水煤气站吹风气回收处理方案

新疆五江2015.7水煤气站吹风气回收处理方案编制单位：新疆五江兴华实业有限公司2015年8月新疆五江2015.7目录一、概述：1、设计依据························12、设计规模························13、工作制度及劳动定员···················1二、反式燃烧炉处理工艺概述及特点简述············11、工艺处理概述······················12、主要燃烧装置技术特性及运行保证·············13、吹风气阀门油压控制系统·················14、燃烧处理系统的安全运行特性···············2三、燃烧处理系统设备配置说明················21、反式燃烧炉及管道阀门··················22、MP磨煤喷粉机······················23、配风用风机·······················24、综合洗涤塔·······················25、电气控制部分······················2四、节能及综合利用效益分析·················2五、结论··························3六、附表及附图·······················3新疆五江2015.7一、概述：公司从2003年开始使用长焰煤制水煤气，经过多次的设备和生产操作工艺改造，摸索了一套成熟的操作管理经验，但对水煤气炉吹风气冒黄黑烟的处理一直是我们的头痛问题；这几年国家对环境保护的工作力度越来越大，今年，有几次环保部门领导责令水煤气站停产整顿，从5月份开始使用焦炭制气后，吹风气没有产生黄烟了，保温瓶厂生产得以维持，但生产成本有了大的提高。由于长焰煤挥发分较高，最高达45%，使用现有的固定床水煤气制气工艺条件操作时，吹风升温过程中，长焰煤中挥发分在高温作用下，随着燃烧产生的吹风气一起带出，其中颗粒煤的挥发分在水煤气炉短暂的吹风燃烧过程中易产生大量未燃尽的碳粒，俗称“黄黑烟”；并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，其实这些黄烟气体只要选择适当的燃烧条件和设备是可以将它完全裂解燃尽达到环保排放要求的。本项目利用国内开发的粉煤燃烧技术作为反式燃烧炉的助燃体,将反式燃烧炉的上半部空间及格子体加热至吹风气的燃烧温度650℃以上，使水煤气炉制气过程中的吹风气经配风后经过反式燃烧炉上部裂解燃烧成无烟、无害的气体再进行处理后排放。本项目建成对公司水煤气站改变使用焦炭原料，继续使用原来的长焰煤，保证环保处理工艺要求，达到降低成本、提高企业的竞争能力具有重要的经济意义。1、设计依据：1.1、新疆五江兴华实业有限公司原有的吹风气数据和水煤气站现场的基础资料；长焰煤的吹风气成分数据表：成分COH2CmHnCO2CH4O2N2含量6.5%~8.4%4%~6%7%~9%15%~18%3%~5%1.6%~3.4%50.2%~62.9%按照上表可以计算出长焰煤吹风气热值范围为：400~500Kcal/m³，与空气煤气发热值接近。1.2、链条锅炉内煤的挥发分燃烧原理：动力车间锅炉房使用的链条炉是采用挥发分含量为30%的长焰煤粉煤作为燃料的，长焰煤粉煤进入锅炉炉排中部燃烧前的燃烧状态是这样的，首先在煤闸板出200mm位置，由于受烧红的前拱热辐射作用，粉煤中大量的挥发分干馏出来，挥发分是可燃物质，它在经过后拱及炉膛的高温挡火墙时，由于处在700℃的高温下，就剧烈燃烧充分，在烟囱的排放过程中就看不到黄黑烟，而在锅炉的初始启动或炉膛前后拱的温度低于600℃的燃烧过程中，可以看到锅炉烟囱会冒出黄黑烟，只要将锅炉炉膛温度提升至650℃以上，合理的配风进行助燃，就可以消除黄黑烟，水煤气站吹风气成分含量为8%左右，吹风气在空气中呈现的黄黑烟主要是长焰煤的挥发分在吹风升温过程中产生的，如果采用锅炉炉膛内长焰煤粉煤挥发分的燃烧控制方法就可以消除。1.3、反式燃烧炉、煤粉喷粉燃烧器、吹风气回收有关的技术资料。2、设计规模：建设规模：实际吹风气处理范围为：2800~4000Nm3/h，按处理量为：4000Nm3/h考虑设计。新疆五江2015.7根据反式燃烧炉的安全工艺特点及操作要求，采用现有的微机液压集中和就地仪表相结合的控制方式。人工和自动化仪表进行生产监控和自动化操作。3、工作制度及劳动定员：由动力车间水煤气站原班人员兼管担任，不需要增加操作人员。二、反式燃烧炉处理工艺概述及特点简述1、工艺处理概述：利用煤气发生炉吹风气在650℃以上才能迅速燃烧的特点，预先将反式燃烧炉的上部空间及格子蓄热体用磨煤喷粉燃烧器加热至工艺要求燃烧温度650℃以上，正常使用时，煤气炉吹风气停止输送后仍然保持燃烧炉上部空间处于燃烧状态；吹风气入炉燃烧前与高效风机来的空气预先混合后进入反式燃烧炉上部燃烧空间迅速燃烧，燃烧炉的上部空间约为10m³，燃烧气体在格子体内的下行燃烧速度约为0.4m/s，这样的燃烧速度完全可以保证吹风气稳定地燃烧而不至于断火，其中的碳氢化合物高温状态下裂解和另外的可燃成分燃尽后的温度可能在700℃~900℃之间，在反式燃烧炉的下部设置热回收器，加热软化水或饱和蒸汽，以回收高温烟气中的热能；最后烟气进入综合洗涤塔处理后放空，以达到节能环保的目的。2、主要燃烧装置技术特性及运行保证：该反式燃烧炉拟采用磨煤喷粉机助燃系统，经过筛选的干燥颗粒煤，通过提升机加入1m³煤仓内，螺旋给料机加煤装置将煤粒煤送入MP磨煤喷粉机，磨煤喷粉机具有把供给粉碎、输送等多种工艺流程，一次完成的特点。原煤经过一系列的粉碎工艺变成80-120目粉粒，煤粉被风叶以130毫米水柱以上的压力送入反式燃烧炉上部中呈悬浮燃烧状态，最后达到完全燃烧的和保持反式燃烧炉上部处于650℃以上的目的。磨煤喷粉燃烧机能有效地发挥煤粉喷吹雾化迅速燃烧的特点，扩大了燃煤粉与空气中氧气的接触面积促成激烈而迅速的氧化过程。燃烧过程通过煤粉气流的快速运行与旋转，使挥发分气体薄膜快速脱离固定碳，从而加快了碳粉的燃烧速度，一旦吹风气配风入炉后迅速将其点燃燃烧。3、吹风气阀门油压控制系统：吹风气通过靠近燃烧炉上部的DN600mm座板阀进入反式燃烧炉过程中，D400-21高压离心风机送来的空气通过DN400mm闸阀与吹风气分别进入反式燃烧炉入口前的混合器内先后进入反式燃烧炉顶部。燃烧炉上部有三个液压阀门，这些液压阀门动作频率约为每分钟2次，它们的动作与每台水煤气炉的放空阀联动，为了各阀门能准确及时的开启和关闭，供油站的齿轮泵应提供4~5.0Mpa的油压，送入电磁换向阀，由电磁换向阀推动各主油压缸活塞进行反复动作。电磁换向阀的指令是由煤气炉微机控制柜提供的，另外为防止突然断电等事故，液压系统配备了蓄能器，使燃烧炉的各阀门回到安全位置。4、燃烧处理系统的安全运行特性：吹风气回收处理工程主要危险性燃料为：碳氢化合物、氢气、硫化氢、甲烷、一氧化炭，在空气中均易着火，甚至发生爆炸。本处理系统的安全装置：第一是配置了磨煤喷粉燃烧机，能够保证吹风气在燃烧炉内正常燃烧而不发生爆炸；第二是反式燃烧炉上部安装了DN700mm的自动防爆装置，下部设置了DN800mm的安全水封防爆系统，就算是操作失误，吹风气发生了爆炸，也能够保证整个系统能够立即恢复运行而不影响水煤气站的正常运行；第三是在反式燃烧炉的上部空间安装了热电偶检测装置，利用数显仪表在水煤气操作室内进行观察控制。新疆五江2015.7整个安全处理工艺及设备相对简单，从处理能力和安全经济运行性看是可行的。三、燃烧处理系统设备配置说明：1、反式燃烧炉及管道阀门：设计吹风气气量：4000Nm3/h，拟采用Φ2650mm反式燃烧炉；1.1、反式燃烧炉外壳用厚度10mm钢板整体焊接而成；进出吹风气回收管道直径Ø630mm，壁厚6mm；阀门采用座板阀DN600,PN1.6两个分别与水煤气炉1#、2#放空管相连接，阀门安装时尽量靠近反式燃烧炉，在座板阀与反式燃烧炉的吹风气管道上配置高压风管连接的DN300~400mm液压闸阀和调节风量的手轮阀，以保证吹风气的安全正常燃烧。1.2、反式燃烧炉外壳与耐火材料之间用厚度为20mm硅酸铝版保温，炉体内部耐火材料采用普通粘土耐火砖，上部采用通用的筒形底气孔格子体耐火砖，圆筒四周内衬耐火砖厚230mm；中部球拱用异形耐火砖砌筑或者用耐热混凝土浇注，厚度为300mm。中下部设置热回收器约120㎡。1.3、反式燃烧炉下部为锥形段，中间焊接Ø800mm的钢管作下清灰口；兼起防爆泄压作用，地面同时设置了直径为φ2500mm防爆水封池，水封高度为400mm。1.4、反式燃烧炉设2个检修人孔，方便停炉时检修清堵；2、MP磨煤喷粉机：长焰煤颗粒煤消耗量为~100kg/h，型号为MP130-3，电机功率7.5KW。3、配风用风机：利用现有的煤气炉的高压离心风机D400-21，空气使用流量为6000Nm3/h，拟选用一个300~400mm的液压闸阀和配套钢制风管与高效风机出口管连接。4、综合洗涤塔：利用现有的DN3000mm,H26000mm综合洗涤塔进行改造。5、电气控制部分：1000℃以下的热电偶检测显示装置两套。四、节能及综合利用效益分析：反式燃烧炉的安全燃烧技术性能主要是靠MP磨煤喷粉机和工艺操作控制，整个设备投资费用约为28万元，每年运行费用按300天计算约为12万元，具体数据如下表：项目价格消耗量年运行费用长焰煤颗粒煤250元/t1.2t/d年消耗量360吨~10万元电60度/d0.42元/度年耗量18000度7560元维修费70元/d2.1万元设备主体12万元其中阀门、管道费用~4万元耐火材料费用9万元仪表、液压系统2万元制作安装费用3万元基建费用2万元说明整个设备投资费用约为28万元，每年运行费用按300天计算约为12.86万元，按现在烧焦炭计算一个多月就可以回收投资。五、结论：本项目为建设一台（套）Φ2650mm的水煤气吹风气反式燃烧炉，作为水煤气站两台煤气发生炉吹风气回收处理装置，设计每小时可处理水煤气吹风气为4000Nm3/h，热值400~500kcal/Nm3。新疆五江2015.7本项目投资总额约为28万元，大家较熟悉的优质焦煤的到厂价格在680元／吨，再加上破碎人工消耗和粉煤损耗，入炉焦煤的价格超过700元／吨，现在每天的消耗量约23吨，每天成本消耗费用为1.61万元，如果以后国家经济形势好转，市场焦炭价格可能会上升到1200元/吨以上，这就对我们公司保温瓶的生产成本带来了沉重的经济负担；如果回到仍然用长焰煤煤块，目前的价格也就是200～300元／吨，每天的消耗量按28吨计算，每天生产费用为8400元。考虑到环境保护的需要，对长焰煤制气过程中产生的黄黑色吹风气经过反式燃烧炉进行燃烧净化处理后达到排放要求，这样保温瓶厂水煤气站就能把原料煤的成本降低380～450元／吨，公司市场竞争能力就更有保障了。水煤气站从5月底开始使用焦炭至现在已经两个月了，每天的生产成本可以屈指可数，每月估算最少也要22万元，如果继续使用焦炭，今年要增加100万元以上的生产成本。六、附表及附图：1、平面布置图：详见图。2、工艺流程图：详见图。3、设备一览表：详见表。序号名称规格型号数量备注1反式燃烧炉外壳Ø3130mm，H=8500mm1台焊接件，厚度10mm，~5760kg2反式燃烧炉耐火内村普通耐火砖1套体积~63m³，重量~120吨3热回收器F=120㎡一台~2吨4MP磨煤喷粉机MP130-3，~100kg/h1台电机功率7.5KW5液压座板阀DN600,PN1.6两个6液压闸阀DN400mm,PN1.6一个7煤仓1m³一个焊接件8电动葫芦CD1-2,18m一台9给料器DN200mm,L=1500mm一台螺旋式或振动式10闸阀DN400mm,PN1.0一个明杠式11液压系统与现有的配套一套12仪表检测系统1000℃以下一套13安全水封槽Ø2500mm，H=800mm一个混凝土结构