两段炉讲座

1两段式煤气站基本知识培训手册23发生炉煤气的概念：是用固体燃料作为原料，在发生炉内获得的一种煤气。通常用于制造发生炉煤气的气化剂为空气、水蒸气。按使用气化剂的不同（用来与燃料进行气化反应的气体称为气化剂），可制得不同组分和性质的发生炉煤气概念4通常分为四类：1.空气煤气——以空气（实际上是空气中的氧气）作为气化剂：2.混合煤气——以空气和水蒸气的混合物作为气化剂；3.水煤气——以水蒸气作为气化剂；4.富氧煤气——以空气、水蒸气和氧气（外加的纯氧）混合物作气化剂。分类5两段炉在国内研究较早，早在六十年代，部分设计院已经对两段煤气炉的结构及其配套净化设施进行研究，但应用较少，八十年代后，由于先后从国外引进许多类型的不同直径的两段炉，从而推动了国内两段炉工作的发展。两段炉的发展6工作原理：旋风除尘器风冷器电捕焦油器间接冷却器2级电捕轻油器煤40~60mm煤仓两段式煤气发生炉工艺风机蒸汽车间煤气加压机上煤系统7干馏段形式干馏段根据其结构大致有3种：干馏段中间设一个耐热不锈钢管，管内走底煤气对煤炭进行外加热，四周用耐火材料砌成环形垂直通道，走底煤气，也对煤炭进行外加热，大部分底煤气直接进入干馏段对煤气进行直接加热。干馏段中间设隔墙，根据炉径大小有的分四室，有的分五室，中间隔墙设垂直通道，四周环行耐火材料也设垂直通道，两处通道均有底煤气通过，对煤炭进行外加热，部分底煤气直接走干馏段，对煤炭进行直接加热在干馏段下部设环行通道夹墙，部分底煤气对干馏段的四周进行外加热。大部分底煤气直接进入干馏段对煤炭进行加热，另外有的在干馏段设一字隔墙。8加煤、出渣形式加煤：有的用滚筒式、有的用双钟罩式，设双道板阀，机械煤位控制器（或微波煤位控制器），用机械或液压传动、程序控制、间歇自动加煤。出渣：炉篦及灰盘传动采用机械或液压驱动，湿法出灰。9加煤形式：炉体缓冲煤仓阀2阀4煤仓阀1阀310两段炉特点：干馏段气化段出渣传动中心管11两段炉特点发生炉两段炉是在单段炉的基础上加干馏段，把煤的低温干馏和气化结合在一个炉内，分段进行，即原料煤在炉上段进行低温干馏，生成的热半焦落入下段进行气化。这样就可以用含有大量挥发份的弱粘结性烟煤或长烟煤来制取干馏煤气、气化煤气、二者混合的煤气。12两段炉特点一对原料煤的煤种适应性较强不但可用不粘结煤，弱粘结煤，而且可采用较年轻的单种煤为原料进行完全气化，这种煤国内贮量丰富、开采量大，原料来源易解决。13对原料煤的技术要求（以烟煤为例）•粒度分级：20～40、25～50、30～60㎜•最大粒径/最小粒径：≤2•块煤限下率：≤10%•含矸率：≤2%•挥发分（干基）：≥20%•水分＜10%•灰分＜20%•全硫（干基）：≤2%•煤灰软化温度（ST）：≥1250℃•热稳定性（Rw+6）：＞60%•抗碎强度（＞25㎜）：＞60%•罗加指数（R、I）：≤20%•自由膨胀指数（F、S、I）：≤2%14两段炉特点一热效率高干馏段生成的热半焦温度可达550～600℃，直接落入气化段气化，相对比较节省了原料入炉加热的热耗，同时干馏段煤层干馏所需热量是吸收气化的热煤气所带入的潜热，故与单段气化炉相比，热效率一般高10%，用同样的煤、煤气热值高～400KJ/m3。每年比用单段炉节省大量煤炭，另外，如若回收轻质低温焦油可外卖或作煤气增热用15两段炉特点一环境污染小•加煤与排灰均属密封系统操作，如采用烟煤气化时，在冷煤气流程中，不存在原单段炉生产过程中产生重质焦油与粉尘难以分离和产生大量酚水等难以处理的问题。•在热煤气流程中，不存在重质高温焦油与粉尘积于管道内，且需要定期停炉打扫问题，环境污染得到根本改善。16两段炉特点•用两段炉，带出物比单段炉少（一般约10%），气化强度大（最高可达300～400kg/㎡h）,节约用水（一般补水为0.3t/1000m3煤气），冷却水采用闭路循环,煤气中含氨等杂质少,含水也比单段炉少(一般由单段炉的60g/m3煤气，减少到26g/m3煤气),易处理。•生产、运行费用低，两段炉比单段炉成本降低10%•气化剂用空气和自产蒸汽，常压操作，开停炉方便、生产灵活，负荷波动范围可达30%以上，干馏后的半焦在气化段气化时，其气化活性比原煤好，产气量大17Φ3.2两段式煤气发生炉技术特性及基本参数：序号名称特性及基本参数1炉膛直径3.2m2炉膛断面积8.04㎡3适用燃料不粘煤、弱粘煤、长焰煤、气煤、贫煤、部分褐煤4燃料块度20—40，25—50，30—60㎜5燃料消耗量2000—2400kg/h6煤气产量6500—7500m3/h77煤气热值（低热值）上段煤气(1600—1700)×4.18kJ/m3下段煤气(1200—1300)×4.18kJ/m3混合煤气(1450—1550)×4.18kJ/m38出口煤气温度上段煤气100—150℃下段煤气550—600℃9炉出口煤气压力上段煤气980—1960Pa(100—200㎜H2O)下段煤气1960—2940Pa(200—300㎜H2O)10炉底鼓风压力7.0kPa11鼓风饱和温度55—65℃12水套受热面积17m213水套蒸汽压力70（294）kPa14水套蒸汽产量550kg/h15灰盘转速：1.5r/h16灰盘传动功率：11kW17给煤液压站电机功率2.2kW18煤气出口gch公称直径上段DN500下段866×86619探火孔蒸汽压力294kPa20炉底鼓风管公称直径DN50018成份CO2CmHnO2COCH4H2N2低热值KJ/m3含量%上煤气3.10.750.53284.51647.121750×4.18下煤气3.20.20.5830.50.41352.121316×4.18混合气3.150.4580.5629.332.3314.4149.771520×4.18煤气成份：注：两段炉的产气量，煤气成分，热值与入炉煤的种类、块度等有关，本表系假设成份19煤气炉内燃料层的分区燃料分层干燥层焦油、H2O干馏层H2、CH4、CO还原层H2、CO2、CO氧化层CO2、H2O灰渣层灰渣20氧化层还原层干馏层干燥层空层灰渣层煤气炉内燃料层的分区：21干燥层——在燃料层顶部，燃料与热的煤接触，燃料中的水分得以蒸发；干馏层——在干燥层下面，由于温度条件与干馏炉相似，燃料发生热分解，放出挥发分及其它干馏产物变成焦炭，焦炭由干馏层转入气化层进行热化学反应；气化层——煤气炉内气化过程的主要区域，燃料中的碳和气化剂在此区域发生激烈的化学反应。鉴于反应条件的不同，气化层还可以分为氧化层和还原层。（1）氧化层碳与气化剂中的氧发生激烈的热化学反应，生成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的热量。煤气的热化学反应所需的热量靠此来维持。氧化层温度一般维持在1100～1200℃，这决定于原料煤灰熔点的高低。（2）还原层还原层是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热的炭起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热的炭进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。灰渣层—气化反应后炉渣所形成的灰层，它能预热和均匀分布自炉底进入的气化剂，并起着保护炉条和灰盘的作用。燃料层里不同区层的高度，随燃料的种类、性质的差别和采用的气化剂、气化条件不同而异。而且，各区层之间没有明显的分界，往往是互相交错的。22固体燃料气化反应的基本原理以空气作为气化剂的气化反应：空气从炉底经过，经灰渣层预热后到达氧化层，此时气体中的氧与炽热的炭接触，发生如下反应：2C+02=2CO+221.2kJ(2-1)2CO+02=2CO2+566.0kJ(2-2)C+02=CO2+393.8kJ(2-3)气体往上升，到还原层，气体中的二氧化碳与碳发生还原反应：CO2+C=2CO-172.6kJ(2-4)23固体燃料气化反应的基本原理以蒸汽为气化剂的气化反应：水蒸汽与碳的气化反应，主要是灼热的炭将氢从其氧化物水中还原出来，在煤气生产中，通常叫作蒸汽分解。蒸汽通过高温燃料层时，最先通过的气化层称为主还原层，随后通过的气化层称为次还原层。在还原层里，主要发生如下反应：C+2H20=CO2+2H2-90.2kJ(2-5)C+H20=CO+H2-131.4kJ(2-6)在主还原层生成的二氧化碳，在次还原层被还原成一氧化碳：C+CO2=2CO-172.6kJ(2-7)24煤气发生炉的辅助设备—汽包25分类：不带夹套的除尘器和带夹套的除尘器。主要作用：除尘。工作原理：当气流以12-25m/s的速度由进气管进入除尘器时，气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋型向下，朝锥体流动。通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度动量和向下的重力沿壁下落，进入排灰管。旋转气流在到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转距”不变原理，其切向速度不断提高。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，由下反转而上，继续作螺旋形流动，即内旋气流。最后净化气经排气管排出。一部分未被捕集的尘粒也由此溢出。煤气发生炉的辅助设备—旋风除尘器26序号名称单位指标备注1设备外壳直径mmφ17863设备总高度mm68924处理煤气量m3/h3700-43005产蒸汽量kg/h1106蒸汽压力MPa0.27除尘效率％60-708煤气进口温度℃500-6009煤气出口温度℃400-50010煤气进口尺寸mm800×41011煤气出口直径mmDN800（φ820×6）12主材重量不锈钢t0.815304Q235-Bt2.93513设备总重量t3.78夹套式旋风除尘器27序号名称单位指标备注1设备外壳直径mmφ16082设备总高度mm68923处理煤气量m3/h3700-43004除尘效率％60-705煤气进口温度℃550-6006煤气出口温度℃5007工作压力KPa4.258设计压力KPa159工作温度℃570-60010设计温度℃75011煤气进口尺寸mm800×40012煤气出口直径mmDN800（φ820×6）13主材Q235-Bt0．409不锈钢t1.29130414设备总重量t1．70锥底式旋风除尘器281、工作原理：利用高压电场的作用进行除焦和灰尘的。2、主要作用：除掉焦油，其次是除尘。3、电捕焦的分类：一般是根据沉淀极管的数量来分的，可分为C12、C21、C37、C47、C60、C72、C97等。4、电捕焦的辅助设备：高压电源，C37电源：72KV/150MA，C72电源：72KV/200MA5、设计原则：流速：0.8-1.0米/秒工作温度：80－120℃工作电压：40－60KV6、技术参数（以C37、C72为例）煤气发生炉的辅助设备—电捕焦油器29C37型电捕焦油器主要技术指标序号名称单位指标备注1设备外壳直径mmφ24122壳体部分高度mm91003设备总高度mm107904最大处理煤气量m3/h59635除尘效率％≥956煤气进口温度℃80-1207煤气出口温度℃80-908煤气进口直径mmDN500φ529×59煤气出口直径mmDN500φ529×510沉淀极数量根3711沉淀极内径mm26712有效截面积m22.0713工作压力KPa0.4～1.514蒸汽压力MPa0.3～0.415工作电压kV45～6016配套电源72kV/150mA17主材铬镍合金t0.01Q235-Bt8.63铸铁t0.29618设备总重量t8.94（不含混凝土）30C72型电捕焦油器主要技术指标序号名称单位指标备注1设备外壳直径mmφ30602壳体部分高度mm91003设备总高度mm107404最大处理煤气量m3/h98505除尘效率％≥956煤气进口温度℃40-507煤气出口温度℃35-408煤气进口直径mmDN700φ720×69煤气出口直径mmDN700φ720×610沉淀极数量根7211沉淀极内径mm24712有效截面积m23.4213工作压力KPa0.4～1.514蒸汽压力MPa0.3～0.415工作电压kV45～6