煤气发生炉热效率利用提升技术改造方案

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煤气发生炉
热效率利用提升技术改造方案

编制：阮永刚
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日期：2010年7月5日
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煤气发生炉热效率利用提升技术改造方案
一、现状
1、我公司气化厂固定床间歇式气化炉为典型的中氮流程，其下行煤气温度介
于270℃——300℃之间，主要由CO2 、CO 、O2 、H2 、CH4 、N2所组成，下行
煤气显热末经任何热热回收而直接进入洗气箱。造成洗气箱洗涤循环水温高。
环境温度27℃时，洗气箱洗涤水温平均在62℃左右。洗涤效果差，同时半水
煤气温度高。

2、6月14日，气化厂利用2#煤气炉熄火的机会，对2#煤气炉进行内防流板的
改造，主要在夹套壁上下各增加一圈内防流板，6月18日对2#煤气炉投放冷
渣进行了冷态试验，装渣至风帽上300mm的高度，当风量加至27000m3/h,风帽
处吹通，其余地方气流均稳定，因而决定再进一次提高炭层300mm左右进行操
作，其中大焦炉炭层高度已提到上气道出口下沿，现整个炭层高度为2700mm,
煤气炉上行煤气温度各炉均下降了50-80℃，降至410℃以下，煤气炉的热效
率得到一定程度的提高。从此看出，提高炭层可提高煤气炉的热效率。吹风阶
段气体成份见表1。（1#、8#、11#、12#大焦炉，7#返焦掺烧炉）
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0
5
10
15
20
1#炉7#炉8#炉11#炉12#炉
吹风3秒时CO2
吹风15秒时CO2
吹风25秒时CO2
吹风3秒时CO
吹风15秒时CO
吹风25秒时CO

表二
从表二中可看出，本次提高炭操作，吹风阻力增大，因而老造气的煤气炉气化
过程中CO2的还原反应比末提炭层前增强，新造气变化不大。造成这种差异的
原因是：新造气空气总管管线短，入新造气的一次风压头高于入老造气的一次
风压头。此外，对于老造气提高炭层操作带来吹风阶段后期CO升高而造成炭
损的问题，可考虑降低吹风阻力来解决，因而在建三废混燃炉时，吹风气回收
管的配置要考虑尽量降低吹风阻力，三废混燃炉引风机的选择可配大一点。
老造气的煤气炉吹风阶段后期CO的增高，这是一弊，但是上行煤气温度得
以下降，这是煤气炉热效率提高的又一表现，但是本次提炭层是弊大于利还是
利大于弊。 还需通过进一步的热量平衡计算。上行煤气温度下降50-80℃，按
经验计算：每降10℃，原焦耗降低1.7kg计算，提高炭层高度后，原焦耗降低
8.5-13.6kg/t,而吹风阶段后期CO升高的炭损：
3、现煤气炉炭层已到达上气道下沿，提高炭层操作已不可能，因而需对煤气
炉进行改造，为提高炭层创造条件。

二、项目实施的必要性：
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1、能进一步降低合成氨原焦耗，提高炭层操作可进一步降低吹风阶段的热损
失，同时系统性进行空气流量及流速的配套调整，抑制CO2的还原反应，提高
吹风效率，从而降低吹风阶段焦炭的热损。
2、从省外气化技术的发展来看：采用自动加料方式、炭层高度、气化层位置、
灰渣层厚度、煤气炉负荷等选择控制较为合理的厂家，炉顶、炉底出气温度之
和已小于460℃，吨氨耗原焦已控制在1100左右，可见，下行煤气温度与上行
煤气温度之和的大小与吨氨耗原焦的水平直接相关，因而通过在对煤气炉进行
改造，是进一步降低合成氨原焦耗的必经之路。
3、随着提高炭层操作后，上行温度降低，煤气炉自产蒸汽下降，通过回收下
行煤气的的显热，可进一步降低合成氨蒸汽消耗。通过计算，按六机生产状况
下，开六台煤气炉计算，回收下行煤气显热后，每小时可转化为蒸汽3. 6吨，
每吨氨可降低蒸汽消耗近200kg。
4、在气化反应过程中，蒸汽用量过大，大量末分解蒸汽带走了炉内热量，使
气化层温度下降，气化效率降低，浪费蒸汽的同时，并使洗气箱、洗涤塔增加
了热负荷，煤气温度相应增高。而影响蒸汽分解率的主要因素；气化层的温度
和厚度；制气时的蒸汽流速；炉上、炉下“死空间”（Φ3000炉50m3）；入炉蒸
汽的温度。
三、改造目的
1、全部改造完成后，合成氨原焦耗下降20-30kg ,合成氨耗蒸汽下降200kg 。
2、改造后煤气炉气化均匀，返焦下降2个百分点，蒸汽分解率提高到58%（原
为52%）。
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3、减少煤气炉“死空间”40m3,加快气化剂的反映速度，减少蒸汽损耗，提高
半水煤气品质。
4、回收下行煤气显热，增加废热锅炉自产蒸汽。
四、改造内容
1、炉口加高1200mm,自动加焦机轨道车高度相应升高，并对加焦机各部进行支
撑。
2、自动加焦机加料直接从各炉仓口接至加焦机插板阀。
3、上气道出口改至炉加高短节中引出，出口接一座板阀（上行煤气出口阀）；
原上气道出口从炉体上部封死，并砌筑耐火砖。
4、上行煤气阀（DN900）采用上进下出式，下部接原燃烧室切线口前。
5、增加下行煤气阀（DN750），从三叉管处下吹集尘器前引Φ806×14钢制焊接
卷管接至现燃烧室中部。通过燃烧室除尘后进废热锅炉，对下行煤气显热进行
回收。同时燃烧室上部安装四层现场组装式折流板，提高燃烧室的除尘效率，
减少进入废热锅炉的固体颗粒物，延长废锅及后面管道和设备的运行周期。
6、老造气洗气箱增设煤气总阀（DN750）。吹风气回收管甩头。
7、配套改造
7．1因炉口加高，煤气炉点火装渣时，费工费时，因而需在加焦炉口上部安装
轨道。
7．2吹风阀与下行煤气阀进行安全联锁改造，可利用现三通阀与吹风阀的阀位
进行。
三、流程图如下
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煤气炉
燃烧室
废热锅炉
洗涤塔

烟
囱

洗气箱

煤气炉
上行煤气阀

下行煤气阀

加
料

空气风机
蒸汽

吹风阀
煤气总阀

四、新增的主要设备及管道如下：
新增设备、管道一览表
序号 名称及规格 材质 单位 数量 价格估算 (万元) 备注

1 管道
无缝钢管
Φ50×3.5
米 80 0．2
7

Φ25×3
米 50 0．1
上、下行煤

气阀油路
管
2 钢制卷管
Φ1200×12 米 3 0．7
上行煤气管

Φ806×12 米 12 1．2 下行煤气管
3 弯头
DN1020 PN1.0 90°R=1DN 只 2 0．5
DN50 PN1.0 90°R=1.5DN 只 10 0．04

4 DN25弯头 只 10 0．02 油管配接用
5 阀门
DN750 PN2.5座板阀 只 3 8．1 上、下行煤气
阀
DN50 PN10 球阀 只 4 0．1
DN25 PN100 只 4 0．1
6 备件

炉口短节组件 1 1
改造费用估算：
1、 材料备件费用：12.06万元
2、 安装改造费用：按材料费用20%计算为2.41万元。
合计：14.47万元
五、效益估算
1、对老造气7#、1#-4#煤气炉的下行煤气显热回收后，按老造气开2-3台煤气
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炉的运行方式计算，回收下行煤气显热可产生的蒸汽（压力：0.5Mpa）
1.2-1.8t/h,吨氨耗蒸汽可降低100Kg左右，蒸汽每吨按100元的价位计算，
每年可节约蒸汽成本120万元。
2、下行煤气显热回收后，下行煤气经洗气箱洗涤以及进一步降温。半水煤气
温度可得到一定程度的降低，对于压缩机提高打气量有一定的促进作用。
3、通过改造：煤气炉下部“死空间”可减少40m3，对于降低蒸汽的损耗，加
快气化剂进入煤气炉的时间具有一定的促进作用。在一定程度上有效制气时间
相对延长。同时每个制气循环过程中，“死空间”的减少，进入洗气箱的蒸汽
量减少，也可使得半水煤气出洗气箱的温度降低。
六 改造安全措施及运行安全措施
1. 吊装作业严格执行起重作业相关规定。
2. 高空作业搭架子，作业人员系安全带。
3. 投运后，停车检修上、下行煤气管时，需用中压蒸汽吹扫置换后，方可进
行检修。
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