1、3.6m×1兩段式煤氣發生爐冷煤氣工藝方案 淄博中升機械有限公司 3.6m×1兩段式煤氣爐冷凈煤氣站工程 工藝設計方案說明淄博中升機械有限公司1、概述1.1項目名稱、建設單位、制造廠家 項目名稱：Ø3.6兩段式煤氣發生爐冷凈煤氣站 建設單位： 制造廠家： 1.2設計標準1.2.1建設項目環境保護管理條例。 1.2.2中華人民共和國大氣污染防治法2004.4.291.2.3大氣污染物綜合排放標準GB16297-19961.2.4工業生產窯爐大氣污染物排放標準GB90785-19961.2.5發生爐煤氣站設計規范GB50195-94。1.2.6工業企業煤氣安全規程GB

2、6222-86。1.3設計原則1.3.1 嚴格按照煤氣站設計規范，尤其是對易燃易爆區域劃分及設備選型標準要求組織設計。1.3.2 選用技術含量高、技術成熟的可靠設備及工藝，確保操作方便，建設周期短，能長時間安全穩定運行。1.3.3 結合當地自然條件，認真貫徹“五化”（工廠布置一體化、生產裝置露天化、建構筑物輕型化、公用工程社會化、設備技術國產化）的設計原則。 2.工藝技術方案2.1工藝方案設計基礎資料為保證發生爐煤氣的質量要求，并滿足兩段爐煤制氣的工藝需要，適合的煤種有不粘煤、弱粘結性煙煤、長焰煤、年老的褐煤。可供選擇使用的煤種有山西大同煤、陜西神木、內蒙東勝煤等。2.1.1 煤氣爐用煤質量指

3、標粒度 2040；2550；3060mm最大粒度與最小粒度之比 2塊煤限下率（% ） 10含矸率（%） 2干基揮發分Vd（%） 20干基灰分Ad（%） 18干基全硫分Std（%） 2灰熔融性軟化溫度ST（） 1250熱穩定性TS+6（%） 60抗碎強度（25mm）（%） 60膠質層厚度 12mm羅加指數R.I 20自由膨脹系數F.S.I 22.1.2 煤氣發生爐主要氣化指標氣化強度 200300kg/m2.h干煤氣化率 3.13.5Nm3/kg低發熱值 60606480kJ/Nm3灰渣含碳率 15蒸氣耗率 0.30.5kg/kg煤空氣耗率 2.23.2Nm3/kg煤2.2工藝流程設計 2.2.

4、1工程范圍本工程設計包括上煤，煤氣發生爐，煤氣冷卻、凈化，焦油、輕油、循環水系統，軟化水輸水系統，煤氣加壓，爐底鼓風，站內管路，低壓配電、自控儀表以及相應的輔助設施。2.2.3 煤氣生產工藝流程2.2.3.1上段煤氣煤 倉兩段式煤氣發生爐汽 包空氣鼓風機旋風除塵器C-45電捕焦油器余熱換熱器煤氣加壓機風冷器C-97電捕輕油器間接冷卻器下段煤氣合格粒煤 4060mm 電動葫蘆窯 爐工藝流程簡圖如下：2.2.3.2工藝流程簡述兩段式煤氣發生爐制氣屬于空氣鼓風連續制氣方式：爐體水夾套和余熱鍋爐自產的低壓蒸汽和鼓風空氣混合組成的飽和氣作為氣化劑，（飽和溫度一般控制在5565之間）。經過干式止回閥從煤氣

5、爐底部風管經過爐柵進入氣化爐內，在氣化段內與逆向加入的原料煤所形成的熱半焦發生氣化反應生成熱煤氣。其中有近75%的熱煤氣經過中心鋼管及環型爐墻內的通道導出，形成底部煤氣；其余約25%左右的熱煤氣直接對干餾段中的煙煤加熱、干燥、干餾，與干餾煤氣混合形成頂部煤氣。(1)頂部煤氣的產生入爐的煙煤被氣化段產生的熱煤氣加熱首先失去內外水分（90150），繼而逐漸被干餾（150550）脫出揮發分，揮發分成份為焦油、烷烴類氣體、酚及H2、CO2、CO、H2O混合物，其中，焦油、輕焦油隨頂煤氣進入后續凈化被脫除，而烷烴類及H2、CO2、CO類做為干餾煤氣和氣化段產生的部分發生爐煤氣混合成為頂煤氣。因為干餾氣具

6、有較高熱值，因而，屬于混合氣的頂煤氣熱值一般可達到16501750大卡/Nm3，干餾產生的酚在凈化冷卻設備內逐漸被煤氣中凝結的水溶解而形成酚水，酚類物屬雜酚，以對苯二甲酚居多，酚水的濃度一般不超過5%，屬有害有毒物質，需處理。(2)頂煤氣凈化冷卻處理過程頂煤氣凈化處理過程為經旋風除油器除去大顆粒灰塵,進級電捕焦油器，其工作溫度為90150之間，脫除重質焦油（一般熱值可達9000大卡/kg以上），其產量因煤種不同而不定，一般為原煤總量的23.5%，是優質化工原料或燃料。經初步脫焦油后的頂煤氣接著進入間冷器，在間冷器內煤氣被冷卻至3545左右，產生含有輕油的酚水混合物。其中，輕油因比重輕于酚水而可

7、被分層分離開。被間接冷卻后的頂煤氣再進入二級電捕焦油器，煤氣中的輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯集到極管管壁，自流至輕油罐，輕焦油的組份相當于重柴油。(3)底煤氣的產生原料煤在干餾段被底部煤氣干餾后，形成半焦進入氣化段。半焦的揮發份一般為35%。半焦因脫去煤中的活性組份，氣化活性比煙煤有所降低，其氣化強度一般可達200280Kg.h，二段式氣化爐氣化火層的溫度一般為10001300之間。半焦與蒸汽或空氣混合氣發生以下反應：C+O2=CO2+408840千焦/千摩爾C+1/2O2=CO+123217千焦/千摩爾CO2+C=CO-162405千焦/千摩爾C+ H2O =CO+ H2-118821千焦/千

8、摩爾C+ 2H2O =CO2+ 2H2-75237千焦/千摩爾底部煤氣為完全氣化煤氣，幾乎不含焦油。但含少量灰塵，其熱值一般為12001300大卡/Nm3。根據氣化原理，爐溫高火層厚，煤氣熱值也提高，反之亦然。(4)底煤氣的凈化處理過程底煤氣凈化處理采用先被離心除塵，除塵后的溫度大約在450550；繼而進入余熱鍋爐被回收煤氣顯熱，煤氣溫度降至180220左右；再進入風冷器被冷卻，溫度降至6580；進入間冷器，被循環冷卻水間接冷卻至3545。與頂部煤氣混合進入二級電捕輕油器，再一次脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經加壓機加壓,后經過煤氣管道進入窯爐供用戶使用。2.2.4 主要工藝特點（1） 采用兩

9、段式煤氣發生爐生產煤氣，氣化效率高、熱效率高、生產運行成本較低、自動化程度高、勞動強度低、操作環境良好。煤氣雜質含量少、發熱值高而且產氣量穩定。（2） 下段煤氣出口設旋風除塵器和余熱換熱器，使下段煤氣先經除塵后再進余熱換熱器，煤氣溫度降到220左右，使煤氣顯熱得到了充分回收利用，同時又副產0.24KPa的蒸汽,蒸汽可作為煤氣爐探火汽封用或電捕焦油器絕緣子箱保溫及焦油管道伴熱用。（3）采用風冷間冷工藝，對煤氣進行降溫處理，避免了煤氣與水直接接觸產生的大量洗滌污水。2.2.5主要節能措施（1）充分利用下段煤氣余熱，設置余熱換熱器產生蒸汽，既回收了能量，又節省冷卻水。（2）采用了新型密封鎖氣性好的自

10、動加煤裝置，減少了煤氣的泄漏量。（3）對耗電量大的空氣鼓風機、煤氣加壓機，增設了變頻調節器，降低電力消耗。（4）采用高效保溫材料，減少熱量損失，提高熱利用率。（5）電氣設計選用了節能型變壓器，電機采用Y型系列。2.3主要設備選型2.3.1 兩段式煤氣發生爐（見附圖）3.6m兩段煤氣發生爐主要技術特性及基本參數序號名 稱單位參 數備 注1爐膛內徑mm36002爐膛斷面積m210.173水套受熱面積m230.54適用煤種不粘結或弱粘結煙煤、長煙煤5燃料粒度2040；2550；30606耗煤量Kg/h225033007氣化劑空氣+水蒸汽8空氣消耗量m3/kg煤2.22.59蒸氣消耗量kg/kg煤0.

11、30.510煤氣產量Nm3/h80001100011煤氣熱值混合kJ/Nm360606270上段kJ/Nm371107350下段kJ/Nm35225543412煤氣出口壓力上段kPa3.03.5下段kPa3.54.513煤氣出口溫度上段80120下段45055014最大爐底鼓風壓力kPa8.015飽合空氣溫度506516探火孔氣封壓力MPa0.1517水套蒸汽產量Kg/h70018水套蒸汽壓力MPa0.09/0.24具有以下特點：（1）加煤機為液壓雙滾筒雙路加煤裝置，滾筒與殼體之間采用干油泵注入黃油密封，密封效果好，從而避免了由煤氣泄漏而導致的不安全及浪費現象。雙路交替加煤，使加煤裝置更加可靠

12、，避免了因一路加煤裝置發生故障，而導致停爐、停產等現象出現。（2）煤氣爐采用耐熱不銹鋼中心管導流下段煤氣，結構簡單，耐高溫，不掛渣，使用壽命長，維修更換方便。（3）煤氣爐體水套采用全水套結構，自產飽和蒸汽，可完全滿足煤氣爐自身的用氣要求，不需外來蒸汽，使生產成本降低。（4）煤氣爐采用濕式錐形灰盤，液壓兩側出灰裝置。偏心爐篦排灰具有很強的破渣作用，避免了因破渣出灰不好而引起的煤氣爐的不正常現象。（5）煤氣爐爐篦采用耐熱、耐磨材料制造，且進風口切向布置，改進后的爐篦使爐內布風更加均勻合理，產量提高，操作運行更加穩定。（6）使用蝸輪蝸桿驅動灰盤，使灰盤的傳動更加平穩、可靠。 2.3.2一級電捕焦油器

13、 本設計單臺煤氣爐對應配有一臺C-45電捕焦油器，主要功能是除去上段煤氣中的重質焦油。其主要技術指標見下表。C-45型電捕焦油器技術指標序號名 稱單位指標備注1設備外殼直徑mm27162設備總高度mm96003處理煤氣量Nm3/h450055004凈化效率955煤氣工作溫度801206沉淀極數量根457沉淀極內徑mm2508有效截面積m22.29工作電壓kV456010高壓電源72kV/150mA2.3.3 旋風除塵器本設計單臺煤氣爐對應配旋風除塵器一臺，其主要功能是對下段煤氣進行除塵。其主要技術指標如下表：旋風除塵器主要技術指標序號名 稱單位指標備注1設備外殼直徑mm20002設備總高度mm

14、65003處理煤氣量Nm3/h500070004除塵效率60705煤氣工作溫度4505502.3.4余熱換熱器本設計配余熱換熱器一臺，其工作原理：500左右的煤氣進入余熱換熱器，煤氣顯熱與余熱換熱器管內的水進行熱交換，使煤氣溫度降到230。換熱器產生的蒸汽可供探火時封探火孔用，也可供電捕焦油器和電捕輕油器絕緣子干燥保溫用，還可作為氣化工藝的氣化劑以及需保溫管路的伴熱蒸汽。換熱器按壓力容器設計制造，其主要技術指標如下表：余熱換熱器主要技術指標 序號名 稱單位指標備注1設備外殼直徑mm14002設備總高度mm80003處理煤氣量Nm3/h400056004蒸汽壓力KPa0.095煤氣進口溫度450

15、5506煤氣出口溫度2002302.3.5風冷器本設計配風冷器一臺，其功能是將從余熱換熱器出來的下段煤氣（200230）通過風冷器管被空氣冷卻，冷卻后溫度為110150左右。其主要技術指標見下表。風冷器主要技術指標序號名 稱單位指標備注1設備長×寬×高mm4200×1800×898240管2設備總高度mm89823處理煤氣量Nm3/h550070005煤氣進口溫度2002306煤氣出口溫度110150煤氣工作壓力KPa2.43.52.3.6洗滌間接冷卻器 本設計配間接冷卻器一臺，主要功能是對經電捕焦油器凈化后的上段煤氣和經旋風除塵器、余熱換熱器、風冷器處

16、理過的下段煤氣進一步冷卻降溫。由于煤氣通過管程冷卻水通過殼程屬間接冷卻，避免了水與煤氣直接接觸，不產生污水，利于環境保護。其主要技術指標見下表。間接冷卻器主要技術指標序號名 稱單位指標備注1設備外殼直徑mm21202設備總高度mm96003處理煤氣量Nm3/h8000120004煤氣流速m/s345煤氣溫度上段進口105下段進口120混合出口456冷卻水溫度進口3035出口40457冷卻水用量T/h408管間水壓力kgf2.03.02.3.7 二級電捕焦油器 本設計配一臺C-97型電捕焦油器，其主要功能是對混合后的上下段煤氣進行二次除塵及輕油，其主要技術指標如下：C-97型電捕焦油器技術指標序

17、號名 稱單位指標備注1設備外殼直徑mm36002設備總高度mm96003處理煤氣量Nm3/h8500120004除油效率955煤氣工作溫度40506沉淀極數量根977沉淀極內徑mm2508有效截面積m24.769工作電壓kV456010高壓電源72kV/200mA2.3.8空氣鼓風機與煤氣增壓系統根據煤氣產量,鼓風機的選行為9-19 7.1D-4，風壓11596Pa,開一備一。根據煤氣產量,加壓風機選行為MJG12-1100 D5，全壓P=21719pa，開一備一。2.4煤氣站用電本煤氣站裝機容量一覽表序號名 稱數量裝機容量常開最大功率備注1軟化水泵5.5KW2臺115.5開1備12循環水泵1

18、8.5KW2臺3718.5開1備13洗滌水泵7.5KW2臺157.5開1備14鼓風機55KW2臺11055開1備15加壓風機110KW2臺220110開1備16C-45電捕焦油器1臺7.24.326C-97電捕焦油器1臺14.48.647電動葫蘆4KW1臺448液壓系統 11KW2臺2211開1備19干油泵0.55KW2臺1.11.110儀表電源1項2211站內照明1項55合計448.7KW232.56KW2.5電控儀表技術方案2.5.1概述根據站區的布置及裝置操作特點，同時考慮到管理以及最大限度的減少現場人員及現場操作，進行工廠的操作、工藝參數的監視及控制、生產能力的調整、報警監視以及工廠的

19、管理等；順序控制系統、聯鎖及緊急停車系統采用可編程序邏輯控制器(PLC)來實現；為了確保工廠的安全操作，對氣化、排送裝置安全保護則采用安全保護系統來實現，并設有電氣聯鎖及緊急停車系統。2.5.2儀表測量測量項目名稱儀表安裝位置單位備注上段煤氣出口溫度中央控制盤 現場上段煤氣出口壓力中央控制盤 現場Pa下段煤氣出口溫度中央控制盤下段煤氣出口壓力現場Pa飽和空氣溫度中央控制盤 現場飽和空氣壓力中央控制盤 現場Pa通道巡檢溫度中央控制盤絕緣子箱溫度中央控制盤汽包水位中央控制盤帶水位報警煤氣低壓總管壓力中央控制盤 現場Pa帶低壓報警煤氣高壓總管壓力中央控制盤 現場Pa2.5.3 自動控制：自動控制使用

20、可編程序控制器控制：2.5.3.1 液壓站起動后，先打開下加煤閥，緩沖煤倉中的一斗煤落入煤氣中，經延時自動關閉下加煤閥，接著打開上加煤閥，煤倉的煤落入緩沖煤倉中，經延時自動關閉上加煤閥，1號煤倉和2號煤倉設有轉換開關，安裝于中央控制盤。2.5.3.2 溫度控制自動加煤：即當上段煤氣溫度高于120（此溫度可調）自動加煤循環1次。2.5.3.3 半自動除灰：按啟動按鈕自動除灰一個循環.2.5.3.4 采用電動執行器自動調節飽和溫度。2.5.4報警2.5.4.1 低壓煤氣總管壓力降到300Pa時報警，降到150Pa以下時，自動停止電捕焦、電捕輕和加壓風機。2.5.4.2汽包水位高或低時自動報警。2.

21、5.5工藝風機和加壓風機的聯鎖2.5.5.1 工藝風機起動后，才能起動加壓風機。2.5.5.2 當工藝風機停機時，應自動停止加壓風機。2.5.6現場儀表2.5.6.1 液壓站電磁閥電壓為24V直流電源。2.5.6.2 儀表選用福光白特智能儀表，PLC選用日本三凌MR40點IN，繼電器選用歐姆龍（OMRON），電器元件選用正泰系列，總開關DW1T-800A，風機變頻選用國產英威騰（一套）。2.5.6.3 電器部分：加壓風機工藝風機可選用4臺變頻器或2臺變頻器，2臺工頻。工頻選用軟起動或自耦降壓起動。2.5.6.4推薦使用國產英威騰變頻器。2.5.6.5 主電源開關選用固定式DW17-800A天關

22、，其它電器選用開關DZ20Y系列，接觸器CJ20系列，CJX2系列，也可根據用戶要求選用施耐德和西門子電器選件。2.5安全、環保及消防措施2.6 煤氣站安全、環保及消防措施2.6.1 安全(1) 煤氣管道及設備均考慮了防雷及防靜電接地設施。(2) 需進行檢修維護的設備均設有梯子、平臺及安全護桿。(3) 煤氣站整個系統在不同部位設有安全泄壓水封。(4) 檢修時，有專門的蒸汽吹掃和安全放散系統。(5) 建立嚴格的管理制度和完善的操作規程。(6) 煤氣發生站區域應設隔離網及門衛，嚴格管理。2.6.2 環保2.6.2.1焦油的處理 焦油與輕油含量一般按6080kg/t煤計算（根據煤的揮發份不同而不同）

23、，焦油、輕油由電捕焦油器和電捕輕油器捕捉后收集在焦、輕油池內。可以作為燃料使用，也可作為化工原料外銷。2.6.2.2廢渣處理煤氣站在生產過程中的固體廢棄物是灰渣。由于煤氣發生爐出灰采用濕式出灰，不會造成粉塵散入空氣中的現象。灰渣量的多少和原料煤的灰分有關，一般要求原料煤的灰分小于15。灰渣作為鋪路或制造空心磚的原料出售，不會對環境造成影響。2.6.3 消防2.6.3.1煤氣站區域內配備若35個手提式滅火器，窯爐燒成區域配備24個手提式滅火器，并定期檢驗。2.6.3.2區域內預留相應消防通道及配有室外滅火水源。2.7 煤氣站建設過程中安裝措施安全措施煤氣站設備安裝是多工種交叉作業、高空作業較多，

24、每個施工人員必須扎實樹立安全第一的思想。高空作業必須有可靠的安全措施，同時注意防止施工工具從高空墜落。施工現場禁止閑人進入。施工工藝必須考慮安全因素。能在地面施工完成的部件盡量在地面完成，盡量減少高空作業量。地面負責安全的人員，對不安全的操作方式、方法有否決權，嚴重的可以停止施工。必須佩帶安全防護用品方可進入工地，安全帽、工作鞋、手套、安全帶、防護眼鏡。工地須豎立安全標牌，可以警告。工地的易燃材料、氣體須安排妥善。油漆：必須有專用庫房，不得和其他雜物混放，庫門外的醒目位置應有嚴禁煙火的字樣，并應有滅火器材。氧、乙炔并應距工作地點 1015m以外安放，并不得在強陽光下暴曬。雨、雪、風（5 級以上

25、）必須停止高空作業。高空作業時，作業區下面不得有人，并應有專人監督。每周必須召開安全會議并有記錄。嚴禁任何人酒后進入工地，帶病進入工地的施工人員不得進行高空作業。施工現場必須作到文明生產。施工現場必須有安全負責人，安全員至少一人。施工現場所有臨時性電器，接點都不得外露。施工工地組織按照本廠相關規定建立，并書面通知建設單位對口部門3.煤氣凈化后的主要指標3.1煤氣成份：（以神木煤為例）CO 2430%CO2 46%H2 1315%CH4 1.82.4%O2 0.6%N2 4751%3.2煤氣雜質含量焦油、灰塵總含量 <100mg/33.3煤氣熱值 60606480KJ/Nm34.勞動定員煤

26、氣站每班勞動定員5人（供參考）煤氣站勞動定員表序號崗位一班一班一班合計1司爐工22262風機水泵房、加壓機房、配電室11133運煤出渣11134化驗11135站長1合計165.煤氣站設備配置3.6m×1兩段爐冷凈煤氣站設備基本配置及項目表序 號名 稱單位數量備 注1煤氣爐爐體總成臺套11.1煤倉套1Q235 =6mm1.2滑板閥套21.3連接段套21.4旋轉加煤閥套4機加工1.5緩沖煤倉套1Q235 =6mm1.6爐頂套1Q235 =6、12mm1.7上段爐體套1Q235 =10mm1.8中心管套1不銹鋼=12 mm1.9底部調節器套6Q235 =5mm1.10水汽環管套11.11爐

27、體部分 壓力容器套1內20g =221.12汽包1000壓力容器套1Q235 =6mm1.13汽包800常壓容器套1Q235 =6mm1.14水冷箱體套1內20g =201.15爐體支撐部分套11.16爐篦部分套1鑄件1.17碎渣圈套1=20mm1.18小灰刀套4=16mm1.19大灰刀套2=16mm1.20灰盤套11.21液壓傳動裝置套21.22爐底三通鼓風管套1Q235 =6mm1.23探火孔套18鑄鐵（機加工）1.24DN400干式止回閥臺1Q235 =6mm2耐火材料套13液壓站臺14干油泵(8嘴)臺15干油泵(4嘴)臺16電捕焦油器C-45管套1Q235 =6，8mm6.1高壓電源150mA套17鐘罩閥DN300臺1Q235 =6mm8旋風除塵器（內保溫）臺1Q235 =5mm9余熱換熱器臺1常壓容器10風冷器臺