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1、造气岗位培训教材一.岗位任务以无烟块煤、煤棒等固体燃料为原料，采用间歇固定层气化法，在造气炉中交替以空气和蒸汽为气化剂，通过赤热的碳层进行反应，制得合格的半水煤气。合格的半水煤气要求：O20.5%，对于无甲醇工艺， （CO+H2）/N2=3.1-3.2空气煤气、水煤气、半水煤气概念、主要成分的认识可燃气体爆炸极限： CO 12.5-74.2 H2 4-74.2 CH4 5.3-15 H2S 4.3-45.5半水煤气成份：o CO2 9.0% O2 0.5% CO 28% o H2 39% N2 22% CH4 1.5%爆炸极限：8.4-68.5%（计算值）吹风气成份：o CO2 14% O2
2、1.0% o CO 7% H2 5% N2 73%爆炸极限：60.6%-72.1%（计算值）计算方法：1）扣除O2和按空气中N2/O2比例扣除N2：1.0%*(79/21)=3.76%2)调整后吹风气成份：CO2：14/(100-1.0-3.76)=14.7%CO：7/(100-1.0-3.76)=7.35%H2：5/(100-1.0-3.76)=5.25%N2：(73-3.76)/(100-1.0-3.76)=72.7%3)惰气和可燃气进行组合：CO+CO2=22.5%CO2/CO=2H2+N2=77.95%N2/H2=13.84)查表：CO+CO2爆炸极限为：49%-60%H2+N2爆炸极
3、限为：65%-76.5%5)计算吹风气爆炸极限：下限：100/(22.05/49)+(77.95/65)=60.6%上限：100/(22.05/60)+(77.95/76.5)=72.1%可燃气体和惰气混合后其比率(惰/燃)在下列情况下不爆炸：N2/H216.5 N2/CO4.1 N2/CH46CO2/H210.2CO2/CO2.2CO2/CH43.3对氧指标控制的认识：(1)半水煤气在爆炸极限内氧含量对应值：下限：(100%-8.4%)*21%=19.24%上限：(100%-68.5%)*21%=6.6%上述仅是理论计算，生产中为确保安全，当半水煤气中氧含量上升至2%时，必须进行紧急停车。(
4、2)吹风气在爆炸极限内氧含量对应值：下限：(100%-60.6%)*21%=8.3%上限：(100%-72.1%)*21%=5.8%经计算：当吹风气中CO+H210%，O21.0%时，其惰气与可燃气比率在爆炸范围之外，为确保安全，用吹风气作惰气置换时一般控制CO+H28%，O20.5%。需要指出：浓度极限的存在并不意味着达不到这个界限时，气体就不会燃烧，实际上，把浓度小于下限的可燃物加热(用外热)到高温后，将它们点着也能燃尽。在浓度极限之内和之外燃烧的根本区别，在于前者的火焰在其中能够自行传播发生爆炸，而后者不能。二、生产原理：1.气化过程主要反应式：造气炉内固体燃料的气化过程，实际上主要是碳
5、与氧的反应和碳与蒸汽的反应，这两个反应为固体燃料的气化反应。A以空气为气化剂的反应C+O2=CO2+401.9KJ/mol2C+O2=2CO+118.5KJ/molC+CO2=2CO-164.96KJ/mol2CO+O2=2CO2+31.5 KJ/mol以空气为气化剂的目的是提高炉温为蒸汽转化制煤气创造条件，为抑制CO的还原反应，提高碳的利用率，可采用提高气流速度，减少接触时间。B以蒸汽为气化剂的反应C+H2O(g)=CO+H2-122.67KJ/molC+2H2O(g)=CO2+2H2-80.4KJ/molC+CO2=2CO-164.96KJ/molCO+H2O(g)=CO2+2H2+42.
6、3KJ/molC+2H2=CH4+83.3KJ/molCO+3H2=CH4+H2O+206 KJ/molCO2+4H2=CH4+2H2O+163.7 KJ/mol以蒸汽为气化剂的主要目的是为了得到氢和一氧化碳，可采取提高反应温度，并增加反应接触时间，使二氧化碳充分还原成一氧化碳，提高有效成份。由式(9)、(10)、(11)知，存在甲烷生成反应，是在煤气炉中的还原层次要层内进行。但是在高温状态下，甲烷反应受到抑制。半水煤气中的甲烷气含量主要是由于燃料中挥发物含量不同所致。 2.固定层气化对固体燃料质量的要求：A块煤气化要求：项目技术要求粒度大块50-100mm中块25-50mm小块13-25mm
7、水份6%挥发份10%灰分一级16%二级16-20%三级20-24%固定碳一级75%二级70-75%三级65-70%硫一级0.5%二级0.51-1.0%三级1.01-2%灰熔融性一级1350、二级1300-1350、三级1250-1300热稳定性70%B燃料的化学性质：(1)水份：水份高，蒸发吸热，造成炉温下降，燃料消耗增加，产气下降。(2)挥发份：挥发份含量高，制出的半水煤气中甲烷和焦油含量高。(3)灰份熔点：主要用于固态排渣锅炉和气化炉设计并指导实际操作，能定性说明灰的熔化温度范围。当灰份过高时，在气化过程中由于部分碳表面为灰份覆盖，减少气化剂与碳表面的接触面积，降低了燃料反应活性，灰渣残碳
8、高。灰份：煤中有许多矿物质组成，经高温灼烧后，剩下的残留物就叫灰份。灰份主要是硅、铝、铁、钙、镁等元素的氧化物和盐类。当加热到一定温度时，这些混合物开始部分熔化，温度升高，熔化量增加。煤灰熔化时三个特性温度：开始变形温度、软化温度、流动温度。根据灰熔点高低，分为四种：易熔：1160中等熔融：1160-1350难熔：1350-1500不熔：1500(4)硫份根据煤中硫含量的不同，煤可分为低硫煤(1.5-2.5%)、多硫煤(2.6-4.0%)、高硫煤(4%)。煤中硫根据存在状态可分为无机硫和有机硫两大类，无机硫以黄铁矿、白铁矿(分子式FeS)和硫酸盐的形式存在。以黄铁矿和白铁矿形式存在的硫又称为硫
9、化物硫。有机硫主要是硫醚、梳醇、噻砏类硫化物。煤中硫份在气化过程中转化为含硫气体，不仅对设备管道有腐蚀作用，而且会使催化剂中毒。(5)化学活性：是指燃料与气化剂中氧、蒸汽或二氧化碳反应的能力。(6)燃料的成渣性能：是指燃料在气化时是否易于烧结成渣。易于成渣的燃料在受高温时，容易软化熔融而生成迷渣块，使排灰和气化剂均匀分布困难，炉况恶化。一般认为，在灰份中的Fe2O3、CaO、FeO含量越多，越易结渣，含Al2O3和SiO2越多，则熔点较高，不易结渣。固定层气化炉要求燃料有较高的灰熔点。C燃料的物理性质：(1)机械强度(2)热稳定性：指燃料在受高温后粉碎的程度。(3)粘结性：指煤在高温下干馏粘结
10、的性能。 粘结性大的原料煤，在气化中相互点结，生成焦拱，破坏透气性，恶化炉况。(4)燃料粒度.煤气发生炉内燃料的分布情况炉内燃料层气化过程中大致分五个层区：干燥层(150200毫米)：依靠气体的显热来蒸发料燃料中的水份。干馏层(300400毫米)：燃料依靠热气体换热分解，放出挥发份。还原层(350450毫米)：主要进行二氧化碳还原成一氧化碳，或水蒸汽分解为氢。氧化层(200300毫米)：碳被气化剂中的氧氧化成二氧化碳及一氧化碳并放出热量。灰渣层(100200毫米)：分配气化剂并防止炉篦受高温影响，借灰渣显热来预热气化剂。自由空间：起聚积煤气作用和减少煤粉带出。 4.生产工艺条件的选择和工艺指标
11、A工艺条件(1)气化层温度：气化反应在高温下进行，气化层温度越高，产气和气质越好。发生炉中气化层的最高温度不能超过原料的灰熔点，应根据原料性质控制，否则在气化层产生结渣使气化剂分布不均，产气和气质下降，严重时结疤，炉况恶化。气化层实际温度一般很难直接测得，操作中主要根据探火棒控测炉内料层及炉顶、炉底温度变化和半水煤气组成变化来进行判断。一般半水煤气中二氧化碳控制在8%-12%，炉顶温度350-400，炉底温度200-250。2)吹风时间和入炉风量 在吹风和制气中，制气吸热和吹风放热必须达到平衡，由入炉空气总量决定煤气炉生产负荷。调节入炉空气总量方法有两种：一是调节吹风速度大小，二是调节吹风时间
12、长短。在稳定碳层的前提下，一般采取“强风短吹”，可减少吹风气中二氧化碳的生成量，降低热量损失，碳的消耗，可延长制气时间，有利于提高炉生产能力。正常操作下，炉带出物应小于4%。每生产1Nm3半水煤气，约耗入炉风量0.95-1.05 m3空气。(3)吹制气时间和蒸汽用量在吹风时间和入炉总风量确定的基础上，蒸汽用量的大小将取决于炉温，不要使炉温波动过大。合适的蒸汽用量将使上、下吹制气平均蒸汽分解率达到50%，下吹蒸汽用量约为上吹的1.1-1.5倍。(4)碳层高度： 高碳层有利于炉内燃料层的分区相对稳定，储存较多热量，维持较高的气化层温度和使用大风量的操作条件，碳层高度一般控制在1.8-2.2米。(5
13、)循环时间： 一般以120-150秒为宜。(6)生产强度 适宜的生产强度应根据原料煤性质确定，根据生产负荷调节，一般为800-900m3半水煤气/(m2h台)B操作条件的选择a上、下制气操作b吹风和回收操作在决定循环百分比分配时，应该保持“吹风+回收”为定值。当入 炉总风量确定后，切勿随意变动。发气量好及氢氮比较高时，可增加回收并应减少吹风，但回收时，入炉的风量要比吹风时入炉的风量为少，此时总的入炉风量略有降低，可防止炉温继续升高。当炉温低，发气量差以及氢氮比较低时，可减少或不做加回收，而相应改做吹风。此时总的入炉风量略有增加，可以提高炉温。用这种调节气体成分的方法，有利于减少炉温的波动。c加
14、碳和出灰操作加碳和出灰是保持煤气发生炉物料平衡的手段，正确的加碳和出灰应以稳定碳层和维持炉内燃烧层良好的造气性为原则。块度均匀，灰熔点高的原料，因为造气性良好而又不易结疤，可以采取高碳层操作；块度不均匀的燃料，因为造气性差而又容易结疤，碳层可适当降低些。d操作指标1)压力（1）蒸汽缓冲罐减压前蒸汽压力：02-1.2MPa（2）蒸汽缓冲罐减压后蒸汽压力：005-008MPa （3）废锅、夹套汽包蒸汽压力：02 MPa（4）废锅、夹套汽包加水压力：04MPa（5）油泵油压：406.0MPa2)温度（1）炉顶温度：400（2）炉底温度：300（3）夹套温度：135（4）气柜进口温度：50（5）气柜出口冷却塔煤气温度：夏天35， 冬天303).循环百分比(总循环时间：150秒)吹风：29秒上 吹：33秒(加氮：24秒)下吹：75秒二次上吹：5秒吹净：8秒4)液位（1）夹套汽包液位：1/22/3（2）油泵油位：1/22/3（3）洗气塔冷却塔设置U型水封，防跑气，防液封。5)成分（1）半水煤气 O20.5% ， O21.5%紧急
