而發(fā)生中毒事故。所以在條文中作出了這方面的規(guī)定,4、3、23.電氣濾清器內易產生火花.操作上稍有不慎即有爆炸危險.根據、發(fā)生爐煤氣站設計規(guī)范 GB，50195編制組所調查的65個電氣濾清器均設有爆破閥 生產工廠也確認電氣濾清器的爆破閥在爆炸時起到了保護設備或減輕設備損傷的作用，所以本條文規(guī)定電氣濾清器必須裝設爆破閥 發(fā)生爐煤氣站設計規(guī)范,GB.50195編制組調查中。多數工廠單級洗滌塔設有爆破閥,但在某些工廠發(fā)生了幾起由于誤操作或動火時不按規(guī)定造成嚴重爆炸事件.故條文中規(guī)定、宜設有爆破閥，以防止誤操作時發(fā)生爆炸事故 4、3。24,本條文規(guī)定廠區(qū)煤氣管道與空氣管道應架空敷設,其理由如下 1,水煤氣與發(fā)生爐煤氣一氧化碳含量很高。前者高達37、后者約23.27.毒性大且地下敷設漏氣不易察覺。容易引起中毒事故,2,水煤氣與發(fā)生爐煤氣中雜質含量較高，冷煤氣的凝結水量較大.地下敷設不便于清理、試壓和維修,容易引起管道堵塞，影響生產.3.地下敷設基本費用較高、而維護檢修的費用更高、因此，廠區(qū)煤氣管道和空氣管道采用架空敷設既安全又經濟、在技術上完全能夠做到,由于熱煤氣除采用旋風除塵器外。無其他更有效的除塵設備 而旋風除塵器的效率約70，當產量降低時、除塵器的效率更低 因此旋風除塵器后的熱煤氣管道沿線應設有清灰裝置，以便定時清除沿線積灰，保證管道暢通,4.3，25、爆破膜作為空氣管道爆炸時泄壓之用.其安裝位置應在空氣流動方向管道末端、因為管末端是薄弱環(huán)節(jié).爆破時所受沖擊力較大.關于煤氣排送機前的低壓煤氣總管是否要設置爆破閥或泄壓水封的問題。根據,發(fā)生爐煤氣站設計規(guī)范，GB、50195編制組調查、因停電或停制氣時，易有空氣滲漏至低壓煤氣管內形成爆炸性混合氣體 故本條文提出應設爆破閥和泄壓水封、4,3.26,根據我國煤氣站幾十年的經驗。本條文規(guī)定的水封高度是能達到安全生產要求的。熱煤氣站使用的濕式盤閥水封高度有低于本規(guī)范表4、3。26中第一項的規(guī)定,這種盤閥之所以允許采用、有下列幾種原因，1,由于大量的熱煤氣經過濕式盤閥、要考慮清理焦油渣的方便,為了經常掏除數量較多的渣、水封不能太高 2.熱煤氣站煤氣的壓力比較穩(wěn)定。一般不產生負壓、水封安全高度低一些,也不致進入空氣引起爆炸.3,濕式盤閥只能裝在室外、不允許裝在室內。以防止爐出口壓力過高時水封被突破。大量煤氣逸出引起事故、這種盤閥的有效水封高度不受表4 3。26的限制.但應等于最大工作壓力，以Pa表示、乘0,1加50mm水柱.由于這種盤閥只能在室外安裝，允許降低其水封高度,并限于在熱煤氣系統中使用，所以在本條文中加注。4、3。27,本條規(guī)定了設置儀表和自動控制的要求。1。設置空氣，蒸汽 給水和煤氣等介質計量裝置,是經濟運行和核算成本所必須的、4 飽和空氣溫度是發(fā)生爐氣化的重要參數，采用自動調節(jié)，可以保證飽和空氣溫度的穩(wěn)定。使其能控制在、0.5 范圍內，從而保證了煤氣的質量，特別是在煤氣負荷變化較大時、有利于爐子的正常運行。6。兩段爐上段出口煤氣溫度 一般控制在120，左右?？刂品绞绞钦{節(jié)兩段爐下段出口煤氣量.7.汽包水位自動調節(jié)、是防止汽包滿水和缺水的事故發(fā)生,8，氣化爐緩沖柜位于氣化裝置與煤氣排送機之間，緩沖柜到高限位時。如不停止自動控制機運轉將有頂翻緩沖柜的危險,所以本條文規(guī)定煤氣緩沖柜的高位限位器應與自動控制機連鎖，當煤氣緩沖柜下降到低限位時.如果不停止煤氣排送機的運轉將發(fā)生抽空緩沖柜的事故、因此規(guī)定循環(huán)氣化爐緩沖柜的低位限位器與煤氣排送機連鎖 9、循環(huán)制氣煤氣站高壓水泵出口設有高壓水罐、目的是保持穩(wěn)定的壓力。供自動控制機正常工作.但當壓力下降到規(guī)定值時 便無法開啟和關閉有關水壓閥門,將導致危險事故發(fā)生.因此規(guī)定高壓水罐的壓力應與自動控制機連鎖、10.空氣總管壓力過低或空氣鼓風機停車、必須自動停止煤氣排送機，以保證煤氣站內整個氣體系統正壓安全運行.所以兩者之間設計連鎖裝置,11,電氣濾清器內易產生火花。操作上稍有不慎即有爆炸危險,因此為防止在電氣濾清器內形成負壓從外面吸入空氣引起爆炸事故，特規(guī)定該設備出口煤氣壓力下降至規(guī)定值,小于50Pa,或氣化煤氣含氧量達到1 時即能自動立即切斷電源、對于設備絕緣箱溫度值的限制是因為煤氣溫度達到露點時 會析出水分、附著在瓷瓶表面、致使瓷瓶耐壓性能降低、易發(fā)生擊穿事故、所以一般規(guī)定絕緣保溫箱的溫度不應低于煤氣入口溫度加25、工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程。GB、6222，否則立即切斷電源,12.低壓煤氣總管壓力過低,必須自動停止煤氣排送機.以保證煤氣系統正壓安全運行,壓力的設計值和允許值應根據工藝系統的具體要求確定.13,氣化爐自動加煤一般依據爐內煤位高度,爐出口煤氣溫度及爐內火層情況，設置自動加煤機構,保持爐內的煤層穩(wěn)定。氣化爐出灰都是自動的.但在某一質量的煤種的條件下、在正常生產時煤、灰量之比是一定的,因此自動加煤機構和自動出灰機構一定要互相協調連鎖,14 本條是為循環(huán)制氣的要求而編制的。循環(huán)氣化爐。水煤氣發(fā)生爐。兩段水煤氣發(fā)生爐.流化床水煤氣爐。的生產過程.水煤氣爐是、吹風。吹凈 制氣,吹凈，每個循環(huán)約420s 流化床水煤氣是,吹風，制氣，吹風,每個循環(huán)約150s,周而復始進行、在各階段中有幾十個閥門都要循環(huán)動作 這就需要設置程序控制器指揮自動控制機的傳動系統按預先所規(guī)定的次序自動操作運行.