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应用化工技术毕业论文


菏泽学院
成人高等教育毕业论文





浅谈造气工艺

指导教师 :

赵殿举

专 业: 年 级: 学 号: 姓 名:

应用化工生产技术 2009 级 200906225001 常华军

2011 年

10 月 15 日

菏泽学院成人高等教育


班级



论 文(设 计) 任
应用化工技术姓名






09-2 1) ( 专业

常华军日期 10 月 15

1、论文(设计)题目:

浅谈造气工艺

2、论文(设计)要求:
(1)学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量,最好是独立完 成。 (2)选题有一定的理论意义与实践价值,必须与所学专业相关。 (3)主题明确,思路清晰。 (4)文献工作扎实,能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新 进展。 (5)格式规范,严格按系部制定的论文格式模板调整格式。

3、论文(设计)日期:任务下达日期
完成日期

4、指导教师签字:

菏泽学院成人高等教育

毕 业 论 文(设 计)成 绩 评 定 报 告
序 号 1 评分指标 学习态度 调研论 证 综合能 力 论文 (设 计) 质量 工作量 撰写质量 具 体 要 求 分数范围 0—10 分 得 分 努力学习,遵守纪律,作风严谨务实,按期完成规 定的任务。 能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研,能较 好地理解课题任务并提出实施方案,有分析整理各 类信息并从中获取新知识的能力。 论文能运用所学知识和技能,有一定见解和实用价 值。 论证、分析逻辑清晰、正确合理, 内容充实, 工作饱满, 符合规定字数要求。 绘图(表) 符合要求。 结构严谨,文字通顺,用语符合技术规范,图表清 楚,字迹工整,书写格式规范, 合计 评语:

0—15 分

2

能 力 与 质 量

0—25 分

0—20 分

3 4

0— 15 分 0— 15 分

0—100 分



绩:

评阅人(签名) : 日 期:

毕业论文答辩及综合成绩


自 述 情 况






清 晰、 完整 流利 简练 清晰 完整 完整 熟悉 内容 基本 完整 熟悉 内容 不熟 悉内 容

回 提 出 问 题
正 确 基本 正确




有一 般性 错误


有原 则性 错误 没有 回答

答辩小组评语及建议成绩:

答辩委员会综合成绩:

答辩委员会主任签字: 年 月 日

浅谈造气工艺

学号:200906225001

姓名:常华军
i

摘要: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,交替或同时通空气和蒸汽进行气化反应,制得合格、充足的半水煤气供后工段 使用。

关键词:造气,工艺流程,工艺指标

目 录

1 前

言 .................................................................................................................................... 1

2 富富氧造气的性质与用途 ..................................................................................................... 1 2.1 富富氧造气的物理性质 .................................................................................................. 1 2.2 富氧造气的化学性质 ...................................................................................................... 1 2.3 富氧造气的用途 .............................................................................................................. 1 2.4 富氧造气的生产方法 ...................................................................................................... 1 3 工艺流程 .............................................................................................................................. 2 3.1 气体流程 ......................................................................................................................... 2 3.2 煤气系统工艺流程图 ...................................................................................................... 2 4 富氧制气操作规程 ................................................................................................................. 3 4.1 工艺流程 ......................................................................................................................... 3 4.2 工艺指标 ......................................................................................................................... 4 4.3 富氧炉正常操作要点: .................................................................................................. 4 5 常见事故判断与处理 ............................................................................................................. 5 5.1 富氧炉上气道温度过高 .................................................................................................. 5 5.2 灰仓温度超指标 .............................................................................................................. 6 5.3 过氧 .................................................................................................................................. 6 5.4 炉内阻力增大 .................................................................................................................. 6 5.5 炉下压力过大 .................................................................................................................. 7 5.6 炉下压力过低 .................................................................................................................. 7 5.7 安全注意事项: ............................................................................................................. 7 6 正常操作要点 ...................................................................................................................... 7 6.1 工艺调节、操作原则 ...................................................................................................... 7 6.2 工艺调节操作要点 ......................................................................................................... 8 6.3 炉况控制操作要点 ....................................................................................................... 12 6.4 炉况异常的判断及处理操作要点 ............................................................................... 14 6.5 防止氧高的操作要点 ................................................................................................... 17

6.6 夹套锅炉的操作要点 .................................................................................................... 17 6.7 下灰、炉底排污的操作要点 ....................................................................................... 18 总 结 ...................................................................................................................................... 19

参考文献 .................................................................................................................................. 20 致 谢 ...................................................................................................................................... 21

1 前



富氧造气主要是为合成氨做准备, 目前, 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。6 月 7 日~8 日,全国合成氨节能改造项目技术交流会在北京召开,明确了“十一五”期间合成氨节 能工程在降耗、环保等方面要达到的具体目标。 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。到 2010 年,合成氨行业节能目标是:单位能耗由目 前的 1700 千克标煤/吨下降到 1570 千克标煤/吨; 能源利用效率由目前的 42.0%提高 到 45.5%;实现节能 570 万~585 万吨标煤,减少排放二氧化碳 1377 万~1413 万吨。

2 富富氧造气的性质与用途
2.1 富富氧造气的物理性质 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。 由水蒸气和赤热的无烟煤或焦炭作用而得。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。热值约为 10500 千焦/标准立方米。此外,尚有 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 目前的中氮厂大多以焦炭或山西无烟煤(白煤)为原料,采用间歇法工艺技术,生 产半水煤气加工合成氨。

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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,与炉内灼热的炭进行气化反应。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

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去缓冲罐

缓冲罐来蒸汽

汽包
蒸 总 下 蒸 上行阀 烟 道 阀 三气阀

吹风气送 至燃烧炉 煤气送至 显热回收

造 气 炉
上 蒸

旋风 除尘 器

水封阀

下行阀
吹 风 阀 加 氮 阀

风机

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。

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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+409.1kJ 2C+O2=2CO+246.6 kJ 2CO+O2=2CO2+573.2 kJ C+H2O=CO+H2-122.7 kJ C+2H2O=CO2+2H2-80.4 kJ CO2+C=2CO-165.0 kJ 4.2 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:<50~60% 正常流量:9000~10000 m3/h。 (3)混合气化剂指标 入炉压力:0.025 MPa 气汽比:富氧/蒸汽=1/1~1.2 (4)炉内反应指标 加炭周期:3min/次,后根据实际反应情况进行调整。 碳层控制高度:与水夹套上沿平齐。 炉内温度:上行煤气温度≦800℃,灰仓温度≦120℃ 出口煤气成分:CO2:12~16%,O2≦0.4%;CO+H2>70%;其中 CO≦45%。 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 50-60%, , 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

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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。 4.3.3 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。 4.3.4 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) 。 4.3.5 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 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

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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

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(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。

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正常操作要点

6.1 工艺调节、操作原则 根据原料煤的灰熔点,尽可能提高气化层温度,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

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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 工艺调节操作要点 6.2.1 造气炉合理工艺指标的制定 煤气发生炉要想达到优质、高产、安全、低耗,除了受设备状况和原料性质的影响 外,如何制定出合理的工艺指标是直接影响造气炉工况好坏的一项很重要的工作。 主要工艺指标的制定依据: 炉渣含碳量:≤20% 半水煤气成分: O2<0.5%(CO+ H2≥65%) 循环时间与百分比的分配 -循环时间长短:目前我公司造气炉所采用的时间为 2.5 分钟/循环。循环时间长短 的制定,主要依据原料的化学活性,活性差的原料,循环时间宜短,反之则宜长。时间 过长或过短均不利于生产,过长气化层温度和产气量以及气体成分波动大;过短虽能获 得气化层温度稳定、产气量佳的效果,但是自动阀门动作所需要的时间占去太多,相应 地降低了有效制气时间。 -循环百分比的分配:吹风和制气各个阶段的时间分配,总的原则是使吹风后燃料 层中具有理想的较高温度,且吹风阶段的时间要短,以增加制气阶段的时间,从而获得 高产、优质的煤气。 当吹风量确定后,吹风时间长短的选择,主要依据热量平衡。在实现热量平衡时, 则吹风时间越短越好。一次上吹和下吹制气时间分配,主要决定于能够使上行温度和气 化层温度(火层)维持正常稳定为原则。二次上吹和空气吹净无较高要求,只要能达到 安全生产和回收余气的目的就可以。 (1)温度 -上行温度:原料化学活性和灰熔点是制定上行温度的重要依据。煤球和煤棒的冷、 热强度差,不宜高,一般在 300~400℃。 -下行温度:下行温度的制定,主要防止炉下温度过高而烧坏设备,其温度高低也 决定于气化层上下移动的变化。一般下行温度在 200~300℃为宜。 -气化层温度(火层) :在实际生产中气化层温度目前还无法用仪表直接测量出,只 能通过炉上、下温度和用探测炉内火层情况来推测。根据不同的炉型,有两种方法:一 种使用钢钎垂直插入炉内,钢钎在炉内烧 2~3 分钟后拔出,烧红部分在 200~300 毫米 为宜,另一种是钢钎(俗称火棍)水平方向查入炉内 2~3 分钟,烧红部位在 200~400 毫米为宜。在制定工艺指标时切忌盲目追求大火层,虽然火层大,气化层温度高,产气 量高,气体成分好,但是火层大易造成炉内结大块,烧坏炉篦和灰盘,给生产带来更大

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损害。 (2)流量 -空气流量:根据不同的炉型和燃料性质来选择造气炉的理想吹风强度,应在不破 坏固定床层的条件下,送入的空气量达到最大值,使炭的燃烧达到最佳状态。从节能角 度考虑,吹风气中 CO 含量要求越低越好,可减少能量损失。在燃烧较好的情况下,吹 风气中 CO 和 O2 含量应在 1.0%以下较为合理。 -入炉蒸汽流量:入炉蒸汽流量适中与否是决定造气炉气化效率高低的一项重要因 素。入炉蒸汽量过少,造成炉内气化层温度过高,结疤结块,严重影响煤气的产量和质 量;入炉蒸汽量过多,蒸汽分解率下降,气化层温度下降过快,燃料气化不完全,炉渣 含炭量过高,也同样影响到煤气的产量和质量。 -半水煤气中 CO2 含量:半水煤气中 CO2 含量指标,是诊断造气炉气化情况正常与否 的脉搏,也是判断入炉蒸汽用量是否恰当的一个重要指标。控制好上、下吹半水煤气中 CO2 指标,是调节蒸汽流量的主要依据。 (3)灰盘转速 灰盘转速指标的制定,主要决定于燃料本身灰份含量的多少、造气炉负荷的高低以 及灰盘本身转速的快慢。平时的调节主要依造气炉火层和炭层下降情况而加以调节。 (4)炭层高度 合理的炭层指标,大都是通过生产实践不断摸索出来的。要根据炉型和所使用原料 性质及系统阻力而定。一般认为,燃料层的阻力不宜太大,在炉内风量达到最大时,以 不破坏气化层为宜,我公司一般控制在见夹套为宜。 6.2.2 造气炉理想生产负荷的选择 煤气发生炉的负荷,实质上是指吹风强度,理想的吹风强度是在炉内燃料层不被吹 翻原则下, 尽量加大吹风量 (燃料层的总高度也要在理想高度范围内, 不宜太高或太低) 。 高风量的目的是在较小的吹风百分比的条件下,能保持气化层有较高的温度。 在高风量、高炉温的条件下,气化反应速度快,生成的吹风气能迅速地离开燃料层 表面,炭和氧接触时间短,不利于吹风气中的 CO2 还原成 CO,有利于降低能耗。 高负荷生产能使气化层温度迅速上升,可以缩短吹风阶段时间,增加制气时间。另 外,由于高负荷条件下气化层温度升高,入炉蒸汽用量也相应地增加,故发气量也大。 需要说明的是,因使用的原料性质不同,其最佳吹风强度也不同,要根据本企业自 己实际情况选择造气炉最佳负荷,不可盲目追求造气炉高负荷。值得注意的是,造气炉 处于高负荷生产时,许多工艺条件大都处于临界状态,要求高度集中精力操作,一旦疏 忽,即会造成气化层情况恶化,出现结疤、结块、风洞等异常情况。 6.2.3 造气炉合理吹风率的调节 吹风率(即单位时间内吹风空气流量)的选择,主要依据燃料的特性及燃料层的控 制高度的变化。

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粒度比较小或热稳定性比较差的燃料,一般应选择比较低的吹风率,反之,应选择 较高的吹风率。当造气炉所用燃料的粒度和品种变更时,吹风率也要及时进行调整。另 外,燃料层的控制高度比较高时,其燃料层的阻力也相应增加,会使吹风率降低,此时 如果盲目提高吹风率,容易造成燃料层吹翻。如果保持或提高气化层温度,只宜增加吹 风百分比。燃料层的控制高度较低时,一般由于燃料层的阻力相应减少,会使吹风率增 高,其燃料层温度会相应增高,可适当提高燃料高度,或适当降低吹风率,否则会使燃 料吹翻。 6.2.4 吹风百分比的最佳选择 最佳吹风时间的分配,以使燃料层具有较高温度为主要原则,即利用较短的时间达 到最高温度。实现这个目的,决定于空气鼓风机能否提供较高的空气流速和燃料层是否 能承受较高的空气流速。 原料煤性质与吹风时间分配随燃料的机械强度、热稳定性及化学活性的不同而有差 别。一般而言,上述三种性质较好,燃料层阻力小,有利于提高空气流速,只要用较少 的时间就能使燃料层达到高温,反之则相反。 燃料层的阻力,除了受燃料的机械强度和热稳定性的影响外,与燃料层的高度和煤 的粒度都有很大的关系。此外,气化剂在燃料层的分布均匀与否与炉篦结构也有关系。 我厂吹风百分比大都在 24~26%之间, 利用高强度风机后, 吹风百分比可下降到 20% 左右。 6.2.5 造气炉一个工作循环内各阶段产气量的变化 吹风阶段结束后,炉内气化层温度最高,一次上吹制气初期是气化最佳时期,产气 量和煤气质量好。随着制气时间的推移和阶段的转化,产气量逐渐下降,气体质量也随 之下降,至二次上吹结束前,是一个工作循环中制气最差阶段。 6.2.6 上下吹蒸汽用量不当的危害 上、 下吹入炉蒸汽用量不当会影响炉内工况的正常, 严重时还会使炉内气化层恶化, 甚至于迫使炉子熄火,进入炉内打疤打块。 ·上、下吹蒸汽用量同时过大,炉内气化层温度低,产气率低,蒸汽分解率低,灰 渣中返炭高。有些企业所谓开太平炉,就是这种状况,不挂壁、不结疤、不结块,但产 气量低,而且能耗很高; ·上、下吹蒸汽用量同时都过少,则会出现炉上挂壁结疤,炉下结大块,虽然蒸汽 分解率高,但是因炉况恶化无法维持生产,最终只有熄火处理; ·上吹蒸汽用量大于下吹蒸汽用量太多,会出现气化层严重上移,炉上表面因温度 过高,而造成结疤挂壁。炉下则出现温度低返炭高,整个气化层上移到炉面气化,无疑 气化效率相当低; ·下吹蒸汽用量大于上吹蒸汽用量过多,则会出现气化层严重下移,炉上温度低, 炉下温度高,严重时会出现烧坏炉篦和灰盘等设备,此种情况,一般炉篦传动机构因炉

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下温度高灰盘膨胀无法启动,也就是人们常说的“造气炉变成了炼铁炉了” 。 6.2.7 上下吹蒸汽用量差值的选择 一般来说,下吹蒸汽用量要大于上吹蒸汽用量,因为下吹蒸汽用量大,可使气化层 集中在比较理想的位置,不会造成炉上温度偏高而发亮挂壁;上下吹蒸汽用量的差值究 竟多大为宜,主要根据造气炉使用原料品种而定,一般烧优质原料的蒸汽差值在 1.0~ 1.5 吨/时范围内,如果烧劣质原料其差值就可以小些,可在 0~1.0 吨/时之间,有时因 为所用的原料熔点过低,还会出现上吹蒸汽用量大于下吹蒸汽用量的现象。 6.2.8 制定造气炉上下吹时间和蒸汽用量的依据 一般是根据造气炉所使用的原料性质和以往的实践经验订出百分比和上、下吹蒸汽 用量,然后根据分析测定数据加以调整。 ·如果造气炉所使用的原料灰熔点低,灰份高,固定碳低,则上吹蒸汽用量适当加 大些,上吹制气时间适当加长些,同时灰盘转速适当加快,使气化层稳定在规定的位置 上; ·对那些粒度或机械强度差的原料煤,炉内床层阻力大,吹风时空气中的氧与炭的 燃烧反应往往集中在炉下部,所以上吹制气时间要长些,上吹蒸汽用量也应放大些,反 之则相反; ·在理论上还可通过原料的发热值和吹风时间的长短来决定上、下吹百分比和蒸汽 用量之差。一般使上吹时间的蒸汽用量与炭起反应所吸收的热量,基本上等于下吹时间 的蒸汽用量与炭起反应所吸收的热量; ·造气炉使用任何不同品种的原料都要通过实践摸索,逐步达到最佳制气条件。通 常调节上、下吹百分比和蒸汽用量多少的主要依据是根据单炉上、下吹气体成分中 CO2 含量多少和蒸汽分解率高低来决定的; ·实践证明下吹 CO2<上吹 CO21~1.5%为宜,一般而言,蒸汽用量改变 0.25 吨/时, 相当于改变 1%制气百分比,在调节两者之间的分配时,以改变百分比的效果更好些。造 气炉一次产气量增加 1500m3/时左右,则需要增加上、下吹蒸汽各 0.25 吨/时。 6.2.9 正确调节造气炉上下吹入炉蒸汽用量 上、下吹入炉蒸汽用量的多少,是直接影响气化炉炉内工况好坏的重要因素之一。 当上、 下吹百分比分配比较合理时, 一般都采用上、 下吹蒸汽来维持造气炉的正常工况, 调节上、下吹蒸汽用量的主要依据如下: ·根据炉上、炉下温度高低变化情况进行调节; ·视单炉上、下吹半水煤气成份 CO2 含量高低进行调节,在炉况正常的情况下 CO2 偏高,则说明蒸汽用量过多,反之则蒸汽用量太少; ·根据炉内出灰渣情况进行调节,排出渣中块度太大且又硬,应适当增加上吹蒸汽 用量,如排出渣较碎而且返炭高,则应适当减少上吹蒸汽用量。 6.2.10 炉渣含炭量高的原因

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·造气炉操作失控,造成气化层下移或偏移,致使未燃尽的炭进入灰渣区; ·灰盘转速过快; ·蒸汽用量过大; ·造气炉负荷太低,致使气化层温度低; ·气化床被破坏,出现漏炭或炉下有大块; ·原料粒度不均,大小悬殊太大; ·原料含粉量太多,致使床层阻力增加; ·原料中煤矸石过多,影响气化层温度提高; ·灰盘排灰口过高或灰犁过长,易形成漏炭和排渣强度增大; ·炉篦通风不均或通风面积过小,炉篦无破渣力; ·加煤不匀,截面炭层高低悬殊过大,造成床层阻力偏差。 6.2.11 造气炉正常生产时加减负荷 ·加负荷的步骤 -炉温维持不变,适当提高炭层(即增加入炉煤量) ; -加大吹风量,如果入炉风量到了极限值时,可增加吹风百分比; -炉温上涨后,适当加大上下吹蒸汽用量。 ·减负荷的步骤 -减小吹风量或吹风百分比; -炉温维持不变,炭层高度适当降低; -如果炉温开始下降即减少入炉蒸汽用量。 ·加减负荷时均不能过猛,要慢慢进行,另外蒸汽用量要及时进行调整; ·加减负荷一段时间之后,要注意及时调整灰盘转速。 6.3 炉况控制操作要点 6.3.1 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;

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-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; -下行煤气阀泄漏,吹风时有部分空气由下行煤气阀漏入煤气系统,实际入炉风量 减少,也会使炉温下降; -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。 6.3.2 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) CO2 含量比下吹半水煤气中 CO2 的含 中 量要大 1.0~2.0%。 6.3.3 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

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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。 6.3.4 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 200~300℃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。 6.4 炉况异常的判断及处理操作要点 6.4.1 控制好造气炉气化层的意义及方法 意义:造气炉“火层”是“气化层”的俗称,它包括氧化层(也叫燃烧层)和还原 层,造气炉内工况好坏的各种迹象表现,实际上都为火层的分布状态所决定。因为炉内 主要气化反应都在这一区域中进行,火层分布均匀和火层厚薄与否,对制出气体的质量 和数量起着决定性的作用。因此,维持造气炉正常火层是节能增产的有效途径。 方法: 要想控制好造气炉内火层, 首先要订出合理的火层指标。 操作中要做到两勤: 勤观察:经常注意造气炉工艺条件的变化,一旦出现异常要及时处理。 勤调节:使造气炉气化所生成的渣要基本上等于排渣强度。此外,调节好上、下吹 百分比也很重要,其比例不当亦能使火层失常。

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下行温度是判断火层正常与否的重要依据之一,一般来说,温度过低是火层上移的 表现,因此控制好下行温度(我厂为 250~300℃为宜)也是十分重要的。 对影响火层正常的设备,应及时检修、改进和更换。 6.4.2 气化层失常的原因及处理 火层不正常的情况比较复杂,其原因也是多方面的,现分述如下: 6.4.3 火层上移 造气炉火层上移,一般可分为一般上移和严重上移两种。 造成一般上移的原因是由于灰盘转速过慢,造气炉排灰强度下降,灰层逐步积厚, 造成火层上移。处理方法是加快灰盘转速,提高排渣能力,待火层恢复正常后,再将灰 盘转速减慢到比原来转速稍快点即可。如不及时减速又会出现火层下移现象。 造成火层较长时间严重上移的原因就比较复杂,除了操作上的失误因素之外,还有 设备和原料方面的问题。如造气炉排灰装置中的灰筋(推灰器)磨损及灰犁磨损、弯曲、 脱落和排灰口的高度过小等情况均会影响排渣能力下降。一般属于原料方面的原因,大 都是因原料劣质煤含灰份较高,由于灰份过高致使造气炉排灰能力跟不上,因而造成火 层上移。 当出现火层严重上移时,首先分析其主要原因是什么,然后逐一加以解决。如系设 备原因就要及时检修和更换损坏设备, 如系原料问题, 就要认真研究, 或改变原料品种, 或改进炉子排灰结构,加快排渣能力。 6.4.4 火层下移 造成火层下移的原因大都是灰盘转速过快,使正常的灰渣层遭到破坏并消失,气化 层进入灰渣层位置。 这种情况一般可以从炉篦和炉下温度迅速上升及炉条机系统负荷增 大(炉下超温设备膨胀致使负荷增大)等方面发现,一般的处理方法是: ·迅速减慢灰盘转速,或者在慢速的情况下将炉条机开开停停; ·加大负荷使下移的气化层尽快燃尽,已达到早些恢复正常的灰渣层的目的; ·必要时可采取临时性减少下吹制气时间,增加上吹制气时间,避免下移时间过长而烧 坏设备。 其方法可用加大上吹蒸汽或减少下吹蒸汽用量, 也可短期地变动上下吹百分比。 6.4.5 火层偏移 火层偏移的情况比较复杂,其中因偏移的程度不同而差别很大。包括:一边火层正 常而另一边无火层;一边火层短而另一边火层正常;一边无火层而另一边火层短;火层 两边均偏向炉篦及两边火层均薄。上述这些情况均属于火层偏移范围,但由于情况不完 全一样,故其处理方法亦不同。造成火层偏移的原因有: ·因某一边的灰犁损坏或脱落而使该边排渣能力下降,从而导致该边火层短或无火 层;

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·两边排灰口的高度不一样,排灰口高度过低的一侧则排灰量少,同样影响火层正 常; ·炉内有大疤块将某一边排灰口堵塞,被堵塞的这边排灰量少或不排灰,火层必然 受到影响; ·因炉篦结构不合理,气化层不能均匀的向下移动,同时气流分布不匀。这两种因 素均能引起火层偏移; ·造气炉加煤时分布不匀,造成炉内燃料层阻力不均匀,炭层低阻力小的一边则气 化剂走得多,气化得快,灰层易增厚而导致火层短或无火层。 火层偏移的处理方法: ·如果属于设备问题,应及时进行检修或更换有缺陷的设备; ·如果是操作失误而造成火层偏移,应对无火层或火层差的一边加强临时性的人工 排渣(即扒块) ,直至两边火层厚度相等为止; ·如果是一边无火层,一边火层短,除对无火层一边稍加人工排渣之外,还可适当 加快灰盘转速,使之尽快达到平衡; ·火层两边均偏向炉篦的情况就较难处理,虽然两边属于火层短现象,但是火层偏 移均靠向炉篦,此情况持续时间长易烧坏炉篦,所以处理时要慎之。尽管火层短,还不 宜加快灰盘转速, 一般应采取减慢灰盘转速或暂维持现状的情况下采取适当加负荷的方 法,使靠近炉篦的燃料尽快燃尽,以达到消除炉篦周围的高温区。待两边均无火层时再 加快灰盘转速,使燃料层稳步下移。一边无火层,但另一边火层也是靠近炉篦的情况在 处理时亦可参照此方法进行处理。 6.4.6 其他情况 ·两边火层薄的情况,其处理方法较简单,只要稍加快灰盘转速即可; ·还有一种情况是炉上、下温度都高的反常情况,也就是人们常说的“两头发烧” 。 像这样既是火层下移,又是火层上移的现象,在生产中亦是常见的,其主要原因是操作 失误造成的。出现这种情况应该是抓住主要矛盾,首先处理火层下移,即加大负荷,加 快灰盘转速, 使灰盘上的燃料层尽快燃尽排掉, 待正常火层慢慢形成后再减慢灰盘转速。 “两头发烧”是难处理的,在处理过程中往往会碰到一个棘手的问题,就是当灰盘上温 度较高时,会出现熔融状红软块,这种红软块即使加快灰盘转速也无济于事。它会严密 地堵塞住两边排灰口,此时应当加大上吹蒸汽增加蒸汽对红软块的接触,使之尽快变黑 变脆,已达到尽早排出的目的。另外也可人工扒块协助早些正常。 通过以上处理措施使火层即将恢复正常时,一定要注意灰盘速度及时调节,使之调

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节在最佳范围内,否则会大起大落,火层难以较快恢复正常。 6.4.7 影响造气炉阻力降的因素 影响造气炉阻力的因素较多,常见的有: ·原料的品种不同; ·原料的粒度大小和粒度大中小未分级使用; ·原料的机械强度和热稳定性好坏; ·炉篦的结构功能; ·系统流程中各设备堵塞情况; ·流程设计的繁简。 6.5 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 6.6 夹套锅炉的操作要点 6.6.1 汽包液位、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 1/2——2/3。 6.6.2 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

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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 1/2— —2/3。 6.6.3 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。 6.6.4 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) ,PH≤9 时,夹套排污改为六天进行一次,PH≥11.5 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 PH=9~12。 6.7 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。

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总 结
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。

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参考文献
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岁月如梭,如歌。转眼间,三年的求学生活即将结束,回收往昔,奋斗和辛劳成为 丝丝的回忆,甜美与欢笑也都尘埃落定。值此毕业论文完成之际,我谨向所有关心、爱 护、帮助我的人们表示最真挚的感谢与最美好的祝愿。 本论文是在赵殿举老师的悉心指导下完成的。赵老师以其渊博的专业知识、严谨的 治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,朴实无华、平易近人的人格魅 力对我影响深远。本论文从选题到完成,几易其稿,每一步都是在赵老师的指导下完成 的,在此我向赵殿举老师表示深切的谢意与祝福! 本论文的完成也离不开其他各位老师、同学和朋友的关心和帮助。感谢他们在本论 文开题、初稿、预答辩期间所提出的宝贵意见,还要感谢同门的师兄师妹们,在实验过 程中给我以许多鼓励和帮助。回想整个论文的写作过程,虽然不易,却让我除却浮躁, 经历了思考和启示,也更加深切地体会了专业知识的精髓和意义,因此倍感珍惜。 求学生涯暂告段落,但求知的道路却永无停滞。三年的大学生活让我得到了很多难 能可贵的财富,培养了我为人和做事的一些经验和方法。最后,我还要借此机会向在这 三年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意,感谢他们三年的辛勤栽培。

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