两段式冷净煤气站工程技术方案Word下载.docx
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最大粒度与最小粒度之比
≤2
块煤限下率（%）
≤18
含矸率（%）
≤3
干基挥发分VS（%）
≥20
干基灰分AS（%）
干基全硫分St.S（%）
≤1
灰熔融性软化温度ST（℃）
≥1250
热稳定性TS+6（%）
>
60
抗碎强度（>
25mm）（%）
罗加指数R.I
≤20
自由膨胀序数F.S.I
为保证发生炉煤气的质量要求，并满足双段炉煤制气的工艺需要，适合的煤种有不粘煤、弱粘结性烟煤、长焰煤、年老的褐煤。
（2）煤气发生炉主要气化指标
型号
MS2.0
炉膛内径（mm）
2000
炉膛截面积（m2）
3.14
水套受热面积（m2）
11.69
适用煤种
不粘煤、弱粘结性烟煤、长焰煤
煤的粒度（mm）
20～40；
25～50；
30～60
耗煤量（Kg/h）
800～1200
空气消（m3/Kg·
煤）
2.0～2.5
蒸汽消（Kg/Kg·
0.3～0.5
煤气产量（m3/h）
2500～3600
煤气热值（KJ/m3）混合
上段
下段
6060～6480
7110～7350
5225～5434
煤气出口压力（Kpa）
1.0～1.2
最大炉底鼓（Kpa）
6.0
饱和温度（℃）
50～65
探火孔汽封（Kpa）
250-294
水套蒸汽产（Kg/h）
300
水套蒸汽压（Mpa）
＜0.294
加煤机驱动装置
液压驱动
灰盘传动功率（KW）
11
排渣形式
湿式，自动排渣
（3）煤气成份
成分
CO
H2
CO2
N2
CH4
O2
含量%
24-30
11-15
3-7
47-54
1.8-2.4
0.1-0.3
（4）煤气杂质含量及热值
序号
名称
单位
指标
1
煤气焦油
mg/Nm3
＜50
2
煤气含尘量
＜30
3
煤气热值（混合）
KJ/Nm3
～6000
（5）主要气化指标
气化强度200-300㎏/㎡h
干煤气化率3.0-3.5m3/㎏
煤气低发热值6060-6480KJ/Nm3
灰渣含碳率＜10-15%
蒸气耗率0.3-0.5㎏/㎏煤
空气耗率2.0-2.5Nm3/㎏煤
2.3.2制气工艺
（1）制气车间组成
制气车间由主厂房、室外净化设备、煤气加压机房、水泵房等组成。
①主厂房
制气车间主厂房设计1台φ2.0m双段式煤气发生炉。
厂房为五层钢筋砼框架结构，一层为出灰层，敞开式；
二、三、四层为操作层；
五层为配煤层；
二、三、四层均为半封闭式。
气化炉所配辅机如液压站、干油泵等均在厂房内。
②机械间及室外煤气净化设备
机械间包括空气鼓风机间、煤气加压机房及水泵房，空气鼓风机间内主要设备为空气鼓风机2台，煤气加压机房内主要设备为煤气加压机2台和附属电控间。
整个机械间为单层工业厂房。
在空气鼓风机间、煤气加压机房可设置设备维修更换起吊装置。
鼓风机间内不单独设操控间，加压机房应考虑房内消音设施。
③室外设备
室外设备主要包括旋风除尘器、酚水蒸发换热器、风冷器、间冷器、Ⅰ级电捕焦、Ⅱ级电捕焦、捕滴器、循环水泵、洗涤水泵等。
设备间距大小既要考虑连接管道的转弯半径，又要考虑设备检修方便等因素。
具体见平面布置图。
（2）生产流程简述
双段式煤气发生炉制气属于空气鼓风连续制气方式：
炉体水夹套和酚水蒸发换热器自产的低压蒸汽和鼓风空气混合组成的饱和气作为气化剂（饱和温度一般控制在55～65℃之间）。
从煤气炉底部风管经过炉栅进入气化炉内，在气化段内与逆向加入的原料煤所形成的热半焦发生气化反应生成热煤气。
其中有近75%的热煤气经过中心钢管及环型炉墙内的通道导出，形成底煤气；
其余约25%左右的热煤气直接对干馏段中的烟煤加热、干燥、干馏，与干馏煤气混合形成顶煤气。
①顶煤气的产生
入炉的无烟煤被气化段产生的热煤气加热首先失去内外水分（90～150℃），继而逐渐被干馏（150～550℃）脱出挥发分，挥发分成份为焦油、烷烃类气体、酚及H2、CO2、CO、H2O混合物，其中，焦油、轻焦油随顶煤气进入后续净化被脱除，而烷烃类及H2、CO2、CO类做为干馏煤气和气化段产生的部分发生炉煤气混合成为顶煤气。
②顶煤气净化冷却处理过程
顶煤气净化处理过程为先进Ⅰ级电捕焦，其工作温度为90～150℃之间，脱除重质焦油（焦油一般热值可达8200大卡/kg以上），其产量因煤种不同而不定，一般为入炉原煤总量的2～3.5%，是优质化工原料或燃料。
经初步脱焦油后的顶煤气接着进入间冷器，在间冷器内煤气被冷却至35～45℃左右，产生含有轻油的酚水混合物。
其中，轻油因比重轻于酚水而可被分层分离开。
被间接冷却后的顶煤气再进入Ⅱ级电捕焦，煤气中的轻焦油雾滴及灰尘被极化，汇集到极管管壁，自流至轻油罐，轻焦油的组份相当于重柴油。
③底煤气的产生
原料煤在干馏段被底部煤气干馏后，形成热半焦进入气化段。
热半焦的挥发份一般为3～5%。
热半焦因脱去煤中的活性组份，气化活性比烟煤有所降低，其气化强度一般可达270～350Kg／㎡.h，双段式煤气炉气化火层的温度一般为1000～1300℃之间。
热半焦与蒸汽或空气混合气发生以下反应：
C+O2=CO2+408840千焦/千摩尔
C+1/2O2=CO+123217千焦/千摩尔
CO2+C=2CO-162405千焦/千摩尔
C+H2O=CO+H2-118821千焦/千摩尔
C+2H2O=CO2+2H2-75237千焦/千摩尔
底部煤气为完全气化煤气，几乎不含焦油。
但含少量灰尘，其热值一般为1200～1300大卡/Nm3。
根据气化原理，炉温高火层厚，煤气热值也提高，反之亦然。
④底煤气的净化处理过程
底煤气净化处理采用先被离心除尘，除尘后的温度大约在450～550℃；
继而进入酚水蒸发换热器被回收煤气显热，煤气温度降至180～230℃左右；
再进入风冷器被冷却，温度降至80～150℃；
进入间冷器，被循环冷却水间接冷却至35～45℃。
与顶部煤气混合进入二级电捕轻油器，再一次脱油、除尘到低压总管的冷净煤气经加压机加压后进入捕滴器捕摘水份，通过煤气管道输送供用户使用。
⑤本煤气站酚水处理采用酚水蒸发系统，单台煤气炉配置一套酚水蒸发系统，其工作原理为：
煤气站产生的酚水经过初步过滤，打入酚水蒸汽分离器，然后进入换热器的换热管，另外从旋风除尘器出来的500℃左右的煤气，进入酚水蒸发换热器，煤气显热与换热器管内的酚水进行热交换，使煤气温度降到230℃。
采用酚水蒸发换热器蒸发酚水，在实现换热功能的情况下，可蒸发煤气站产生的酚水，既利用下段煤气的余热，又节约外来蒸汽，达到节能的目的，产生的蒸汽还可作为气化工艺的气化剂。
工艺流程简图如下：
合格粒煤（符合GB50195-94）
电动葫芦
煤 仓
汽包
空气鼓风机
Φ2.0m煤气发生炉
下段煤气上段煤气
旋风除尘器
酚水蒸发换热器
45管电捕焦油器
风冷器
油洗冷却器（间接冷却器）
72管电捕轻油器
煤气加压机
除滴器
窑炉
（3）主要工艺特点
①采用两段式煤气发生炉生产煤气，气化效率高、热效率高、生产运行成本较低、自动化程度高、劳动强度低、操作环境良好。
煤气杂质含量少、发热值高而且产气量稳定。
②采用风冷间冷工艺，对煤气进行降温处理，避免了煤气与水直接接触产生的大量洗涤污水。
③采用酚水蒸发换热器蒸发酚水，在实现换热功能的情况下，可蒸发酚水，产生的蒸汽可进入炉底作为气化剂用，既利用下段煤气的余热，又节约一定量的软化水，达到节能的目的。
④整个煤气站的水封用水（污水）采取独立的循环系统，在站内循环利用，污水不外排。
（4）主要节能措施
①充分利用下段煤气余热，设置酚水蒸发换热器产生蒸汽，既回收了能量，又节省软化水。
②采用了新型密封锁气性好的自动加煤装置，减少了煤气的泄漏量。
③空气鼓风机增设了变频调节器，降低电力消耗。
④煤气加压机电机采用防爆电机，提高安全运行保证系数。
⑤采用高效保温材料，减少热量损失，提高热利用率。
3、主要设备选型及技术特性
3.1煤气站设备选型
3.1.1双段式煤气发生炉
我公司生产的Φ2.0m双段式煤气发生炉，在吸收消化国外两段式气化炉技术，自主开发研制，不断地完善与改进。
本方案配1台φ2.0m双段式煤气发生炉。
与其他炉型相比，我公司设计并制造的双段式煤气炉主要特点：
★采用耐热不锈钢中心管导流下段煤气，具有以下优点：
①特别是选择粘结指数较大的煤种时，中心管不挂渣，避免了十字隔墙式在干馏干燥段，煤膨胀后易挂在炉衬耐火材料上，导致膨炉，料层不能下移，造成炉况运行恶化。
②采用不锈钢中心管，使用寿命长，便于维修更换，同时增大干馏段容积，能充分利用下段煤气的显热而使干馏干燥更充分，传热效果佳，热效率高。
★在炉体上设有6个下段煤气流量调节装置，可以任意调整上下段流量及煤气炉内各不同部位煤气流量，便于炉况的调整和操作。
★在炉盖上部设计了缓冲煤仓，在煤气炉上段不形成空层，煤从缓冲煤仓连续下料，进煤气炉上段的煤没有落差，不形成扬尘，因此进入上段煤气输出管的灰尘大大减少，确保煤气炉长时间运行，不堵塞上段煤气输出管。
★加煤机为双辊筒双路自动加煤装置，下煤流畅、加煤分布均匀、操作灵活，并配有气压驱动加煤及自动加煤控制系统；
滚筒与壳体之间为面接触，采用干油泵注入干油密封，密封效果好，从而避免了煤气泄漏而导致的不安全因素。
双路交替加煤，使加煤装置运行更加可靠，避免了因单路加煤装置发生故障，而导致停炉、停产等现象出现。
旋转加煤阀采用整体铸造的加工件，使用寿命长。
★煤气炉体水套采用全水套结构，所配套的汽包设有水位计、压力表、安全阀，其水位计、压力表具有就地显示和信号远传功能，汽包液位自动控制。
★湿式锥形灰盘，采用液压两侧出灰，使出灰更加均匀，炉内各料层稳定，避免了偏炉现象。
★炉篦采用耐热、耐磨材料制造，且进风口切向布置，改进后的炉篦使炉内布风更加均匀合理，排灰具有很强的破渣作用，排灰均匀流畅，故障率低，产量提高，操作运行更加稳定，避免了因破渣出灰不好而引起的煤气炉的炉况不正常现象。
★与蜗轮蜗杆单侧驱动相比，使用力偶两侧液压棘轮驱动灰盘，灰盘支撑无径向受力，使灰盘支撑无径向磨损，传动更加平稳、可靠。
避免了运行过程中啃齿、灰盘径向受力造成的灰盘偏移等缺陷。
★灰盘转动采用滑动滑道与滚动钢球相比，滑道承载能力大，使用寿命长。
不会因钢球压强太大而损钢球支座而导致蜗杆座破坏造成停炉。
3.1.2Ⅰ级电捕焦油器（C-21）
主要功能是除去上段煤气中的重质焦油。
其主要技术指标如下：
名称
指标
备注
设备外壳直径
mm
Φ1100
处理煤气量
Nm3/h
3000～5000
净化效率
％
≥98
4
煤气工作温度
℃
80～150
5
沉淀极数量
根
21
6
沉淀极内径
φ250
7
工作电压
kV
45～60
8
高压电源
72kV/150mA
3.1.3旋风除尘器
其主要功能是对下段煤气进行除尘。
本设计单台煤气炉配旋风除尘器一台。
其主要技术指标如下表：
单位
Ф1500
2500～4500
除尘效率
70～80
≤550
3.1.4酚水蒸发换热器
其工作原理为500℃左右的煤气，进入换热器，煤气显热与换热器管内的酚水进行热交换，使煤气温度降到230℃。
采用酚水蒸发换热器可蒸发酚水，既利用下段煤气的余热，又节约外来蒸汽，达到节能的目的。
产生的蒸汽可作为气化工艺的气化剂使用。
本设计单台煤气炉配置一台酚水蒸发换热器，其主要技术指标如下表：
4000～5000
蒸汽压力
MPa
0.07
煤气进口温度
450～550
煤气出口温度
≤230
3.1.5风冷器
其功能是将从酚水蒸发换热器出来的下段煤气（200～230℃）通过风冷器管被空气冷却，冷却后温度为80～150℃左右。
本设计单台煤气炉配置一台风冷器。
其主要技术指标见下表。
序号
3000～4000
≤150
煤气工作压力
KPa
2.4～3.5
3.1.6间接冷却器
属煤气净化冷却设备，主要功能是对经Ⅰ级电气滤清器净化后的上段煤气和经旋风除尘器、酚水蒸发换热器、风冷器处理过的下段煤气进一步冷却降温。
由于属间接冷却，避免了水与煤气直接接触，不产生污水，利于环境保护。
本设计单台煤气炉配一台间接冷却器。
4000～7000
煤气流速
m/s
3～4
≤45
冷却水
温度
进口
30～35
出口
35～40
冷却水用量
T/h
～45
3.1.7Ⅱ级电捕轻油器（C-45型）
主要功能是对混合后的上下段煤气进行二次除轻油，本设计单台煤气炉配一台C-72型电气滤清器。
备注
5000～7800
45
有效截面积
m2
2.208
3.1.8空气鼓风系统及煤气增压系统
鼓风机选型为：
9-19-7.1A，风量Q=4600-7380m3/h，全压P=10426Pa，所配电机功率为18.5KW，配置二台，一开一备。
空气鼓风机配变频器，并设有自然通风管和止回阀。
空气总管末端加有防爆装置。
3.1.9煤气增压系统
加压风机选用型号为：
风量Q=4290-10200m3/h，功率为75KW，配置二台，一开一备。
加压机的功率较大，选用的风机属低噪音环保型产品。
加压机房内要求单独设岗，操控间应与加压机间进行有效隔断。
3.1.10水处理系统
（1）间接冷却循环水系统
间接冷却水由于不与煤气直接接触，不受污染，每台煤气炉间冷器用冷循环水最大量60t/h，进水温度不高于35℃，出水温度在45～47℃。
循环洗涤水泵型号：
IS100-80-160（A），所配电机功率为15KW，配置二台，一开一备。
（2）酚水处理
酚水处理设酚水蒸发换热器，利用下段煤气废热与酚水蒸发换热器管内的酚水进行热交换，产生的蒸汽作为气化工艺的气化剂使用，采用酚水蒸发换热器蒸发酚水，在实现换热的功能情况下，又解决酚水处理难题，实现了环保、节能两大功能。
酚水蒸汽分离器用水泵型号：
IS80-65-160（O），所配电机功率为5.5KW，配置二台，一开一备。
（3）软化水处理系统
软化水泵型号：
IS50-32-200（O），所配电机功率为5.5KW，配置二台，一开一备。
3.2自控技术方案
推荐两种方案供用户选择：
第一个方案：
PLC+工控机控制；
第二个方案是DCS控制
4、电供应
4.1用电负荷
系统内装机容量明细表：
设备名称
设备型号
数量
功率（KW）
单机功率
总功率
实用功率
干油泵
0.37
0.74
0.55
9-266.3A37KW
18.5
37
一开一备
油压站
电机一开一备
22
72KV150mA
10.8
72KV200mA
14.4
MZ110-2200
75
150
90
循环水泵
IS100-80-160
15
30
酚水泵
IS50-32-200
5.5
7.5
软水泵
电动葫芦
防爆电机
照明
合计
164.62
298.49
根据生产工艺特点和有关技术规范要求，煤气站内将消防系统、重要的电动阀负荷划分为Ⅰ级负荷；
将空气鼓风机房、软化水系统等动力负荷划分为Ⅱ级负荷；
其它用电负荷及装置区正常照明划分为Ⅲ级负荷。
5、水供应
5.1设计依据及设计范围
（1）工艺专业提供的给排水条件
（2）《中华人民共和国环境保护法》
（3）《室外给水设计规范》GBJ13-8697修订版
（4）《室外排水设计规范》GBJ14-8797修订版
（5）《工业循环冷却水自理设计规范》GB50050—95
（6）《建筑设计防火规范》GBJ16-812001修订版
（7）《发生炉煤气站设计规范》GB50195-946.2.1.2设计范围
（8）新鲜水及消防给水系统
（9）全厂给排水消防管网系统
5.2水的供给
煤气站用水由总厂供给，甲方负责接至煤气站指定位置。
6.环境保护及消防
6.1设计执行的环境保护标准
6.1.1环境质量标准
《环境空气质量标准》（GB3095—1996）中二级标准
《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中Ⅴ类标准
《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类标准
《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）中居住区大气中H2S的最高允许浓度
6.1.2污染物排放标准
《大气污染物综合排放标准》（GB16297—1996）中一级标准
《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准
《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）Ⅱ类标准
《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）中相应标准
6.2主要污染源及污染物
6.2.1主要污染源
本煤气站以弱粘结性烟煤为原料，蒸汽和空气的混合气作为气化剂，采用两段式煤气发生炉连续制取低温干馏煤气和气化煤气相混合的煤气，其主要污染源为备煤、制气等工序。
6.2.2主要污染物
分析生产过程可以看出，煤气站污染物主要来源于以下几方面：
6.2.2.1废气
（1）加煤、探火时泄漏煤气：
主要污染物有烟尘、SO2、NOX、CO、CO2、C-H化合物等。
（2）煤尘：
来源于原料煤储运过程的破碎、筛分、运输装置。
（3）非正常生产排放气：
来源于各单体开、停车及非正常生产情况排放的气体。
6.2.2.2固体废物
本项目固体废物主要为煤气发生炉炉渣。
6.2.2.3噪声
本项目噪声主要来源于转动设备工作时产生的噪声，如空气鼓风机、煤气加压机、泵类等设备，此类设备为连续噪声源，此外，还有安全阀泄压，蒸汽放空、气体放空噪声，属间断噪声源。
6.3环保治理措施
6.3.1废气治理措施
（1）对加煤过程中泄入煤仓的煤气，收集后通过放散管道高空排放；
（2）提高探火孔和加煤机的严密性，尽量杜绝煤气泄漏；
（3）选用了湿法排灰系统；
（4）对筛分、转运点等有扬尘的地方均装设除尘器，煤场添加覆盖剂防止煤尘飘扬。
传统的煤炭利用过程中会产生大量的污染物，造成严重的环境污染。
主要原因是煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧煤气发生炉，燃烧效率低，相对增加了污染排，燃烧过程不易控制，例如挥发分大量析出时往往供氧不足，造成烟尘析出与冒黑烟；
原煤中的硫大煤气发生炉多在燃烧过程中氧化成SOx；
固体燃料燃烧时温度难以均匀，形成局部高温区，促使大量NOx；
形成；
未经处理的固态煤炭直接燃烧时，大量粉尘将随烟气一同排出，造成大量粉尘污染。
两段式煤气发生炉煤制气技术通过对煤气的除尘、水洗、除焦等工艺，严格控制了进入大气的飞灰等污染物，由于燃烧工艺合理，较少生成有害废气。
两段式煤气发生炉采用国内独家设计的空心旋转湿式出渣机构，实现出渣自动化。
该设备设计合理，结构紧凑，占地面积小，安装方便，自动卸渣，仪表控制，操作简便，且其破渣能力更强，设备使用寿命更长。
同时，可以根据需要控制煤气产量，开停自如，不需储气设备，随开随用，常压安全无危险。
其运行过程密闭，煤气不易泄漏、炉内燃烧直观，无烟尘排放，煤气燃烧时无烟无尘、清洁卫生，是国家大力推广洁净煤技术的理想设备。
废水在煤气站循环使用，基本不外排。
液压程控自动给煤，双级滚筒式阀门控制系统给煤，自锁性可靠，
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