煤气发生炉的检测参数和热工参数.docx

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煤气发生炉的检测参数和热工参数

煤气发生炉的检测参数和热工参数

煤气发生炉的检测参数和热工参数  煤气发生炉需要检测的参数主要是:

温度、流量和压力。

（1）煤气发生炉的温度检测:

炉顶温度、废气温度、热风温度、煤气温度、助燃空气温度等。

（2）煤气发生炉的压力检测:

煤气压力、助燃空气压力、冷风压力、冷却水压力等。

（3）煤气发生炉的流量检测:

煤气流量、助A空气流量、冷风流量等。

（4）检测点的位置:

1）煤气发生炉炉顶温度:

在煤气发生炉炉顶（顶插:

顶部人孔处）。

2）废气温度:

煤气发生炉各烟道支管煤气发生炉侧。

3）热风温度:

高炉热风围管与热风主管三岔口前的热风总管上。

4）净煤气压力:

净煤气管道上。

5）净煤气流量:

各煤气发生炉净煤气支管的直线段上。

（5）热电偶:

1）热电偶的测温原理，热电偶测温由热电偶、连接导线、显示仪表组成。

 当把两根不同的金属导线组成一个封闭线路后，把它一个接点加热（称热端），而另一个接点保持常温（称冷端），那么此封闭的线路中将产生直流电，其电势的大小与两连接点的温差成正比。

热电偶的测温就是把电势的大小换算成温度的上下。

 理论和理论都证明，在房租发票冷端温度不变的情况下，将冷端分开接人第三种导体材料时，其电势不发生变化。

将冷端接一温度显示仪表，如电位差计，就可以直接显示出热电偶所产生的电势。

在线路电阻一定时，也可以用一毫伏表显示。

人们又可根据不同材料的热电关系将电信号转换成温度示数。

2）热电偶的材料，可以产生热电效应又有稳定热电关系的材料，才能做热电偶，目前热电偶材料已标准化。

有的显示仪表是直接和热电偶配套的，直接从表上读出温度的示数。

当没有配套的显示仪表时，可由一般的毫伏表或电位计读出示数再查热电偶的热电关系表，换算成温度。

煤气发生炉节能监测的优化设计

一、煤气发生炉节能监测需要合理选择净化工艺

煤气发生炉消费的煤气，温度较高、粉尘焦油等杂质含量较大，一般需要经过一系列的煤气冷却净化工序才能符合消费应用要求。

煤气净化冷却工艺不同，耗电设备的功耗也有区别，合理选择煤气站煤气净化冷却工艺，有利于降低煤气站的动力电耗。

由表1可以看出热煤气站的电力消耗明显低于冷煤气站，在条件允许的前提下，选择热粗煤气为燃料，有利于节约煤气站的电耗，发生炉煤气的应用领域较为广泛，但由于加工产品的热工设备、系统的自动化程度、煤气输送间隔以及企业最终产品的要求不同，对煤气输送压力和净化程度要求也不尽一样。

例如建筑陶瓷行业的辊道窑、高岭土煅烧行业的回转煅烧窑、自动化控制程度要求较高的燃气锅炉等对煤气干净度和煤气输送压力要求较高，通常选择干净的冷煤气为燃料；而建筑陶瓷及高岭土煅烧行业的喷雾枯燥塔，玻璃行业的玻璃熔窑等对煤气净化程度相应要求较低，一般可以选择热粗煤气为燃料。

对于一样炉型的冷煤气站，不同的净化冷却工艺，其动力电的消耗量同样存在较大差距。

以两段炉冷煤气站为例，根据下段煤气净化冷却系统设备配置的不同，两段炉冷煤气站可分为水冷净化工艺和环保节能工艺，其工艺流程如图1、图2、图3所示。

风冷净化工艺中发生炉下段煤气的初级冷却，是在旋风除尘器及风冷器中，通过外界空气与高温煤气的间接换热实现的；环保节能工艺的主要工艺特点表达在通过余热锅炉对煤气进展初级降温冷却，充分利用下段高温煤气的显热生产煤气站消费用水蒸气；水冷净化工艺煤气站中发生炉下段煤气的初级冷却，是在激冷器中，通过水与煤气的直接接触，进展顺流及逆流换热来实现的。

据文献【1】介绍，水冷净化工艺煤气在激冷器冷却过程中，部分直接冷却水被高温煤气〔450-550℃〕汽化为水蒸汽，这部分水蒸气在煤气间接终冷器中随煤气温度的降低，再次冷凝为含酚废水，这部分水蒸气的存在增加了间接终冷器的冷却负荷，间接终冷器的冷却水需求量明显多于风冷净化工艺和环保节能工艺，冷却水泵的电力消耗约为风冷净化工艺和环保节能工艺的2倍，以Φ3.2m两段炉冷煤气站为例，水冷净化工艺的间接终冷器配套冷却水泵功率为30KW，保证煤气同等终冷效果的前提下，环保节能型和风冷型净化工艺的间接终冷器配套冷却水泵功率仅为15KW。

图1水冷净化工艺两段式发生炉煤气站工艺流程

图2风冷净化工艺两段式发生炉煤气站工艺流程

图3环保节能型两段式发生炉煤气站工艺流程

二、合理简化净化工艺

发生炉煤气站的煤气净化和冷却工艺，需要根据燃气用户的实际要求量体裁衣，不能脱离实际而生搬硬套工艺方案。

有些燃气用户对煤气的干净度和输送压力要求介于冷煤气和热煤气之间，这就需要合理简化煤气净化工艺，在节省设备投资的同时，电力消耗、设备维护等运行本钱也可以得到有效节控。

文献【2】介绍了一种干馏炉半冷煤气站的工艺，工艺流程如图4，其煤气温度约为80℃左右，就煤气干净度、煤气热值、焦油回收、资源的节约利用、设备的操作维护等方面，干馏炉半冷煤气站都优于一段炉热煤气站和两段炉除焦热煤气站，而且抑制了一段炉热煤气站和两段炉除焦热煤气站煤气加压困难的问题，煤气可以远间隔加压输送；与冷煤气站相比煤气含焦油量和含水量相对较大，干馏炉半冷煤气站适宜于对煤气干净度要求不高，但煤气输送间隔较远的场合，其电力消耗远低于一段炉、两段炉或干馏炉冷煤气站，以Φ3.2m炉型〔一台套〕煤气站为例，干馏炉半冷煤气站的动力电消耗仅为冷煤气站的1/2。

图4干馏炉半冷煤气站工艺流程图

文献【3】就煤气饱和水对燃烧过程的影响程度与终冷增压的电力消耗，综合计算了将煤气站煤气出站温度控制在35℃、45℃、55℃、65℃和100℃时的五个终冷增压工艺方案的相关数据，指出经过初级冷却的煤气，其温度降至80-100℃后，不经过进一步终冷而直接增压输送的工艺，是电耗最低、环境效益最好的方案。

假设煤气不需要脱硫〔煤气湿法脱硫工艺要求煤气温度为35-45℃〕，冷煤气站煤气净化冷却工艺中可以考虑省略间接终冷器，煤气不经过终冷程序直接由煤气增压机加压输送至用户，如此便可节省为间接终冷器配套的冷却水泵和冷却塔的电耗。

但当采取无终冷直接增压的工艺方案时，煤气输送过程中，其温度会降低，当煤气温度降至其临界饱和状态对应的温度以下时，便会有冷凝水析出，所以必须在用气点前采取有效措施将析出的冷凝水捕除，以减少该冷凝水对煤气燃烧的不利影响。

三、煤气发生炉节能监测设备配置的优化选型

〔1〕水泵的合理选择

发生炉煤气站的水泵，一般应用于软化水供水系统、酚水供水系统、循环冷却水供水系统、焦油循环系统及湿法脱硫系统中。

水泵流量及扬程参数的选取不宜过大，一般按10%余量考虑，中小规模煤气站通常选择两台〔一用一备〕或三台〔两用一备〕水泵，采用母管供水方式，大规模煤气站通常以分组形式，采用两组以上水泵分别向相应组别的发生炉供水〔焦油〕，每组系统采用母管供水方式。

〔2〕空气鼓风机和煤气增压机的合理选择

煤气发生炉在气化过程中所需的空气气化剂由空气鼓风机供给，发生炉煤气站消费的合格煤气一般需要经过煤气增压机增压后输送至用气点，需要根据所需空气量、炉底鼓风压力和空气管道布置情况选择空气鼓风机型号和台数，根据煤气输送量和用气点压力要求以及厂区煤气管道布置情况选择煤气增压机的型号和台数。

选用风机时，首先根据所需要风机的风量、全压这两个根本参数，通过风机的有因次性能表确定风机的型号和机号，力求使风机的额定流量和额定压力，尽量接近工艺要求的流量和压力，从而使风机运行时使用工况点接近风机特性的高效区。

在选择空气鼓风机和煤气增压机台数时，应尽量防止采用风机并联或串联的工作形式，当不可防止时，应选择同型号、同性能的风机结合工作。

煤气站空气鼓风机和煤气增压机的配置必须结合用气点对煤气需求量变化要求，假设煤气站分期建立，应在一期建立选型时，适当将空气鼓风机和煤气增压机加大，即考虑到二期风机并网时的风机并联络数。

四、煤气发生炉节能监测在节电技术的应用

〔1〕电机变频技术的应用

风机、水泵在启动时，电流会比额定电流高5-6倍，不但会影响风机、水泵的使用寿命而且消耗较多的电量。

但在实际使用过程中，风机、水泵电机有时要以较低或者较高的速度运行，使用变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率到达节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能，降低设备的故障率，进步设备的自动化程度，采用变频调速节电装置可解决大量的电能浪费。

〔2〕照明节电技术的应用

煤气站的照明包括各操作控制间和室外净化区的照明，对其采取有效的节控措施有助于节约煤气站系统的整体耗电。

LED灯利用给半导体芯片施加电压使之发光，其平安性高，节能效果显著，并且具有较长的使用寿命，煤气站室内外的照明可采取LED灯照明的节电方式，万昳【4】设计的智能照明控制系统，可根据室内有人无人和自然光照强度情况，在确保灯具正常工作的条件下，给灯具输出最正确照明功率，从而到达节省电能的目的，该系统节电率可达20-40%。

〔3〕结论

对发生炉煤气站进展系统设计规划时，需要在满足用户根本应用要求的前提下，通过合理选择净化冷却工艺，优化设备选型，应用有效的节电技术等措施，尽可能节约和控制系统电耗，降低运行费用，如此，即有利于进步企业的经济效益，又有助于实现我国的减排目的。

煤气发生炉能耗一般由煤炭的预处理及输送系统、煤气发生系统、煤气净化系统、煤气脱硫系统以及煤气增压输送系统等组成。

发生炉煤气站根据煤气发生炉的构造分为一段炉煤气站、两段炉煤气站和干馏炉煤气站；根据煤气净化工艺区分，发生炉煤气站又有热煤气站和冷煤气站之分。

气化煤种和冷热煤气净化工艺决定了常用煤气站分类，表1以Φ3.2m发生炉煤气站一台套为例，列举了一段炉、两段炉及干馏炉的冷煤气站〔环保节能型〕和热煤气站的主要消费用电力消耗点、装机功率和实用功率。

由于各类煤气站因煤气净化工艺的区别，其电力消耗点和装机功率不同，电耗相差也较大，冷煤气站的电耗远远大于热煤气站，这主要是由于冷煤气站的煤气加压机以及为煤气净化系统配置的水泵等功耗较大。

煤气站的电耗除消费用电外，还包括照明、通风等消费辅助用电，其中消费用电除表1所列的主要电机和电除焦油〔尘〕器的用电外，还包括显示仪表的耗电等。

表1 常用几种Φ3.2m发生炉煤气站〔一台套〕及主要电力消耗、煤气发生炉能耗

煤气站种类

消费用电电力消耗

主要电力消耗设备

装机功率〔KW〕

实用功率〔KW〕

热煤气站

一段炉

〔烟煤/无烟煤〕

空气鼓风机、加煤机、清灰机、软化水泵

58

35

两段炉

〔烟煤〕

空气鼓风机、加煤机、清灰机、软化水泵、电除焦油器

85

51

干馏炉

〔烟煤〕

空气鼓风机、加煤机、清灰机、软化水泵、电除焦油器、焦油循环泵

105

63

冷煤气站

一段炉

〔无烟煤〕

水洗型煤气站：

空气鼓风机、加煤机、清灰机、软化水泵、循环水泵、冷却塔、静电除尘器、煤气加压机、湿法脱硫系统水泵、输液泵

457

271

环保型煤气站：

空气鼓风机、加煤机、清灰机、软化水泵、循环水泵、冷却塔、静电除尘器、煤气加压机、湿法脱硫系统水泵、输液泵、酚水泵

435

260

两段炉

〔烟煤〕

环保型煤气站：

空气鼓风机、加煤机、清灰机、软化水泵、循环水泵、冷却塔、静电除焦油器、静电除尘器、煤气加压机、湿法脱硫系统水泵、输液泵、酚水泵、焦油循环泵

472

281

干馏炉

〔烟煤〕

空气鼓风机、加煤机、清灰机、软化水泵、循环水泵、冷却塔、静电除焦油器、煤气加压机、湿法脱硫系统水泵、输液泵、酚水泵、焦油循环泵

466

275

煤气发生炉用的煤入炉的煤质分析数据

水分Mad%

灰分Aad %

挥发分Vad %

固定碳FCad %

焦渣特征〔1-8〕

灰熔点ST°C

热稳定性TS+6  %

发热量Qnet,adKcal/kg

1

＞1500

4860

煤气发生炉气化煤的主要气化指标_ 煤气发生炉费煤量 

入炉煤粒度mm

气化强度Kg/m2.h

气化产率Nm3/kg

气化效率%

煤气出口温度℃

饱和温度℃

煤气出口压力Pa

炉底鼓风压力Pa

煤气热值kcal/Nm3

20~80

200~240

68-70

350左右

45~52

400~600

800~1500

1450左右

煤气发生炉用煤本卷须知

     〔1〕就印尼煤资源而言，可选余地较宽，可从中挑选较为优质、供煤可靠、适宜气化的煤种。

     〔2〕从2005年的印尼褐煤气化试验和近年来实际气化运行使用情况来看〔用于发电、熔铝、粉料枯燥等〕，气化印尼褐煤的成功经历是：

          ①认真选用适宜气化的煤种；

          ②根据印尼褐煤的特点，对煤气发生炉的内部构造做适当的改进，同时优化煤气净化工艺；

          ③根据印尼褐煤的特点，确定适宜的各项气化指标，正确的司炉操作非常重要；

          ④由于印尼炎热多雨，裸露的褐煤很容易因风化变质而粉化，因此，必须设置煤棚，而且贮存期不宜太长。

      〔3〕由于气化印尼褐煤时，会产生较多的酚水与焦油，假设处理不当，对周边环境会产生不利的负面影响，这一点非常重要。

在确定制气工艺与设备选型时，应明确治理酚水与焦油的行之有效措施。

煤中的水分对气化有什么影响？

在气化过程中，煤中的水份被上升的煤气加热枯燥，故少量的水分对气化影响不大，但水分太高时，大量水分的蒸发要降低煤气温度，当上部料层不够厚时，势必影响干馏层以致复原层之温度，使煤气质量变坏，所以含水分的煤宜采用高料层消费。

另外炉出煤气温度也不允许太低，温度太低时，可能煤气在流经上层煤中时焦油及水分重新凝结，堵塞气流通道，破坏料层透气性，故一般希望煤气水分愈少愈好。

理解了煤之水分是对气化有害的成份后，我们就可理解为什么南方地区许多消费厂先后增设了干煤棚，以保证雨季炉煤的水分尽量少。

另外，干煤是正常运输筛分的主要保证，雨季往往造成煤屑筛不尽，使炉带出物增加，气化不均匀，个别厂那么采用了烘干设备除去煤之外水份。

煤气发生炉的用水量有哪些不同

各种煤气发生炉所用水量不同，如今以∮3米煤气发生炉为例：

1、搅拌棒用水：

软化水1.5~3吨/小时，控制搅拌棒出水温度为50~55℃左右。

〔现大部分单位炉子都已经不设搅拌棒〕故这部分用水可以省略。

2、煤气发生炉水套用水：

半水套软化水350公斤/时

全水套软化水700公斤/时

3、煤气发生炉炉顶冷却水：

自来水1.0吨/时

4、煤气发生炉炉体上部冷却水1.5吨/时

5、W-G炉炉体冷却水1~1.5吨/时

6、灰盘补充用水：

自来水100~200公斤/时

7、炉底水封用水：

自来水500公斤/时

如今各厂对水的利用已经做了许多工作，如对水封用水及炉顶、炉体的冷却水的排水集中搜集，在冷煤气站中作为循环水系统的补充水用，也有独立组成冷却水的循环系统。

对与搅拌棒用水，目前许多单位都使用经处理过的软化水，其中有不少煤气站组成了搅拌棒用水的自循环系统。

煤气发生炉工作原理是以煤为原料消费煤气，供燃气设备使用的装置。

固体原料煤从炉顶部参加，随煤气炉的运行向下挪动，在与从炉底进入的气化剂〔空气、蒸汽〕逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热，发生物理、化学反响，产生粗煤气。

此粗煤气〔即热煤气〕经粗除尘后可直接供燃烧设备使用。

这样在煤气发生炉中形成了几个区域，一般我们称为“层〞。

我们按照煤气发生炉内气化过程进展的程序，可以将发生炉内部分为六层：

  煤气发生炉的工作原理〔1〕灰渣层：

  煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦子之上。

  其主要作用为：

  a、保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏；

  b、预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进展热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。

  c、灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。

  煤气发生炉的工作原理〔2〕氧化层：

  也称为燃烧层〔火层〕。

从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。

它是气化过程中的主要区域之一，其主要反响是：

C+O2→CO2。

氧化层的高度一般为所有燃料块度的3-4倍，一般为200毫米。

气化层的温度一般要小于煤的灰熔点。

  煤气发生炉的工作原理〔3〕复原层：

  在氧化层的上面是复原层。

赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在复原层中，二氧化碳和水蒸气被碳复原成一氧化碳和氢气。

这一层也因此而得名，称为复原层，其主要反响为：

CO+C→2CO

H2O+C→H2+CO

2H2O+C→CO2+2H2

  煤气发生炉的工作原理〔4〕干馏层：

  就是把煤中的挥发份,焦油等物质经过加热后所产生的CmHm化合物别离出来,然后再进入复原进展化学反响。

  煤气发生炉的工作原理〔5〕枯燥层：

  枯燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，主要是把煤中的水发蒸发即可。

  煤气发生炉的工作原理〔6〕空层：

  空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是聚集煤气。

然后出去2CO→CO2+C以及2H2O+CO→CO2+H2。

  从上面六层简单表达，我们可以看出煤气发生炉内进展的气化过程是比较复杂的，既有气化反响，也有干馏和枯燥过程。