变压吸附制氧在间歇式固定层造气炉增氧制气中的应用
李忠
（安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽临泉 236400）
（Anhui Jinmei Zhongneng Chemical Industry Co., Ltd. Anhui Linquan 236400）
摘要：介绍了变压吸附制氧技术的原理及其在间歇式固定层造气炉增氧制气中的应用情况，并结合生产实际情况，概述了采用增氧制气后对相关工艺参数的调整情况。采用增氧制气后，提高了单炉发气量，降低了灰渣中的残碳含量，减少了二氧化碳排放量，经济效益和社会效益显著。
关键词：变压吸附造气节能
中图分类号：TQ441 文献标识码：B 文章编号：1006-7779（2015）01-00 -05
安徽晋煤中能化工股份有限公司（以下简称中能公司）2套合成氨装置共有33台造气炉，其中Φ 2 800 mm锥形炉3台、Φ 2 800 mm直筒炉30台，采用间歇式固定层制气工艺。2011年9月，2#合成氨装置的11台造气炉于利用航天炉深冷空分装置多余的氧气（体积分数为99.9%，压力5.1 MPa，流量2 000 m3/h）进行增氧制气改造，节能效果明显（吨氨块煤消耗下降25 kg，造气系统停运1台440 kW造气风机及1台Φ 2 800 mm直筒炉）。为此，2012年1#合成氨装置3#造气系统的7台造气炉也进行了增氧制气改造，同样利用航天炉深冷空分装置多余的氧气（流量约1 100 m3/h），亦取得了较好的节能效果。2013年4月，中能公司决定新增1套变压吸附制氧装置，1#合成氨装置的22台造气炉全部改用增氧制气，同时将原航天炉深冷空分装置多余的氧气全部供2#合成氨装置的11台造气炉使用。
1 制氧技术的选择
目前，主要的制氧技术有深冷空分、变压吸附和膜分离3种。中能公司通过多方考察，对3种制氧技术进行了综合对比（表1）。
表1 3种制氧技术综合对比
项目深冷空分变压吸附膜分离
φ（O2）/% 99.6 80.0～93.0 28.0～30.0
制氧压力加压常压～负压负压
制氧单位电耗1）/（kW·h）0.55～0.65 0.30～0.37 ＜0.30
装置占地面积较大适中较小
装置寿命永久性分离填料＞10年膜材料2～3年
装置建设投资
装置规模越小，单位
投资越高
在一定规模范围内，单位投
资低于深冷空分
在一定规模范围内，
单位投资低于变压吸附
和深冷空分
设备特点
主机质量大，结构复
杂，制造困难，操作维
护复杂，供货周期长，
设备投资大，安装费用
较高，需熟练工操作
主机质量轻，动力设备少，
制造容易，维修简单，设备投
资较小，安装费用较低，操作
灵活，开、停车简便方便，可
实现无人操作
积木式结构，安装、
维护和更换方便，占地
面积小，设备投资较少，
安装费用低
维修费用
在低温下运行，运转
机复杂，维修费用较高
设备少，常温下操作，维修
费用少
负压下操作，维修费
用一般
产品可调性较难较易较易
设备启动至出产品时间4～15 h 15～30 min 5～10 min
注：1）指1 m3体积分数100%纯氧电耗，下同。
中能公司根据综合对比结果及造气系统对氧气含量的要求，选择了操作简单、开停车方便、占地面积小、维修费用低、自动化程度高且操作弹性较大、运行稳定性较高的变压吸附制氧（简称VPSA制氧）工艺。经多家厂商竞标，最终与北京北大先锋科技有限公司（以下简称北大先锋公司）牵手合作，采用该公司的制氧技术。北大先锋公司是国内最早的VPSA制氧装置供应商之一，也是目前国内唯一能大规模、稳定生产高效锂基分子筛制氧吸附剂的厂商，其低成本VPSA制氧新技术已得到广泛应用，装置的稳定性和制氧单位电耗都达到了先进水平。
2 VPSA 制氧工艺
2.1 VPSA 制氧的基本原理
原料空气经过滤器去除杂质后进入罗茨鼓风机增压，然后通过管道和气动切换阀门进入吸附剂床层，原料空气中的水分和二氧化碳被底部的13X 吸附剂吸附；净化后的空气在吸附塔内继续上升，经PU-8型高效锂基制氧吸附剂（北大先锋公司提供）的过程中氮气逐渐被吸附，从而在吸附塔顶部富集得到氧气；产品氧气从吸附塔顶部引出并进入氧气缓冲罐，再经增压后供造气系统使用。为了连续获得氧气，一般配置2台或2台以上的吸附塔，1台吸附塔在较高压力下吸附空气中的氮气，在吸附塔出口端获得产品氧气；其他的吸附塔在较低压力下解吸或升压，以便在下个周期内吸附原料空气中的氮气；几台吸附塔轮流切换，从而达到连续产氧的目的。对于VPSA 制氧工艺，每个周期都必须完成吸附、顺向放压、真空解吸、真空清洗、均压、升压等步骤［1］。
吸附：空气经吸附塔床层，氮气被吸附；当吸附塔达到一定压力后，产品氧气流入氧气缓冲罐。 顺向放压：吸附结束后，吸附塔上部气体中含氧量相对较高，将其顺向放气至低压吸附塔。 真空解吸：顺向放压结束后，吸附塔压力仍较高，需通过抽真空的方法使吸附塔压力进一步降低，使解吸的氮气抽出放空。
真空清洗：在吸附塔抽真空达到最低解吸压力前，将氧气从顶部通入吸附塔，同时对吸附塔底部继续抽真空，使吸附的氮气进一步解吸。
均压：吸附塔再生结束后，将完成吸附的吸附塔内气体从顶部通入吸附塔，同时对吸附塔底部继续抽真空。
升压：均压后，吸附塔压力仍较低，利用氧气缓冲罐中的产品气从顶部进入吸附塔，同时从吸附塔底部引入空气，对吸附塔进行升压。
以上各步骤循环进行，即可实现空气中的氧氮分离，从而得到符合要求的产品氧气。各工作步骤的切换靠气动阀门实现，气动阀门根据控制系统设定的程序实现自动开启和关闭。
2.2 VPSA 制氧装置主要设备参数及经济指标
VPSA 制氧装置主要设备参数及经济指标分别见表2和表3。
从表2可知，各项指标完全达到设计要求。VPSA 制氧装置自开车以来，运行一直比较平稳。 3 造气增氧制气流程
1#合成氨装置共有22台造气炉，分为3套造气系统，其中1#～3#造气系统分别有8台、7台和7台造气炉，每套造气系统中3～4台造气炉分为1个小系统。各套系统利用蝶阀控制及DCS 控制系统吹风排队功能，可实现相互串联，实现3～5台造气炉为一个单独运行系统。造气增氧流程：来自VPSA 制氧装置的氧气通过总管分别分配至1#～3#富氧缓冲罐，然后由富氧缓冲罐出口管分成2根支管，其中一根为上加氮加氧总管，然后单炉设置1只DN250 mm 液压阀，与上加氮空气混合入炉；另一根为空气加氧总管，分2条支路，经1只DN250 mm 液压阀分别对2套系统空气总管进行加氧。
表2 VPSA 制氧装置主要设备参数 设备名称 设备参数 数量/台 罗茨鼓风机 495.5 m 3/min 2 罗茨真空泵 1 008 m 3/min 2 氧气增压风机 181 m 3/min 1 吸附塔 Φ 5 400 mm 5 氧气缓冲罐 Φ 3 400 mm 2 仪表空气缓冲罐 Φ 1 400 mm 1 低压氧缓冲罐
Φ 1 800 mm 1 表3 VPSA 制氧装置主要经济指标 项 目 氧气产量/ （m 3·h -1，标态） φ（O 2）/% 制氧单位电 耗/（kW·h ） 设计值 8 813 80 ≤0.415 实际值 9 000 83 ≤0.390
造气增氧设备的设置：①每套造气系统设置1台氧气缓冲罐；②每套运行系统风机出口处设置1只加氧液压阀及1只截止阀，同时要求加氧液压阀与DCS控制进行联锁；③每套造气系统设置1根上加氮加氧总管，单炉上加氧阀与此管相联，且上加氮加氧阀门前、后均应设置截止阀，液压阀由DCS控制。设置以上阀门结合DCS控制系统，可实现每台造气炉单独选择上加氮加氧、空气加氧，避免单炉炉况波动及氧含量升高。
4 增氧制气工艺的选择及调整
4.1 增氧制气工艺的选择
目前，国内固定层增氧气化工艺主要有富氧连续气化工艺、加氮增氧间歇气化工艺及吹风增氧间歇气化工艺。
4.1.1 固定层富氧连续气化工艺
采用富氧连续气化工艺的炉上温度450～550 ℃，比间歇气化吹风及上行温度高200～280 ℃，煤气显热损失较大；同时，生成的煤气中φ（CO
2
）高达16%～18%，比采用间歇气化工艺的半水煤
气中φ（CO
2）增加8%～10%。由于半水煤气中的CO
2
含量增加，降低了压缩机出力率，加重了脱碳
系统的负荷，造成合成氨装置综合电耗上升。由于富氧连续气化技术综合节能效果不明显，未能得
到普遍应用。
4.1.2 固定层加氮增氧间歇气化工艺
间歇气化工艺操作的其他工艺条件不变，仅在上吹阶段加入空气与富氧混合后的富氧空气进入气化炉，φ（O
2
）一般为35%～40%，能稳定并减缓上吹阶段气化层温度的下降速率，以提高入炉蒸汽分解率、缩短吹风时间及减少吹风气生成量，从而降低炉渣中的残碳含量，以达到降低块煤消耗的目的。中能公司2#合成氨装置富氧制气即采用此工艺，节能效果较明显。
4.1.3 固定层吹风增氧间歇气化工艺
间歇气化工艺操作的其他工艺条件不变，仅将吹风阶段空气气化剂改为富氧气化剂，即将φ
（O
2
）为25%～28%的富氧空气代替空气进入气化炉，可缩短吹风时间、减少吹风气生成量、减少吹风气带出的潜热和显热损失、降低炉渣中的残碳含量，以达到降低块煤消耗的目的。
中能公司根据近几年的生产经验论证：富氧连续气化工艺经实际运行，经济效益并不明显，且目前在固定层气化工艺中使用的较少，大多已停用；加氮增氧工艺与吹风增氧工艺都可缩短吹风时间、减少吹风气生成量、减少吹风气带出的潜热和显热损失，其不同之处在于加氮增氧工艺在上吹阶段较稳定并减缓了气化层温度下降速率，进而提高了入炉蒸汽分解率，但从安全角度考虑，混合后氧含量受限制，从而制约加入的富氧气体总量，减少吹风气生成总量受限；在吹风增氧工艺中，随着氧含量的提高，灰渣层中未完全气化的碳的活性提高，气化更加完全，可大幅降低炉渣中的残碳含量。为此，中能公司决定将比较成熟的上加加氧与空气加氧工艺相接合，待工艺稳定后，再作优化调整。
4.2 循环时间及时间分配
4.2.1 循环时间
循环时间的选择主要取决于燃料性质及各阀门的动作速度，循环时间的长短对稳定气化层温度和煤气产量有一定的影响。循环时间过长，在一个循环内气化温度波动大，产气量变化大，因此循环时间短些为宜。但由于受阀门起落速度及燃料煤性质的影响，各企业选择的循环时间大多不同。若阀门起落时间长，短循环则会造成阀门动作频繁、阀待现象严重，不但影响块煤消耗，同时影响单炉发气量。笔者认为，因各企业所采用的阀门动作速度不同，循环时间不应盲目调整。目前，中能公司1#合成氨装置的造气系统采用的循环时间为135 s。
4.2.2 吹风负荷
吹风负荷的确定需综合考虑原料煤的质量、工艺状况、设备情况等因素。生产 1 m3半水煤气需要0.95～1.05 m3空气，工艺控制合理或使用优质煤时取低限，使用劣质煤或工艺差时取高限。若昼夜温差大，空气密度变化就大，罗茨鼓风机在同等条件下出力不同，单位时间入炉风量相差较大，因此，各企业的吹风负荷大多不同。但其共同点是随着气温下降，空气中氧含量增加，吹风时
间也必然随之缩短。中能公司采用增氧制气后，空气中φ（O
2
）由原21%提高至25%，同时也提高了上加氮氧含量并延长了上加氮时间，因此吹风时间所占比例有了大幅下降，即以块煤为原料的吹
风时间所占比例由原25.2%下降至20.0%，以型煤为原料时从20.0%下降至17.7%。
4.2.3 上、下吹时间
一般情况下，上吹阶段的燃料层温度较高，上吹时间较长，上吹制气的产量和质量较好；但上吹时间过长，会消耗大量气化层热量，且气化层上移，对以后的制气不利。因此，在上、下吹制气时间分配上，下吹制气时间比上吹制气时间长。采用VPSA装置增氧制气工艺后，在对炉况调整过程中，结合上、下行煤气温度情况，中能公司以块煤为原料的上吹时间所占比例由原29.6%提高至34.8%，以型煤为原料时从原33.3%提高至35.5%，下吹时间所占比例未变。
4.2.4 上加氮的选择
为使造气炉维持相对较高的气化层温度、获得较高的蒸汽分解率和有利于精确调节氢氮比，吹风时间不宜过长，应更多地采用上加氮来提高气化强度。采用富氧制气后，上加氮显得更为重要，其不仅能提高造气炉的气化强度，而且能减少风压及富氧压力的波动。目前，中能公司1#合成氨装置的造气系统上加氮时间为30 s。
4.3 蒸汽温度
中能公司采用增氧制气初期，蒸汽温度未进行调整，一般控制在190～220 ℃，出现了炉底结疤悬空现象，炉况不稳，严重影响正常生产。经分析，由于空气和上加氮氧含量的升高，在吹风及上加氮期间，造气炉内未完全反应的碳在造气炉底部进行反应，造成炉底温度较高，且易出现炉底结疤悬空现象。中能公司通过增大上吹时间所占比例及降低蒸汽温度等方法进行调节，问题已完全消除。目前，中能公司蒸汽温度一般控制在170～190 ℃。
4.4 氧气压力
中能公司采用增氧制气初期，氧气压力不稳定。经讨论，决定关小上加氮手轮阀，延长上加氮时间，以单系统上加氮连续运行方式来稳定上加氮氧含量及压力。同时，利用DCS吹风排队功能，将单系统吹风时间尽量排满，避免出现空风、重风现象，以此来稳定吹风阶段的氧压力及含量。4.5 氧气聚积的预防
空气加氧时易出现氧聚积的问题。目前，大多数企业采用1台风机带动4台造气炉，如循环时间为135 s，各炉吹风时间加吹净时间为27 s，即4台造气炉完全吹风时间为108 s，剩余的27 s 为造气炉不吹风时间，平均分配给4台造气炉为6.75 s，即各炉吹风间隔时间为6.75 s，此时部分氧气易聚积在空气总管内，在下一循环的吹风初期，就有高浓度的氧入炉，不但会造成造气炉运行不稳定，而且会危及安全生产。中能公司利用吹风排满及防止氧聚积的专利技术，成功避免了上述情况。
5 增氧工艺实施前、后的生产使用对比
增氧工艺实施前、后造气工艺数据对比见表4。
表4 增氧工艺实施前、后造气工艺数据对比
项目
增氧前增氧后
块煤煤棒块煤煤棒
空气总管φ（O2）/% 21 21 25 25
上加氮φ（O2）/% 21 30 35 35
吹风百分比/% 25.2 20.0 20.0 17.7
上加氮时间/s 20～25 20～25 25～30 25～30 回收时间/s 1～2 1～2 3～4 3～4
上行温度/℃280～300 310～330 260～280 290～310 下行温度/℃280～300 230～280 240～280 210～260 半水煤气φ（CO2）/% 8.0～9.0 12.0～14.0 8.0～8.5 11.0～12.0 吹风气φ（CO2）/% 15.0～16.0 15.0～16.0 18.5～19.5 18.5～19.5 灰渣残碳质量分数/% 21 20 18 10
吨氨耗氧量/m325.1 205.7
吨氨耗煤/kg 1 160 1 114
开炉数/台20 18
从表4工艺数据可看出：VPSA 增氧工艺投运后，吹风气中的CO 2含量增加，吹风效率提高，吹
风时间减少，制气时间相应增加，吹风气生成量大幅减少；上、下行煤气温度均有所降低，说明气化层更加集中；由于炉温的提高，单炉发气量提高了15%～18%，蒸汽利用率也得到大幅提高；而炉渣残碳含量下降，则说明煤的利用率提高；上、下行温度的下降，表明显热损失减少，为节能降耗打下了坚实的基础。
增氧工艺实施前、后合成氨消耗数据对比见表5。
由表5数据对比可看出，采用VPSA 制氧装置后，吨氨块煤消耗平均下降了46 kg 、电耗下降了9.5 kW ·h ，节能效果比较明显。
6 经济效益分析
该项目总投资2 900.00万元，按合成氨日产量1 050 t 、氧气产量9 000 m 3/h 、年运行时间350 d 、制氧电耗0.38 kW ·h/m 3、电价0.55元/（kW ·h ）、φ（O 2）83%、利率8%计，则生产1 m 3
纯氧的可变成本、固定成本和全部成本分别为0.209，0.071和0.280元/m 3；生产氧气的日成本为9 000×0.83×24×0.280=50 198.40（元）；若扣除原深冷空分装置供氧1 100 m 3/h 后，增加的氧气日成本为（9 000×0.83-1 100×0.999）×24×0.28=42 813.79（元）。
目前，中能公司外购块煤和煤末价格分别为1 100元/t 和550元/t ，按外购块煤含煤末质量分数14%、块煤入炉率86%计，则实际入炉煤价格=（1 100-14%×550）÷86%=1 189.53（元/t ）。
日节煤费用=46×1 050×1 189.53/1 000=57 454.30（元）。
日节电费用=9.5×1 050×0.55=5 486.25（元）。
日节省费用合计=57 454.30+5 486.25-42 813.79=20 126.76（元），则月节约费用在60万元左右。
7 结语
中能公司固定层增氧工艺与北大先锋公司的VPSA 制氧工艺的结合，经过近1年运行优化，通过提高固定层造气炉上加氮及入炉空气中氧含量，改善了碳与氧气的反应条件；通过设备和工艺的配套改造，吹风效率提高，吹风时间缩短，从而提高了单炉发气量，降低了灰渣中的残碳含量和造气系统的生产成本，减少了二氧化碳排放量，达到了节能降耗的目的，经济效益和社会效益显著。
参考文献
[1]石春发.变压吸附制氧技术在间歇式固定层造气炉中的应用[J].小氮肥，2014（10）：5-7.
表5 增氧工艺实施前、后合成氨消耗数据对比 项目 合成氨产量/t 吨氨块煤消耗/kg 吨氨电耗/（kW ·h ） 增 氧 前 2月 31 187 1 150 62.1 3月 27 889 1 167 63.9 4月 30 735 1 164 61.0 平均 29 937 1 160 62.3 增 氧 后 10月 29 928 1 143 55.8 11月 31 000 1 126 55.8 12月 32 598 1 073 46.9 平均 31 175 1 114 52.8
中氮厂间歇式煤造气技改研究
中氮厂间歇式煤造气技改研究 我国中氮企业煤造气工艺的流程和设备，大都沿用30年代从美国和60年代从前苏联引进的。水煤气生产的每个循环分为六个过程：送风、蒸汽吹净、上吹、下吹、二次上吹和蒸汽吹净。吹风气经过发生炉出口除尘器，除去气体中部分粉尘后，进入燃烧室，加入二次空气进行燃烧，燃烧气经上升管到废热锅炉，温度降至250℃左右，进入烟囱，经除尘器除尘后放空。上行煤气经发生炉出口除尘器，除去部分粉尘后进入燃烧室，再经上升管进废热锅炉，温度降至250℃左右，从废热锅炉下部经煤气三方阀门进入洗涤器，煤气温度降至40℃左右进入气柜。下行煤气经煤气三方阀门进入洗涤器，温度降至40℃左右进气柜。这一流程存在许多不足，导致中氮企业造气能耗居高不下。30余年来，许多企业对造气工序的设备作了大量的技术改造工作。如炉膛扩径改造，造气炉夹套改造，炉箅改造，燃烧室增容及增加蓄热能力改造，洗涤器改造，管线及阀门改造等。同时也提出了优化的操作方法。这些工作为中氮造气工序积累了丰富的技改经验，也为设备稳定运行和节能降耗作出了较大贡献。但目前中氮企业与先进的小氮企业造气能耗相比，仍高10％～ 20％。究其原因，一是一炉一个的燃烧室设计不合理，由于燃烧室内没有助燃系统，要求吹风气安全燃烧
温度不低于650℃，否则不能正常工作。大多中氮企业由于造气原料的不同，吹风气温度不能控制在650℃以上，操作既不稳定又不经济。二是煤气显热回收系统，由于废热锅炉设计压力较高，煤气显热未能充分回收，造成能源浪费和洗涤器费水。邯钢化肥厂、济南化肥厂、鲁南化肥厂将原工艺的一炉一个燃烧室燃烧吹风气工艺，改为多炉一个燃烧室吹风气集中燃烧工艺。改造后的工艺造气能耗降低10％以上。现介绍吹风气集中余热回收和上、下行煤气显热回收工艺。 1 吹风气集中余热回收工艺 吹风气集中余热回收就是将两台以上造气炉的吹风 气送入一台燃烧炉内，在弛放气助燃系统的助燃工作条件下，安全稳定燃烧。 中氮企业在吹风气集中余热回收系统设计时，应遵循如下原则：①保证安全稳定运行，即改变造气原料和改变造气操作指标仍能安全稳定运行；②确保产出蒸汽合理有效利用；③燃烧热量得到充分回收；④系统运行寿命长；⑤环保原则；⑥经济性原则。 吹风气集中余热回收工艺的主要设备如下。 1.1 燃烧炉 燃烧炉必须具备可维持低浓度可燃气体燃烧的温度，并且配风合理，否则不能稳定运行甚至发生不同程度的爆炸。还要求必须达到自身热平衡，要求有小的热损失，大的
间歇式造气炉现阶段必须 深刻认识的几个问题 陈松涛 安徽三星化工有限公司 前几年，国内大规模试用粉煤富氧连续气化造气炉，虽然在技术上有所突破。但由于投资大，国产能力差，全自动操作性强，故障率高，运行周期短，不适宜化工连续生产。由于粉煤的加工，富氧的设备投资，污水的大量生产，电耗增加，也没有从根本上解决环保问题，总体生产效益也不容乐观。各省、市根据自身煤化工企业的资产、技术现状认为固定床间歇造气炉在我国经过70多年的发展，改进技术比较成熟，消耗较低，效益较高，比较适合我国国情，值得大力推广，但技术上还需继续提高。国家发改委认识到这一问题的实质根源也不再强求上粉煤富氧连续气化，这给固定床间歇造气炉提供了一个大力发展机会。现今，小氮肥的小炉型在向大炉型发展，如湖北三宁炉型从φ2600发展到φ2800，又
从φ2800发展到φ3000，气化强度较高，消耗较低；而大多数原来的中氮厂，由于气化强度低、返焦高、消耗高，则把φ3000系列造气炉改造成φ2650或φ2800造气炉。究其原因，这是由固定床间歇造气炉自身的特点及人们对它的认识程度决定的。 间歇式造气炉一般构成及附属管线：加焦机构、筒体、夹套、炉箅、上灰仓（中氮叫炉裙）、炉底、左右灰仓、中灰仓，及蒸汽、空气、煤气管线和控制阀门构成，这就决定了间歇式造气炉的特点： 1）首先它是一个反应器，它是一个气体固体组成的非均相反应系。 2）原料从顶部中心炉口加入，现在给料机构基本上是上提式散布加料，这就决定了不同原料的自然分布形式。 3）流体间歇交替进入，要求空气、蒸汽入炉缓冲时间越短越好。 4）灰渣外排方式，要求炉膛径向气化强度不一，并按一定规律变化。 由于间歇式造气炉具有以上四个特点，所以它不能像其他化工均相、连续反应器一样去理论核算，理论操作，也不能像气流床造气炉、流化床锅炉那样理论可控性强。因此，间歇式固定床造气炉就成了一个黑匣子，让人展开丰富的想象力，去探索、研究，于是出现了似
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 热处理炉点、停炉安全操作规程 (通用版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
热处理炉点、停炉安全操作规程(通用版) 1、工作前，按规定穿戴好防护用品，对作业信息、作业环境、作业对象进行全面确认，发现隐患及时排除。 2、严格执行操作牌制度，禁止无牌操作。 3、设备运行时不允许检修、调整。 4、点炉前要确认所有控制系统是否正常，同时将放散打开，用氮气对管路进行吹扫。 5、点炉前要通知有关单位人员到场，要设点炉指挥人员，看火工要做好点炉前的一切工作。 6、吹扫好后，启动引风机和鼓风机，送煤气到厂房内DN600阀前，然后通知煤气防护站做防爆试验，防护站人员到场后方可开启厂房内DN600煤气阀门将煤气送到烧嘴前进行取样实验，待16个取样点煤气均合格后，关闭所有放散，启动自动点火程序进行点炉。
7、点炉时无关人员和天车要远离炉区。 8、停炉时按规定程序进行操作，杜绝违章操作。 9、需要进炉时，要对炉内进行通风，待炉内氮气排净、氧气含量≥18％时方可进炉。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
固定床间歇式制气过程的热量回收 关键词：热量回收的途径效益成本炉内热交换 固定床间歇式制取半水煤气过程中，如要增产、降耗，首先应侧重于有效热能的转换率；其次对伴生的废热、废气、废渣、废低能热水也要设法回收利用。废热的回收效率和成本，对节能降耗有重大影响。 过去人们多侧重于排出造气炉后的气体显热回收，可燃气体的化学潜热回收，机械未燃物的再燃烧利用，用以产生蒸汽和过热蒸汽，实现造气过程中的蒸汽自给，这在近10年内许多厂已经实现了。 1造气炉外部的热量回收 1.1煤气显热回收 开始设计中仅有上行煤气在废锅中进行显热回收，下行煤气热量较低，予以放弃。后来发展成上下行煤气显热都回收。现在发展成多炉共用一个集中显热回收锅炉，效率提高很多。 1.2吹风气潜热回收 近10年来小化肥使用多炉共用吹风气燃烧炉技术已比较成熟，能把吹风气中显热、潜热释放出来，产生高质量的过热蒸汽，能达到350℃左右。 砍风气燃烧锅炉运行有自身的缺陷，由于吹风气热值很低，不能维持自燃，需用附助燃料助燃．使其炉膛温度维持在700℃以上，才可安全的自燃。一般助燃燃料为合成弛放气。如果弛放气气源不足，就要用气柜中的水煤气助燃，使成本增加，或放弃几台炉子的吹风气，以维持炉温．但造成损失。 其实就补充热源而论，再设计一个烟煤燃烧炉或小型沸腾床燃烧炉，来保证燃烧室维持正常温度，是简单可行的办法。能用低价的能源可获得同样的目的，并可充分发挥吹风气燃烧炉的潜力，保证锅炉满负荷运行。现没有这样的产品是由于设计人员过于“正统”和弛放气作为废气，气源充足。 1.3废渣的热能回收 造气生成的废渣有多种，详见表1 表1造气生成的废渣/% 占原料煤总量20%的能源废弃是一大损失，近年来发展的沸腾床和循环流化床锅炉，已使这部分能源得到了利用，节省了动力煤的消耗，使吨氮成本降了一个台阶。 1.4废水所携带的低位能基本上未回收 以上所述都是造气炉外部的热能回收，大都是采取间接管壁换热形式，以消耗大量钢材为代价的，动不动就是锅炉，产品是低压低热蒸汽。由于是管壁间接换热，回收热能焓值较低，温差小，所以效率不高，成本不低；又由于固定投资不是小数，常使一些资金困难的化肥厂望而止步，维持能源的高消耗。 2造气炉内部的热量回收 对应造气炉外部的热量同收，还有一个内部热量回收过程。间歇制气法能占有一席之地的原因之一就是其内部热量回收大于连续法，排出炉外的显然损失较低，一般小于300℃，
工作行为规范系列 热处理炉安全操作规程（标准、完整、实用、可修改） ?I.
编号: 热处理炉安全操作规程 Safety operati on rules for heat treatme nt furn ace 说明：为规范化、制度化和统一化作业行为，使人员管理工作有章可循，提高工作效率和责任感、归属感，特此编写。 1. 操作人员应注意防火、防爆、防毒、防烫、防触电，了解有关救护知识。工作场地应配备必要的消防器材。 2. 操作人员在工作中不得任意离开工作岗位，临时离开应向代管人交待清楚。 3. 工作前应检查电气设备、仪表及工具是否完好，抽风系统是否完好。工作完毕后应做好工作场地及设备清扫工作。 4. 应尽量采用无氰工艺，化学物品应有专人管理，并严格按有关规定存放。 5. 工作中配制各种化学药剂、试剂时，应严格执行化学试验安全操作规程。 6. 禁止无关人员进入氰化室、化学药品储藏室、中频发电机室和高频淬火室。各室内应保持清洁，不堆放无关物品。 7. 工件进入油槽要迅速。淬火油槽周围禁止堆放易燃易
爆物品。 8. 使用行车（或单轨吊车）时应有专人指挥，并执行有关行车使用的安全操作规程。井式炉及盐浴炉的吊车电机应防 爆，钢丝绳应经常检查，定期更换。 9. 各种废液、废料应分类存放统一回收和处理。禁止随意倾入下水道和垃圾箱，防止污染环境。 10. 采用煤炉、煤气炉、油炉加热进行热处理，应遵守有关炉型司炉工安全操作规程，入炉工件、工具应干燥。 11. 大型热处理炉及连续热处理炉采用炉子机械输送工件和燃料，使用前必须检查炉子机械关键传动部件有无烧损、腐蚀，机械运行轨道上有无障碍物，工作堆放高度和宽度是否超过规定，堆放平稳与否，工件出炉卸车时应注意防止烫伤和砸伤事故。 请输入您公司的名字 Foon shi on Desig n Co., Ltd
1．范围 本标准规定了Ф2800mm煤气发生炉检修技术标准。 本标准适用于适用于Ф2800型间歇式固定层煤气发生炉检修和验收。其它型号间歇式固定层煤气发生炉的检修和验收可参照此标准执行。 2．规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 《设备检修技术规程》 2010年6月版《设备完好标准》 3．技术要求 3.1 设备参数及主要技术特性 3.1.1 造气炉 1）型式：间歇式固定层煤气发生炉。 2）设备能力：半水煤气产量7000m3／h。 3）炉膛直径：Ф2610-2800mm。 4）炉膛截面积：5.35-6.15m2。 3.1.2 水夹套： 1）水夹套受热面积：21m2 2）水夹套外形尺寸：Ф2970*2350 3.1.3 热管锅炉 1）煤气进口温度：250－270℃软水进口温度：≤30℃ 2）煤气出口温度：140－160℃软水出口温度：≥110℃ 3）煤气流量： 7000Nm3/n 工作压力：（外筒）0.02MPa（内筒）0.2MPa 3.1.4 炉条机 1）型号及电流：pm35，ZQH350，I＝23.34 2）电动机Y132M-6；N=5.5KW；n=960r/min 3.1.5 泵站： 1）齿轮泵CB63、100；Q＝63、100ml/r；P＝10MPa
2）电动机Y132M-4；N=11、18.5KW；n=1450r/min 3.1.6 设备润滑： 1）减速机：N68机械油 2）蜗轮蜗杆：N68机械油 3）上下滚道，钢球：ZFU-Ι复合铝基润滑脂 3.1.7 设备主要运行指标：炉底温度〈300℃ 3.2 检修周期及检修内容 3.2.1 检修周期： 3.2.2 小修检修内容： 1）检查炉底加油装置、检修加油泵、消除漏点。 2）检查更换炉底三箱密封圈、检查托盘轴的磨损情况、消除油管接头漏点。 3）检查疏通冲齿圈排水管路。 4）检查更换灰仓外壳方门盘根、防爆孔、防爆膜。 5）灰仓外壳焊缝漏点焊补。 6）检查炉盖填料老化程度，必要时更换。 7）消除炉盖的跑偏和盖后的定位固定。 8）检查蜗轮蜗杆，小齿轮磨损情况，视情况更换炉条机。 9）检查炉条机变速箱齿轮磨损程度、更换或添加润滑油，紧固地脚螺栓，校正联轴器，检查或更换柱销。 10）消除水、气、风及油路系统的跑冒滴漏。 11）检查齿轮油泵运行情况，清洗过滤网，紧固螺栓，校正联轴器，检查或更换柱销。 12）检查电磁换向阀弹簧，清洗阀体及阀芯，消除接头漏点，检查消磁片，损坏的更换。 13）检查各液压阀十字头过渡杆、阀杆连接是否可靠，有无松动、滑丝现象。 14）计划检查各液压阀阀体、阀板磨损情况，关闭时升降楔是否有效，阀片螺栓是否松动。
在一般的煤气发生炉中，煤是由上而下、气化剂则是由下而上地进行逆流运动，它们之间发生化学反应和热量交换。这样在煤气发生炉中形成了几个区域，一般我们称为“层”。 按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部分为六层(见混合煤气发生炉结构示意图)：1)灰渣层；2)氧化层(又称火层)；3)还原层；4)干馏层；5)干燥层；6)空层； 其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。 (1)灰渣层：煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦之上。 其主要作用为： A、保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏； B、预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高，一般气化剂能预热达300-450℃左右。 C、灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。 (2)氧化层：也称为燃烧层(火层)。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。它是气化过程中的主要区域之一，其主要反应是： C+O2→CO2+97650大卡氧化层的高度一般为所有燃料块度的3-4倍，一般为100-200毫米。气化层的温度一般要小于煤的灰熔点，控制在1200℃左右。 (3)还原层：在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，其主要反应为：CO+C→2CO+38790大卡H2O+C→H2+CO+28380大卡 2H2O+C→CO2+2H2+17970大卡由于还原层位于氧化层之上，从上升的气体中得到大量热量，因此还原层有较高的温度约800-1100℃，这就为需要吸收热量的还原反应提供了条件。而严格地讲，还原层还有第一、第二之分，下部温度较高的地方称第一还原层，温度达950-1100℃，其厚度为300-400毫米左右；第二层为700-950℃之间，其厚度 为第一还原层1.5倍，约在450毫米左右。 (4)干馏层：干馏层位于还原层的上部，由还原层上升的气体随着热量的被消耗，其温度逐渐下降，故干馏层温度约在150-700℃之间，煤在这个温度下，历经低温干馏的过程，煤中挥发份发生裂解，产生甲烷、烯烃及焦油等物质，它们受热成为汽态，即生成煤气并通过上面干燥层而逸出，成为煤气的组成部分。干馏层的高度随燃料中挥发份含量及煤气炉操作情况而变化，一般＞100毫米。 (5)干燥层：干燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，上升的热煤气与刚入炉的燃料在这层相遇，进行热交换，燃料中的水分受热蒸发。一般认为干燥温度在室温150℃之间，这一层的高度也随各种不同的操作情况而异，没有相对稳定之层高。 (6)空层：空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。也有的同志认为：煤气在空层停留瞬间，在炉内温度较高时还有一些副反应发生，如：CO分解、放出一些炭黑： 2CO→CO2+C 以及2H2O+CO→CO2+H2从上面六层简单叙述，我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交错的，各层的温度也是逐步过渡的，很难具体划分，各层中气体成份的变化就更加复杂了，即使在专门的研究中，看法也是分歧的。煤气炉的结构: 对于固定床煤气炉有多种结构型式，按不同部位分述如下：1、加煤装置：间歇式加煤罩；双料钟；振动给煤机；拨齿加煤机。2、炉体结构：带压力全水套；半水套；无水套(耐火材料炉衬)；常压全水套。3、炉篦：宝塔型；型钢焊接型。4、灰盘传动结构：拨齿型；蜗轮蜗杆型。 煤气发生炉的事故处理 一、遇到下列情况应立即改热备用或停炉 1、供电停电时。 2、供气或供水停止4小时以上时。
造气是间歇制造半水煤气，向煤气炉内交替地通入空气和蒸汽，自上一次开始送风至下一次开始送风为止，称为一个工作循环，每个循环分吹风、上吹、下吹、二次上吹和吹净五个部分。 1、吹风阶段：利用风机从炉底鼓入空气，空气穿过炭层时，其中的O2与反应生成CO2和CO，同时放出大量的热，为蒸汽分解创造条件，吹风经上行煤气管道，经旋风除尘器后由烟囱放掉，或入吹风气回收岗位燃烧掉其中的CO，放出热量产生水蒸汽。 2、上吹阶段：吹风后燃料层温度很高，从煤气炉炉底部通入混有空气的蒸汽，与炭反应生成H2和CO，半水煤气由上行煤气管道进入旋风除尘器除尘后，再进入联合过热器，以利用煤气的热量产生水蒸汽，除尘降温后的煤气再经洗气塔继续降温，然后进入气柜。 3、下吹阶段：在制气阶段，由于气化剂温度低和气化反应大量吸热，使气化层底部的燃料温度降低，甚至熄火，由于气化层薄，燃料层上部不断被高温煤气加热，使气化层上移，煤气炉上部温度升高，煤气带走的显热损失增加。为了避免上述现象发生，在上吹阶段后必须改变气流方向，进行下吹制气，生成的半水煤气由下行煤气管道引出，与上行煤气管道汇合后，进入联合过热器，经洗气塔降温除尘后进入气柜 4、二次上吹阶段：下吹制气结束后，燃料层温度大幅度下降，需再送入空气提高炉温，但此时煤气炉下部及燃料层内残存着半水煤气，若立即送风，空气和半水煤气在炉底部相遇，会发生爆炸。因此，下吹制气结束后，必须进行二次上吹，将炉底残留的半水煤气排净。流程与一次上吹相同。 5、吹净阶段：二次上吹后，煤气炉上部空间及管道中充满着半水煤气，若随着吹风阶段 立即放空，不但损失半水煤气，而且其排出烟囱口时与空气混合，易引起爆炸。因此，在转入吹风前，从炉底吹入空气，所产生的空气煤气与原来残留的半水煤气一起送入气柜，加以回收和利用。其流程为从炉上空间由上行煤气管道进入旋风除尘器，由旋风除尘器再进入联合过热器，然后经洗气塔进入气柜。
热处理电阻炉安全操作规程 1、箱式电阻炉 1、1作业前检查： 1、1、1测温仪表、热电偶、电气设备接地线等是否完好； 1、1、2炉膛内是否有遗留工件，炉底板电阻是否完好。 1、2工件进出炉时应断电操作，不允许工件或工具与电阻丝相碰撞或接触。 1、3箱式电阻护使用温度不允许超过额定值。 1、4电炉通电前应首先合闸，再开控制柜电钮。停炉时应先关控制柜电钮，再拉闸。 1、5每日清理设备各部位（包括炉底板下部）的氧化物和杂物。 1、6工作完毕应整理工作场地，并向下一班次操作负责人交待设备情况。 2、井式电阻炉 2、1管理者应指定炉前操作负责人。 2、2使用前检查设备及炉盖提升装置、工件吊具是否缺损，设备接地、风扇是否良好。 2、3装、出炉工件时应切断电源，不允许带电操作。吊装工件时应注意不应碰撞或接触电阻丝，工件重量不允许超过吊具规定负荷。 2、4开炉过程中，温度不允许超过额定值。 2、5吊装工件时，炉子平台上、下不允许站人。 3、气体渗碳炉 3、1 指定炉前操作负责人。 3、2工作前准备： 3、2、1检查设备的接地情况，并将测量仪表按工艺规范调整正确； 3、2、2 检查炉盖的升降机构是否正常； 3、2、3风扇转动平稳、无噪音，风扇的冷却水管应完好无堵塞，工作中的冷却出水温度不允许大于60℃；
3、2、4输油管道应完好畅通无渗漏，排气管、滴油器应畅通； 3、2、5炉罐内应无碳黑之类杂物，炉子应密封良好； 3、2、6检查吊车的吊放工具是否良好，工件起吊后吊钩下不允许站人。 3、3先给风扇轴迷宫装置通冷却水，然后给设备通电。 3、4温度在3600℃以上时不允许关掉风扇。 3、5温度在750℃以下时不允许向炉内滴注煤油，以防爆炸。 3、6 RJJ 系列气体渗碳炉最高工作温度不允许超过950℃。各设备装置量及最大工件尺寸应符合设备的技术要求。 3、7工件进出炉时设备应断电；吊车的升降速度应缓慢，起吊工件时应将吊钩对中。 3、8在渗碳过程中应点燃从炉内排出的废气。 3、9渗碳工作完毕应立即用辅助炉盖将渗碳炉罐盖好。 3、10液体渗碳剂、甲醇等均属易燃易爆物品，应严格保管，注意防火防爆。 3、11定期检查设备，清洁环境卫生。 4、气体氮化炉 4、1指定炉前操作负责人。 4、2氨瓶应放置在阴凉通风的地方，距离工作场地5m 以上，不允许靠近热、电源，或受日光曝晒，以防气体受热膨胀爆炸。 4、3氨瓶应在指定地点立放，不准用吊车运送，不准摔碰、涂油脂和卧放。 4、4冬季存放氨瓶，环境气温应保持在20℃左右。如液氨冻结，只能用水冲淋化冻，不允许用火或电炉烘烤。 4、5液氨用完后，应在瓶上标注“已用完”，并集中堆放。 4、6氮化炉装好料后，应仔细检查氨气管道、炉盖是否有泄漏，以免污染环境，氨气中毒；严防氨分解出来的氢气遇火自燃，引至氮化包内引起爆炸。
系统思考实现造气炉节能减排的极限 —热壁高效造气炉的推广原理 王子国 1概述 何谓系统思考？就是对相对封闭的一个系统内部及外部所进行的思考。如同热力学为研究方便建立个体系一样。只有划分出来相对封闭的系统(虽然这个系统不可能完全封闭)，才能对系统内部要素进行分析，才能知道各系统对本系统外部及内部的影响。 系统外部总有更大的系统，系统内部至少分为两个小系统。对造气的消耗分析，很多厂家往往以吨氨(吨醇)来考核造气，这不完全正确。因为以吨氨(吨醇)来计量，就涉及到造气系统外的整个厂的大系统，应该以单位有效气的折标煤耗较为公平。 有的人喜欢把固定床造气炉和气流床、流化床气化炉直接对比气化效率，这也不完全正确。我们要分析大系统，因为气流床流化床要进行空分，要多耗电，要多投资。多耗电、投资多那个不是用排放CO2换来的？固定床造气炉通过吹风气回收燃烧后排CO2，最小投资获得空气的分离，更适合活性较低的无烟煤进行气化。气流床流化床采用无烟煤进行气化，比氧耗要增加，即使加活性剂助熔剂仍不能很好地适应。固定床造气炉和气流床流化床各有适用的范围。从系统内外来看，对企业的投资收益最好，对环境的影响最小，这样的造气配置就是最好的技术，但对每个企业二者都有个最合适值。每种气化炉对所用原料煤都有其具体要求，生产的煤气用途也不一样，"万能"气化炉是不存在的。本文的目的就是把固定床间歇造气炉进一步改进完善。 我们把固定床造气作为一个系统一分为二的分析看，它可分为人员操作和设备管线配置两项决定因素。两者一个是人，一个是物。在设备管线未配置之前，设备管线只能适应工程人员的要求配置，这是工程人员的责任。在设备管线配置到位之后，操作人员只能适应已成形的设备管线配置而操作，这是生产管理人员的责任。当设备管线配置不能很好地适应人员操作，就要进行技术改造，这是技改人员的责任。联系二者的是工艺，工艺是设备的灵魂，设备为工艺而存在，但设备已存在，制定工艺必须适应设备以发挥设备的最大作用。推动二者更好适应的办法就是技改提高配置，管理提高人员操作技能。本文要重点阐述的是，为了更好地完成造气的工艺要求，如何进行设备管线配置才最合理。 2工艺系统分析的工具
煤气化理论 气化过程是煤的一个热化学加工过程。它是以煤为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸汽或氢气等作气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为气化炉。煤气的成分取决于燃料、气化剂的种类以及进行气化过程的条件。 碳与氧之间的化学反应 ? C + O2= CO2 ?2C + O2= 2CO ? C + CO2= 2CO ?2CO + O2 = 2CO2 在一定温度下，碳与水蒸气发生的化学反应 ? C + H2O = CO + H2 ? C + 2H2O = CO2 + 2H2 这是制造水煤气的主要反应，也称为水蒸汽分解反应，两反应均为吸热反应。反应生成的CO可进一步和水蒸汽发生如下反应CO + H2O = CO2 + H2 煤气中的甲烷，一部分来自煤中挥发物的热分解，另一部分则是气化炉内的碳与煤气中的氢反应以及气体产物之间的反应的结果。 ? C + 2H2= CH4 ? CO + 3H2= CH4 + H2O ? 2CO + 2H2 = CH4 + CO2
? CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O 上述生成甲烷的反应，均为放热反应。 煤中其他元素与气化剂的反应 煤中还含有少量元素氮（N）和硫（S）。他们与气化剂O2、H2O、H2以及反应中生成的气态反应物之间可能进行的反应如下 ?S + O2 = SO2 ?SO2 + H2 = H2S + 2H2O ?2H2S + SO2 = 3S + 2H2O ? C + 2S = CS2 ?CO + S = COS ?N2 + 3H2=2NH3 ?N2 + H2O + 2CO = 2HCN + 1.5O2 ?N2 + XO2 = 2NOx 煤气化分类 煤气化方法的分类多种多样： 按操作压力：常压和加压气化两类； 按操作过程的连续性：间歇操作和连续操作两类； 按排渣方式：熔融排渣和固态排渣两类；
各种气化炉型的比较 1.常压固定床间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一，其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气，要求原料为准 25～75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重，属于将逐步淘汰的工艺。 2.常压固定床无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准 8～10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合用于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。 3.鲁奇固定床煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气。其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。 4.灰熔聚煤气化技术 中国科学院山西煤炭化学研究所技术。其特点是煤种适应性宽，属流化床气化炉，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤、石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是操作压力偏低，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5.恩德粉煤气化技术 属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤不粘结或弱粘结性，灰分<25%～30%，灰熔点高、低温化学活性好。在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。属流化床气化炉，床层中部温度1000～1050℃。目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力低，产品气中CH4含量高达1.5%～2.0%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。 6.GE水煤浆加压气化技术 属气流床加压气化技术，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃，灰渣粘温特性好。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%～96%，高于Shell干粉煤气化热效率（91%～93%）和GSP干粉煤气化热效率（88%～92%）。气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。煤气除尘简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉；国内已建成投产7套装置21台气化炉，正在建设、设计的还有4套装置13台气化炉。 已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、CO、燃料气、联合循环发电，各装置建成投产后，一直连续稳定长周期运行。装备国产化率已达90%以上，由于国产化率高、装置投资较其他加压气化装置都低，有备用气化炉的水煤浆加压气化与不设备用气化炉的干煤粉加压气化装置建设费用的比例大致为Shell法 : GSP法 : 多喷嘴水煤浆加压气化法 : GE水煤浆法=（2.0～2.5）:（1.4～1.6）:1.2:1.0。缺点是气化用原料煤受气化炉耐火砖衬里的限制，适宜于气化低灰熔点的煤；碳转化率较低；比氧耗和比煤耗较高；气化炉耐火砖使用寿命较短，一般为1～2年；气化炉烧嘴使用寿命较短。 7.多元料浆加压气化技术
1热处理人员接到任务时首先检查热处理炉的状况是否满足热处理的条件，包括以下项目： 1.1温层是否完好。 1.2挡风墙是否完好。 1.3油泵、风机是否能正常工作。 1.4测温仪表是否正常。 1.5风冷要求是否能满足。 1.6炉车运行是否完好。 1.7油库油量是否满足生产需要。 1.8油嘴调节系统是否灵敏可靠。 1.9以上情况正常时，可进行下面操作；如不正常，应查出原因并使其恢复正常。 2热处理人员根据生产安排合理吊装工件，工件摆放应符合以下规定: 2.1弯管在炉车上的排列应考虑散热不受阻隔，风冷散热方便，火嘴墙应便于火焰通过，但不直接烧在弯管上。 2.2弯管应用垫砖垫放牢靠平稳，防止钢管变形，并应考虑垫砖承受能力。 2.3两层码放时，应注意上下层管子之间尽量避免相压而以垫砖承受为主，当不可避免时，相压部位必须有支点不得悬空。 2.4两层码放时，对大口径薄壁管，第二层必须以耐火砖为支点，不得压在底层弯管上，且管口必须支撑，支撑物必须靠牢吃力。
2.5工件摆放完毕后应画管子摆放图以便记录管子编号。 3装炉结束后，将炉车开进炉内，放下炉门，将炉门与炉车、炉车与后炉墙之间的缝隙用沙土、石棉布等加以密封 4启动油泵、风机、点燃火嘴。 5调整火嘴及风量，使炉内温度按照热处理工艺曲线的要求控制升温速度恒温时间及冷却速度。 6控制炉温和工件温度的热电偶必须经计量合格，且在计量的有效期内。热电偶的安装位置应能正确反映炉温和工件的真实温度。 7热处理炉的油系统管路，接头应坚持每天检查一次，如有渗油现象应立即排除。 8吊装管件时，应先检查钢丝绳及卸卡物是否合格，注意吊装角度, 并合理使用钢丝绳及卸卡。 9每次工作完毕要拉闸断电。 10炉车的耐火砖垫块应经常检查及时更换。 11热处理炉车轨道下不得放置障碍物，炉车进炉或出炉时，必须 一人在外瞭望，一人操作。 12点火前应进行炉周围检查，清理易燃易爆物后才允许点炉，引 火防止烧伤自己，不得在眼前点火，应侧脸点火。 13经常检查油路系统是否漏油，如有漏油应及时处理。 14出炉前，应注意检查周围有无易燃易爆物品 15做好班前安全交底，班后安全总结，做好自身安全保护工作。 16遵守安全规章制度，如进入车间戴安全帽，穿绝缘鞋等。
1 煤炭气化是煤炭清洁利用的重要途径 中国煤炭的特点是高硫、高灰煤比重大。全国原煤平均灰分含量17.6%左右，平均硫分含量1.10%，其中13%的原煤含硫量高于2%。西南地区煤炭中含硫量大于2%的占60%。中国煤入洗率低，约80%原煤用于直接燃烧，燃煤排放出大量有害气体和烟灰，使生态环境遭到严重破坏。统计表明，中国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘，87%的SO2，67%的NOx。来源于煤的燃烧。 同时，中国煤炭利用效率低。除在大型和负荷稳定的燃烧工况下，其燃烧效率与石油和天然气相近外，其它非稳定负荷的燃烧过程热效率均低于石油和天然气，其平均利用效率仅 29%。提高中国煤炭利用效率、减少煤炭燃烧带来的环境污染的根本途径是研制和推广应用煤炭优比利用技术。发展煤炭气化技术是减少环境污染、节能、发展工业的重要措施。中国适于气化的煤炭资源十分丰富，可适用于发生炉气化的褐煤、不粘煤、长焰煤和弱粘煤的储量占全国煤炭总储量的40%之多。此外，还有适用于水煤气发生炉的无烟煤，以及流化床气化炉所用的细、粉煤和煤泥浆等。煤炭气化是中国煤炭清洁利用的重要途径之一。 煤气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术在国际上已经进入商业化阶段，显示了良好的经济与社会效益，代表着发展趋势。中国"以煤代油"的能源政策促进了以煤制取城市、工业燃气技术的发展和其他相关技术的开发。近20年来，中国煤气化科研和先进技术开发方面已取得了引人注目的成效。 2 煤气化技术 以煤炭为原料，采用空气、氧气、CO2。和水蒸气为气化剂，在气化炉内进行煤的气化反应，可以生产出不同组分不同热值的煤气。为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，70年代以来发达国家加快了新一代煤气化技术的开发和工业化进程。总的方向，气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。固态床、流化床、气流床等几种不同类型的煤气化技术均取得了较大的进展和较好的效果。 2.1 固定床 固定床（慢移动床），常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有22台炉子，多用于生产城市煤气；如以烟煤为原料用于生产合成气，CH4蒸汽转化工段（例如山西潞城引进装置）。该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。 2.1.1 固定床间歇式气化炉（UGI） 以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术是30年代开发成功的，投资少，容易操作，目前已属落后的技术，其气化率低原料单一、能耗高，间歇制气过程中，大量吹
热处理炉安全技术操作规程 一、适用范围：台车式燃气热处理炉 二、管理内容：操作者必须经过技能培训和安全教育培训，掌握本岗位操作技术和燃气安全知识，考核合格方可上岗。进入岗位前，须正确穿戴劳护用品。 三、操作细则与要求： 1、运行前检查： ①、检查炉门、运料台车、密封装置、风机等设备和设施是否完好可靠。 ②、检查各阀门、开关、仪器仪表是否完好可靠，并处在正常位置和状态。 ③、检查天然气(烧嘴前压力0.03-0.05Mpa)、压缩空气 (0.5-0.7Mpa)的压力是否在正常使用的范围内。 ④、检查天然气管道、各阀门有无漏气，如有漏气严禁使用。 ⑤、检查炉门升降钢丝绳：不得有断丝、断股、压痕等现象及其它明显的缺陷; 卡扣牢固无松动现象;不得有脱槽、扭曲等现象。 2、作业操作： (1)、开炉点火的操作 ①、需加热的工件应平稳放置在运料台车上，运料台车到达限位块前应减速，不得使台车车轮猛烈撞击限位块。
②、缩回安全插销后操作台旁的警示灯亮，按住“炉门关”按钮，炉门缓慢、平稳的落下到位，再按住“炉门压紧”按钮，把炉门压紧。 ③、接通电源，首先打开助燃风机,吹扫五分钟左右。 ④、待风机吹扫完毕后再接上燃气阀,打开燃气电磁阀,若出现燃气高压报警,需在压力开关处放散.(旋开压力开关上的螺栓,待燃气压力正常,电磁阀打开后再旋上螺栓)。 ⑤、给控制器送电,在点火之前需检查助燃风管道上的电动执行器是否在最小开度,只有在最小开度时才能点火(为获得执行器最小开度,设定温控表温度低于炉内温度5度,按下确认键后等60秒后点火)。 ⑥、烧嘴依次点火,在烧嘴点火不成功后,需间隔三分钟后按下复位按钮(注:复位按钮按下后立即松开,以免烧毁设备)再次点火,若依然点不着火,需检查助燃风压力是否正常,燃气压力是否正常,烧嘴是否打火,电磁阀是否有打开动作.不可连续点火,否则可能会引起爆炸! ⑦、在每个烧嘴燃烧正常后,再设置所需加热温度转入仪表自动控制温度。 (2)、停炉息火的操作 ①、准备停炉时,依次关闭烧嘴,切断控制器电源。 ②、关闭燃气手阀(位于电磁阀下面的)和燃气电磁阀。
3热处理炉操作规程 3.1 烘炉 3.1.1热处理炉烘炉前的准备工作 3.1.1.1炉体砌炉及炉辊密封处浇注料经检查合格，打开炉门，自然风干7－9天，最少5天方可执行烘炉操作。 3.1.1.2 确认炉内无人员和其他杂物。 3.1.1.3 测试炉体的密封性，确定保压试验合格。 3.1.1.4 检查并确认炉辊的安装正确，炉辊手动盘转正常，电机减速机通电，做模拟信号确认炉底辊自动运转正常。 3.1.1.5炉辊润滑点全部接好并注入润滑油，加油系统运转正常。 3.1.1.6装料炉门、出料炉门调整完毕，炉门升降机构操作停位准确，炉门运转灵活，关闭时严密，汽缸压紧和松开位置准确。 3.1.1.7对光栅、PLC操作控制系统等进行单机试车合格。 3.1.1.8 炉子空、煤气、氮气、气动空气管道及排烟管道试压合格，测量仪表调整合格。 3.1.1.9 冷却水压力正常，循环顺畅。 3.1.1.10打开炉内氮气，保证炉内氮气压力和残氧分析仪数值正常。 3.1.1.11 助燃风机及排烟风机运转正常，风机进出口的阀门开关灵活。 3.1.1.12 烘炉前应对燃烧控制系统、炉压控制系统等热工仪表和各种调节进行安装检查，并确认调整完毕，操作灵活，指示正确，控制灵敏。 3.1.1.13 炉子周围及坑内环境清洁整齐。 3.1.1.14烧嘴控制器的各种操作模式正常。 3.1.1.15 手动打开出风口的蝶阀，启动排烟风机，吸风口阀门自动缓慢打开，待风机达到正常运转并确定烧嘴前喇叭口处有风吸入。 3.1.1.16 打开助燃风机出风口的挡板，启动风机，入口处的调节阀自动缓慢打开，调节回流阀防止风机喘震。注意风机电流和管道压力数值。出现异常要停风机，查明原因再试。 3.1.1.17 点炉前对烧嘴的空燃比进行调节。 3.1.1.18 检查助燃空气管路有无漏风和受阻、受堵现象，确认空气已达到每个烧嘴前。 3.1.1.19 煤气管道经过吹扫和放散，管道内充分达到要求。煤气系统运行正常，煤气已经送至炉前总阀。 3.1.1.20 煤气防护人员到达现场，各煤气放散点40米范围内禁火。炉子周围停止施工，断开临时电源，不得随意动火。
煤制甲醇装置造气岗位操作规程 1、适用范围、任务、职责 1.1适用范围 本岗位操作规程适用于甲醇装置造气岗位。 1.2岗位任务 本工段的主要任务是：采用间歇式固定层常压气化法，即以无烟煤、煤球或小粒度为原料，在高温上，交替与空气和过热蒸汽进行气化反应，制得足够数量的、合格的水煤气，以满足后工序连续生产的需要。 1.3岗位职责 1.3.1负责本岗位设备、管线、仪表、电器设施的操作、维护保养。 1.3.2在值班期间，坚守岗位，认真操作，按时填写记录表。 1.3.3在值班期间，接受值班长的领导，对生产中出现的问题应及时向值班长或有关领导汇报。 1.3.4负责保管好本岗位的工器具及防护器材，做到文明生产。 1.3.5认真执行交接班制度，做好交接工作。 2、工艺指标 2.1.压力 （1）造气减压后蒸汽压力≤0.01MPa （2）造气废锅、≤0.20MPa （3）夹套汽泡压力≤1.3MPa （4）油泵油压 4.5-6.0MPa 2.2.温度 （1）气柜入口煤气温度≤50℃
（2）造气炉灰仓温度≤260℃ （3）造气炉炉上温度200-250℃ （4）造气炉炉下温度250-320℃ （5）洗气塔入口煤气温度≤150℃ 2.3、成份 水煤气CO2 5.0-6.2% CO 32-36% 02≤0.4% N2≤1.6% 2.4、液位造气废锅、夹套、汽包液位1/2-2/3 3.工艺原理 造气过程实际分为两个过程，吹风过程是一个以空气为气化剂，向炉中蓄热的气化过程，其主要反应式如下： C+02=C02+Q 2C+02=2CO+Q 2CO+O2=2CO2+Q 副反应有：C+CO2=2CO-Q 制气过程是一个以蒸汽为气化剂，制取煤气的气化过程，其主反应式如下： C+H2O=CO+H2-Q C+2H2O=CO2+H2-Q CO+H20=CO2+H2+Q 其副反应式如下： 2H2+O2=2H2O+Q
Sanming University Diploma Work (Project) Title:The simulation and analysis of combustion and gasification for a Moving-bed gasifier Grade & Major:Grade 2006, Machine Design & Manufacturing and Their Automation Number:20060663129 Name: Instructor: 2010-03-06
毕业论文(设计)承诺书 我仔细阅读了毕业论文（设计）的有关文件规定。 我知道，抄袭别人的成果是剽窃行为，是可耻的，也是违反毕业论文（设计）规定的。如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我郑重承诺，严格遵守学院毕业论文（设计）规定，以自己的真实水平认真做好毕业论文（设计）。如有违反规定的行为，我将接受严肃处理。我的毕业论文（设计）题目为： 学生签名：日期: 导师签名：日期: 论文版权使用授权书 本论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密□。（请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
目录 摘要...................................................................... 1.绪论 (1) 1.1煤炭资源 (1) 1.1.1 煤炭资源及其利用 (1) 1.1.2煤气化方法: (2) 1.2 气化炉结构 (2) 1.2.1 移动床气化炉 (2) 1.3 FLUENT软件 (5) 1.3.1 FLUENT软件概述 (5) 1.3.2 程序的结构 (5) 2. 移动床气化炉的仿真与分析 (7) 2.1 数值模拟研究方法 (7) 2.1.2基本控制方程： (7) 2.2 利用GAMBIT建立网格 (8) 2.2.1 参数的确定 (9) 2.3 利用FLUENT求解器求解 (11) 2.3.1 显示网格 (11) 2.3.2 仿真分析 (12) 2.3.3 显示结果 (16) 3. 结论与展望 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22)