富氧造气工艺及操作流程的研究

南通职业大学毕业设计（论文） 富氧造气工艺及操作流程的研究 毕业设计（论文）类 型：毕业设计说明书 毕业论文题 目：富氧造气工艺及操作流程的研究学生姓名：施蕾指导教师：张填昊专 业：应用化工技术时 间：2016年3月摘 要富氧造气主要任务是以无烟块煤、小籽煤、煤棒或煤球为原料，采用固定床连续气化法，在高温条件下，持续不断地或同时通富氧空气和水蒸汽与高温的炭进行气化反应，制得合格、充足的半水煤气，为合成氨的生产。本文研究了富氧造气的性质，工艺流程和一些操作流程，注意事项等，相信通过这些研究一定会为合成氨的生产提供巨大的帮助关键词：富氧造气，半水煤气，合成氨Abstract Oxygen-rich gasification main task is the smoke-free lump coal, small seed coal and coal rods or coal as raw material, adopt fixed bed continuous gasification method, under the condition of high temperature, continuously or at the same time through oxygen-enriched air and steam with high temperature coal gasification reaction, was qualified, plenty of semi water gas, used for production of synthetic ammonia. This paper studies the properties of rich oxygen gasification, some technological process and operation process, matters needing attention and so on, I believe through these research will provide huge for ammonia productionKeywords:Oxygen-rich gasification，semi-water gas，synthesis ammonia目 录1、绪论12、富氧造气的性质与用途12.1富氧造气的物理性质12.2富氧造气的化学性质12.3富氧造气的用途12.4富氧造气的生产方法13、工艺流程23.1 气体流程23.2煤气系统工艺流程图24、富氧制气操作规程34.1 工艺流程34.2 工艺指标44.3富氧炉正常操作要点：44.3.1 间歇炉转富氧炉44.3.2 富氧炉转间歇炉54.3.2开炉54.3.3停炉54.3.4下灰55、工作中常见事故判断与处理55.1富氧炉上气道温度过高55.2灰仓温度超指标65.3过氧65.4炉内阻力增大75.5炉下压力过大75.6炉下压力过低75.7 安全注意事项：86 、工作正常操作要点86.1工艺调节、操作原则86.2 炉况控制操作要点86.2.1 造气炉负荷不变的情况下影响炉温波动的因素86.2.2 控制造气炉上行温度的意义及方法96.2.3 影响上行温度变化的因素106.2.4 造气炉下行温度的控制及对发气量的影响106.3 防止氧高的操作要点106.4夹套锅炉的操作要点116.4.1包液位、压力控制操作要点116.4.2汽包液位过高过低的危害116.4.3汽包压力的控制116.4.4夹套排污操作规定116.5下灰、炉底排污的操作要点12工 作 总 结 13参考文献14致 谢15南通职业大学毕业设计（论文） 富养造气工艺及操作流程的研究 1、绪论富氧气造气主要是为合成氨做准备，现今为止，中国是世界上最大的化肥生产和消费大国，合成氨年生产能力已达4222万吨。但合成氨一直是化工产业的耗能大户。大型合成氨装置采用先进节能工艺、新型催化剂和高效节能设备，提高转化效率，加强余热回收利用；以天然气为原料的合成氨推广一段炉烟气余热回收技术，并改造蒸汽系统；以石油为原料的合成氨加快以洁净煤或天然气替代原料油改造；中小型合成氨采用节能设备和变压吸附回收技术，降低能源消耗。煤造气采用水煤浆或先进粉煤气化技术替代传统的固定床造气技术。2、富氧造气的性质与用途2.1富氧造气的物理性质造气是以含氧量大于21的空气和水蒸气为气化剂在高温下进行煤)连续气化的方法。富氧空气可由空气分离或变压吸附方法制得。富氧气化可在固定床炉中也可在流化床炉中进行。采用含氧量50左右的富氧空气可制得符合合成氨原料气要求的合成气。2.2富氧造气的化学性质以无烟煤块、小籽煤、煤棒为原料，采用间歇式固定层气化法，在高温条件下，交替同富氧空气和蒸汽进行气化反应，制得合格、充足的半水煤气。2.3富氧造气的用途富氧造气的气体主要是半水煤气，是气体燃料的一种。主要成分是氢和一氧化碳。工业上大多用蒸气和空气轮流吹风的间歇法，或用蒸气和氧一起吹风的连续法。此外，还有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。可作为燃料，或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。2.4富氧造气的生产方法目前主要采用间歇法工艺技术，生产半水煤气加工合成氨。3、工艺流程3.1 气体流程 向造气炉内交替通入空气和蒸汽，与炉内高温的炭进行气化反应。吹风阶段生成的吹风气根据要求送三气岗位回收热量或直接由烟囱放空，并根据需要回收一小部分进入气柜，用以调节循环氢。从造气炉出来的半水煤气经显热回收、洗气塔冷却后，在气柜中混合，然后经静电除尘去压缩工段。上述制气过程在微机集成油压系统控制下，往复循环进行，每一个循环一般分六个阶段，其流程如下：（1） 吹风阶段空气由鼓风机来吹风阀自炉底鼓风箱入炉旋风除尘器三气阀（或烟道阀）三气岗位（或烟囱放空）（2）回收阶段空气由鼓风机来吹风阀自炉底鼓风箱入炉旋风除尘器上行煤气阀煤气总阀入煤气总管显热回收洗气塔气柜静电除焦压缩（3）上吹（加氮）制气阶段蒸汽（加氮空气）由蒸汽总管来上吹蒸汽阀自炉底入造气炉旋风除尘器上行煤气阀煤气总阀入煤气总管显热回收洗气塔气柜静电除焦压缩（4）下吹制气阶段蒸汽由蒸汽总管来下吹蒸汽阀自炉顶入造气炉下行煤气阀煤气总阀入煤气总管显热回收洗气塔气柜静电除焦压缩（5）二次上吹制气阶段蒸汽由蒸汽总管来上吹蒸汽阀自炉底入造气炉旋风除尘器上行煤气阀煤气总阀入煤气总管显热回收洗气塔气柜静电除焦压缩（6）空气吹净阶段空气由鼓风机来吹风阀自炉底鼓风箱入炉旋风除尘器上行煤气阀煤气总阀入煤气总管显热回收洗气塔气柜静电除焦压缩3.2煤气系统工艺流程图 单台造气炉工艺流程图4、富氧制气操作规程4.1 工艺流程富氧制气过程是指将氧压缩机来的纯氧减压后与空气按照一定比例混合，然后与蒸汽混合从炉底进入与煤发生气化反应的过程。 富氧空气与蒸汽混合自炉底入造气炉旋风除尘器上行煤气阀煤气总阀入煤气总管显热回收洗气塔气柜主要化学反应： C+O2=CO2+409.1kJ2C+O2=2CO+246.6 kJ2CO+O2=2CO2+573.2 kJC+H2OCO+H2-122.7 kJC+2H2OCO2+2H2-80.4 kJCO2+C2CO-165.0 kJ4.2 工艺指标（1）纯氧指标 压力：减压前4.0MPa，减压后0.025MPa 流量：正常使用时5000m3/h。（2）富氧指标 压力：混合后富氧空气0.025MPa。 富氧浓度：70%;其中CO45。4.3富氧炉正常操作要点： 4.3.1 间歇炉转富氧炉主操工在微机上对该炉先进行间歇炉停炉操作，副操工对各阀门开启状况进行确认后，主操工再点击“转换”按钮(未停炉时对其进行锁定保护)进入富氧炉操作界面，手动点击“停炉/运行”按钮（阀门状态为：上行煤气阀开、煤气总阀开、蒸总开、上吹蒸汽阀开、吹风，上加N2阀关、下吹蒸汽阀关、下行煤气阀关、烟道阀关），同时根据氧表显示调节富氧空气中氧含量到5060%，副操工打开二楼平台处该炉富氧手动闸阀，10s后富氧液压闸阀开启，主操工开启该炉富氧自调阀，并根据炉温逐步增加富氧入炉流量至正常工艺指标，并根据炉况调节炉条机转速。4.3.2 富氧炉转间歇炉主操工在微机上关闭该炉富氧自调阀，停炉条机，再点击“运行/停炉”按钮（此时，富氧液压闸阀、煤气总阀关闭，烟道阀、蒸总和上吹蒸汽阀开启），同时，副操工关闭二楼平台处该炉富氧手动闸阀，10s后蒸总阀关闭，“转换”按钮解除锁定保护，点击“转换”按钮进入间歇炉操作界面，同时，副操对各阀门开启状况进行确认后，按照原间歇炉操作进行即可。4.3.2开炉主操工观察确认富氧空气中氧含量是否达标后，手动点击“停炉/运行”按钮（此时煤气总阀、蒸总阀开启），10s后富氧液压闸阀开启，主操工再开启该炉富氧自调阀，并根据炉温逐步增加富氧入炉流量至正常工艺指标，并根据炉况调节炉条机转速。4.3.3停炉主操工在微机上关闭该炉富氧自调阀，停炉条机，再点击“运行/停炉”按钮（此时，富氧液压闸阀、煤气总阀关闭，烟道阀、蒸总阀开启），10s后蒸总阀关闭，“转换”按钮解除锁定保护，此时打出联系灯（铃）。4.3.4下灰副操得到停炉下灰信号，检查确认富氧阀、煤气总阀等落到位处安全停炉状态后，向一楼下灰作业人员发出下灰指令。5、工作中常见事故判断与处理5.1富氧炉上气道温度过高原因： （1） 炉下结块 （2） 灰渣层过厚（3） 富氧浓度高或富氧流量过大（4） 炉内炭层产生风洞（5） 蒸汽用量过小（6） 炭层过低处理:(1) 加快炉条机转速，适当加大蒸汽用量，停炉人工扒块，减负荷操作(2) 加快炉条机转速，适当减少负荷(3) 调节富氧浓度和富氧流量在指标范围内(4) 处理火层 (5) 调节蒸汽用量(6) 提高炭层5.2灰仓温度超指标原因： （1） 灰渣层过薄（2） 炉下结大块（3） 富氧浓度突然增高（4） 火层偏移（5） 有风洞漏炭（6） 气汽比偏低 处理:（1） 减慢炉条机转速，适当增加负荷（2） 加快炉条机转速，适当加大蒸汽用量，并打开灰仓蒸汽吹扫手动阀；停炉人工扒块，减负荷操作（3） 调节富氧浓度和富氧流量在指标范围内（4） 注意操作，稳定火层（5） 处理火层（6） 调节气汽比5.3过氧原因：（1） 炉温过低或火层上移（2） 炭层过低（3） 火层偏、火层薄（4） 炉内有大块产生风洞处理：（1） 提高炉温，火层拉低（2） 提高炭层（3） 注意操作，稳定火层（4） 炉内有大块时，扒出大块处理5.4炉内阻力增大原因：（1） 炭层增高（2） 负荷过大（3） 炉内结块（4） 原料过碎或含粉太多处理：（1） 降低炭层（2） 适当减小负荷（3） 扒出大块（4） 提高原料质量5.5炉下压力过大原因：（1） 炉内炭层阻力增大（2） 带出物多，中心管堵处理：根据情况酌情处理5.6炉下压力过低原因：(1) 炉底煤气总冲破(2) 汽化剂混合罐防爆板鼓破，大量漏气(3) 断富氧或蒸汽(4) 烟囱阀未关或未关严处理：（1） 停炉加水，使煤气总有水溢流（2） 更换防爆板（3） 停车处理（4） 检修烟囱阀使其正常5.7 安全注意事项：1、 富氧与间歇制气相互切换前必须检查各阀门开、关是否正常，且切换后先进行10s上吹流程。2、 开富氧炉时，先通蒸汽，再通入富氧；停富氧炉时，先断开氧气，再断开蒸汽。3、 炉内进行检修前，必须插富氧空气管道盲板。 6 、工作正常操作要点6.1工艺调节、操作原则根据原料煤的熔点，最大化提高气化层温度，以降低半水煤气中二氧化碳含量，提高发气量。根据煤质、吹风强度等变化情况，及时调整循环时间、吹风百分比及二楼手轮门（车间工艺人员操作）；按时加煤、出渣。根据炉内炭层高度、分布及灰渣情况，及时调节炉条机转速，使气化层厚度及所处位置相对稳定，保证炉况良好，控制好炉上、炉下温度，使其符合工艺指标；根据蒸汽分解情况，调节好蒸汽压力和用量，同时注意各相关锅炉液位，防止蒸汽带水，并注意吹风排队，防止重风；严格把握入炉煤棒、小籽煤的质量，发现问题及时与原料岗位联系。6.2 炉况控制操作要点6.2.1 造气炉负荷不变的情况下影响炉温波动的因素（1）原料性质改变-原料的发热值和固定碳含量减少，水分和煤矸石增加，都会影响炉温下降，反之则升高；-入炉原料过分潮湿，致使水分在炉内蒸发时吸收的热量较多，另外因煤湿，过筛不干净，带入炉内的粉煤过多，增加炉内阻力，致使风量下降，炉温也下降；-入炉原料粒度变化对炉温也有影响，炉温随着粒度逐渐变大而升高，反之则会下降；-人工加煤时入炉煤量波动大，炉温波动也大。（2）炉内压力的变化-气柜高低之影响，气柜高时气柜内部压力大，气流阻力大，制气时蒸汽入炉量会减少，炉温会升高；-入炉原料粒度的变化，炭层高低波动，煤量多少、含粉率的高低等都会影响炉内压力的变化而造成炉温波动；-入炉蒸汽压力波动太大（蒸汽来源处故障或蒸汽压力波动，调节阀失灵等原因），则也会影响到炉温波动。（3）阀门失常-加氮阀开关过快或过慢，流量过大过小以及由于加氮时空气流量的变化而影响吹风时空气流量的变化（因为吹风、加氮空气管是并联的）等原因都会导致炉内温度波动；-此外吹风阀及上、下吹蒸汽阀、蒸汽总阀、三气阀、煤气总阀出现故障，不开或不关都会影响炉温波动。（4）操作失误方面的原因-炉子吹风排队没有安排好，时而单炉吹风，时而多炉同时吹风，造成入风量紊乱，风量无法稳定而影响炉温波动；-炉内气化层出现异常情况，如结大块、结疤、风洞、吹翻、滑炭、火层失常等原因都能引起炉温波动；-在正常制半水煤气时，因处理循环氢需要，改加减氮或打回收，都会影响炉温波动；-人工加煤的炉子，多做循环或少做循环、煤棒烘炉时间长短也易引起炉温波动。6.2.2 控制造气炉上行温度的意义及方法造气炉的上行温度，一般指炉子上部煤气出口温度和炉面温度，其温度高低根据使用燃料品种和粒度不同以及炉膛直径大小而有所区别。炉上温度过高，不但使煤气带出的热量过多，增加煤的消耗，而且稍有不慎会造成炉上四周发亮挂壁。炉上温度过低，则说明气化层温度也低。其原因可能是入炉风量太少或下吹蒸汽太大，也可能是气化层(火层)严重下移，它直接影响造气炉的发气量和质量。因此，控制好上行温度的意义十分重要。要想控制好上行温度，首先要了解造气炉所使用燃料的性质；根据燃料性质，制定出上行温度的工艺指标；分配好微机上下吹阶段百分比，一般而言，下吹阶段稍大于上吹阶段；在确保炉况正常的情况下，选择最大吹风强度；上、下吹蒸汽用量适当，一般可通过上、下吹半水煤气中CO2含量来加以验证。经过多年实践表明上吹半水煤气（不含回收吹风气）中CO2含量比下吹半水煤气中CO2的含量要大1.02.0%。6.2.3 影响上行温度变化的因素影响上行温度变化的原因很多，情况也较复杂，发现上行温度变化时，需要通过其它仪表来对照判断寻找出影响变化的主要原因，并加以消除。影响上行温度升高的原因有：-吹风阶段，吹风电磁阀卡或阀门不落，造气炉长期处于吹风阶段，致使炉上温度猛涨；-上行煤气阀不落，使下吹制气时下吹蒸汽未全部入炉；-由于某种原因入炉蒸汽总管内的压力在下吹制气阶段变低，致使下吹入炉蒸汽减少；-空气流量瞬间过大，致使炭层吹翻或吹成风洞；-气化层（火层）上移造成炉面发亮（发白）；-人工加煤时，入炉炭量减少。影响上行温度下降（人工加煤时上行温度上升幅度减少）的原因有：-空气阀或加氮阀不开，造成无风入炉；-下行煤气阀关不严或不到位，致使吹风阶段的空气不能全部入炉，部分空气走短路直接经下行煤气阀入煤气总管（同时还会造成半水煤气中氧高）；-吹风阶段百分比紊乱，致使吹风百分比减少；-在下吹制气阶段，下行煤气阀电磁阀卡或不落，造气炉长期下吹制气，造成炉上温度骤降；-改做水煤气的时间过长；-入炉炭量过多，炭层增高，致使炉内阻力增加，风量相应减少；-下吹蒸汽量过大。6.2.4 造气炉下行温度的控制及对发气量的影响正常生产时下行温度控制范围在200300为宜，下行温度过高，则说明气化层下移，不但影响造气炉发气量，而且会烧坏炉篦及灰盘等设备。温度过低，则说明气化层上移，也会影响造气炉发气量，同时因炉下温度过低还会造成燃烧不完全，致使灰中返炭高燃料消耗增高。6.3 防止氧高的操作要点正常操作闭炉规定-闭炉时间超过2小时的情况下开炉必须投上减氮运行-停炉时间超过4小时的情况下开炉必须先升温合格再送气-正常情况下，闭炉不得超过四小时，必须倒换闭炉-闭炉5分钟以上不得进行加煤或下灰操作升温操作-升温时先将微机程序设为制惰程序，升温过程中不加煤，以保证炉内温度能提高-吹风时间减完加至吹净，加氮时间设为0。转成自动制惰程序，升温放空至炉温合格后（上行温度300，下行温度150）将吹风时间还原，转入自动制气运行异常处理遇上下行温度异常跑高，停炉检查吹风阀、下行阀、加氮阀是否内漏，联系维修工处理遇吹风阀、下行阀、加氮阀阀检报警，停炉检查阀门是否未落到位，联系维修工处理遇炉子穿塌，则必须打“减氮”运行，停炉或人工加煤至上行温度正常6.4夹套锅炉的操作要点6.4.1包液位、压力控制操作要点控制汽包不满水、失水、不超压，汽包液位控制在1/22/3。6.4.2汽包液位过高过低的危害蒸汽带水严重，入炉蒸汽中含湿量猛增，影响炉温下降，产气量和煤气量均下降；因带水过多，蒸汽管道内的冷凝水排不尽，易造成水击事故；夹套失水，轻者变形，重者夹套烧坏，焊口裂开迫使停炉检修或更换。严重时造成夹套爆炸，设备、厂房、人员受到重大损失。应严格按工艺指标控制液位高度1/22/3。6.4.3汽包压力的控制正常生产时，若汽包压力超高0.12MP，副操应及时打开汽包放空阀泄压，若系统闭炉多或停车，副操应及时关入炉蒸汽自调前手轮门并打开汽包放空阀泄压，防止汽包、夹套、缓冲罐超压，造成设备损失事故。6.4.4夹套排污操作规定每三天排污一次，由每个运行班上第二个晚班时，在22：00后进行排污；排污人员为各系统副操，由班长进行检查，工艺管理人员进行抽查；每个中班取一台夹套排污水进行水质分析（各班按炉号顺序依次进行），PH9时，夹套排污改为六天进行一次，PH11.5时，夹套排污改为每天进行一次，根据水质分析情况，合理调节排污频率，保证PH912。6.5下灰、炉底排污的操作要点下灰-下灰前，下灰工应通知一楼炉底作业人员撤离至安全区域，下灰期间炉底不得有人作业或经过；-清理作业现场后，下灰工应在预定地点等待三楼下灰指令； -下灰炉号应由该系统主操工用铃声信号灯与副操联系并得到可靠确认方可通知下灰工进行下灰操作；-下灰时，若圆门打开有大量煤气涌出或发生梭炉，下灰工应迅速关闭圆门；-若下灰完毕，关闭圆门发现圆门油缸不动作，可能是电磁阀卡死，必须迅速联系维修工处理；-下灰时，严禁通过振动圆门的方式下灰；-下灰时，下灰人员应站在无栏杆一侧或栏杆以外以方便撤离，而且不得站在两圆门间或圆门正下方捅疤；-下灰时，接渣司机必须下车在安全地点等待，在得到下灰人员指令时方可进入驾驶室。排污-正常情况下各炉底水封桶排污每两小时一次，个别易积水的可按实际情况增加排污频次；-排污前操作工应喊开排污阀前的人员，排污时站在排污阀侧面以免热水伤人；-排污的主要目的是排掉水封桶底的泥沙，防止炉底积水，每次排污不能将水封桶内水排空或排至溢流管大量漏气（以防水封桶爆炸）；-严禁在下灰过程中进行排污以免发生误操作等事故。工 作 总 结 经过几个月的学习与研究对富氧造气工艺有了初步的认识和了解，学习了富氧造气的生产方法和主要工艺流程，熟悉生产中常见事故半段和处理及正常操作要点。 从公司富氧气化装置的实际运行情况不难看出，无论是工艺的技术性、经济性，还是装置的操作、维修、环保，富氧气化工艺均不同程度的优于间歇气化工艺，但真正要把气化工艺装置开好、开稳，多产气、产好气，仍须在工艺上不断优化、设备上进一步改进、操作上不断提高，从而使富氧气化工艺在节能降耗、提高合成氨产量等方面发挥更大优势。 参考文献1沈光林. 膜法富氧技术及其在环境保护中的应用研究J. 环境保护，1997（9）2付宝东. 膜法富氧技术及其在玻璃炉窖的应用J. 天津建设科技，2000（4）3温志宏, 郭汉杰. 加热炉富氧燃烧技术的应用研究J. 轧钢，2004（4）4方寿奇. 膜分离富氧技术在燃烧锅炉上的应用C.全国化工热工设计技术中心站论文集，20085贺华, 周晓霊. 降低炉上温度，减少潜热损失J.中氮肥，2006（1）6找绍明. 煤气炉炉条机转速的优化J.中氮肥，2005（4）7李永恒. 中氮肥煤造气技术改造调查与评述（上）J;化肥工业;1996年06期8田建安. 2610造气炉可行性设计及运行J;小氮肥;1997年06期9曾湖汉. 2 754造气炉的综合改造J .化肥工业;1998年01期10李永恒. 2745煤气炉物料性状测定与分析(上)J. 化肥设计;1997年06期致 谢转眼间,大学三年很快就这样过去了，我的大学生活里有喜有悲，我的人生展开了新的篇章，在大学里我学到了很多，这些都能让我以后的生活受益匪浅。在这里我向各位老师的辛勤付出致以最真挚的谢意！感谢老师在这三年里对我们无私的奉献和关爱，同时也感谢我的指导老师对此论文的悉心指导，他一丝不苟的教学态度、孜孜不倦的敬业精神、平易近人的待人之道都将是我在以后工作、生活中不断进步和学习的榜样。也感谢深爱我的父母，是他们淳朴的品质塑造了我虚心学习、认真负责的做事态度，是他们总在我困难的时候予给我无形的鼓励与帮助，鞭策我努力地跨过人生道路上的各种荆棘和坎坷。有了他们的帮助我才能圆满完成三年的大学生活。我想要说声：爸爸妈妈，谢谢你们！衷心的感谢我的母校南通职业大学，祝愿母校在以后的日子里更加朝气蓬勃，培养出一代又一代对社会有用的人才，让我们的祖国变得更强大。16