煤气发生炉主要设备构造及工艺Word格式文档下载.docx

1、灰盘传动系统 灰渣场电捕焦油器用户煤气炉图2-2 两段炉热脱焦油煤气站工艺流程两段炉热脱焦油煤气站工艺流程为：原料煤在煤场进行破碎、筛分后，符合工艺要求粒度的中块煤，经上煤系统加入到煤仓中，再经加煤机构间歇地进入煤气炉内，煤受到来自气化层的热煤气加热脱除水分及挥发分成为低温干馏半焦。半焦下行至气化层（还原层和氧化层），与由炉底进入的空气和水蒸汽进行气化反应，生成发生炉煤气，下部的灰渣从煤气炉灰盘经大灰刀排出。部分煤气经过包围干馏层的火道引出，成为下段煤气，其出口温度根据不同炉型约为400600，煤气压力为1.54.5kPa，经过底部旋风除尘器除去颗粒较大的灰尘后进入煤气总管。另一部分煤气进入干

2、馏层，与干馏煤气混合后从两段炉顶部引出，称为上段煤气，其出口温度约为100150，煤气压力约为13.5kPa。上段煤气经旋风除油器除去带出物和大颗粒焦油，进入电捕焦油器脱除焦油后在煤气总管与下段煤气混合得热脱焦油煤气供用户。由于工艺的原因，挥发分较高的弱粘结性烟煤特别适用两段式煤气发生炉。第二节 煤气发生炉的结构常压固定床混合煤气发生炉在我国是一种使用最广泛的气化设备，国内常用的大致有型炉篦湿式排灰的混合煤气发生炉、W-G型干式排灰的混合煤气发生炉、两段式煤气发生炉等几种。表2-1是山东冶金机械厂生产的部分煤气发生炉的技术性能参数。一、型炉篦湿式排灰的混合煤气发生炉型的煤气发生炉其炉篦形状与俄

3、文字母“”相似而因此命名。3BD煤气炉属于“”型炉的一种，是在原3A-135煤气炉基础上由山东冶金机械厂改进而成，下面通过介绍3BD型煤气炉，了解“”型炉的结构型式特点。（一）炉型结构特点3BD煤气炉的结构组成如图2-3所示。这类炉型由上、中、下三部分组成。上部包括加煤机、炉盖、探火孔等主要部件。中部包括炉体、水夹套，碎渣圈、小灰刀等。下部包括炉篦、灰盘及其传动装置、排灰刀、鼓风箱等。炉体水夹套 由四个支柱支撑在基础上，其中一个支柱是活动支柱，可以拆下，以便更换炉篦、灰盘。在灰盘、鼓风箱处设有水封，以保证炉子的气密性。灰盘水封还起到防爆作用，当炉内发生爆炸事故时，可以通过灰盘水封泄压。每台煤气

4、炉附带一台蒸汽汇集器，汇集器与炉体水夹套之间的连接管路不能装设任何隔断装置。汇集器将炉体水夹套产生的蒸汽汇集起来，经过汽水分离后，热水通过管道流回水夹套循环使用，蒸汽则供煤气站使用。炉体水夹套与汇集器构成的汽水循环原理是：低温的软化水进入蒸汽汇集器，然后由下降管流到炉体水夹套的下部，在水夹套内的水由于受到炉膛内料层传过来的热量而升温，在水夹套内产生了蒸汽和水的混合物。因汽水混合物比重较小，水的比重较大，汽水混合物由上升管进入到蒸汽汇集器，水由下降管进入到水夹套，因而形成汽水的自然循环。表2-1 混合煤气发生炉技术性能参数表规 格 参 数单 段 炉两 段 炉MQL-24003BDW-G型MQL3

5、000MQL3200炉膛内径（mm）240030003200水夹套受热面积（ m2）24.6632.0430.2516.0035.41适用煤种不粘结或弱粘结烟煤无烟煤煤的粒度（mm）1325，2550，30604060耗煤量（kg/h）9001250150021501660230022002400空气消耗量（m3/kg煤）2.02.5蒸汽消耗量（t/ h）（kg/kg煤）0.30.5煤气产量（Nm3/h）300040050006500500070005500700065007500煤气热值（kJ/ Nm3）混合煤气5225564358506270上段煤气71107520下段煤气52255434

6、煤气出口 压力（ kPa）0.81.24.00.983.03.51.473.54.5煤气出口温度（）40055080120450550最大炉底鼓风压力 （kPa）3.06.09.86.08.00饱和温度（）5065探火孔汽封压力（MPa）0.20.30.30.40.2940.33水夹套蒸汽产量（kg/h）50050064050060010001200水夹套蒸汽压力（MPa）0.2940.098/0.250.07/0.0980.08加煤方式手动自动加煤驱动装置方式钟罩气动或液压液压功率（kw）2.2灰盘转速（r/h）2.10.251.250.060.920.40.142.0灰盘传动功率（kw）5

7、.52.815.022.0排渣方式湿式自动排渣干式排渣湿式自动图2-3 3BD煤气发生炉1炉篦传动装置 2.灰盘 3.炉篦装置 4.炉体 5.炉盖 6.加煤机构7.煤气出口 8.鼓风箱 9.探火孔（二）炉盖及炉体水夹套3BD煤气炉水夹套是在原3A-135炉型半水夹套基础上改成全水夹套，炉盖用耐火砖或其它耐火材料砌成。改进后，水夹套受热面积增大，产生的蒸汽增多，可以满足煤气发生炉本身的蒸汽需要量，并且消除了原炉衬表面挂渣现象。水夹套分压力容器型和常压型两种，是由20mm钢板制成的内、外壳与上下封头焊接而成。水夹套顶部有八个蒸汽上升管，汽、水混合物经上升管上升到蒸汽汇集器中进行汽、水分离。在接近水

8、夹套底部处有两处进水管，汇集器中分离的水从进水管进入到水夹套内。水夹套中部开设一个炉腔人孔，供点炉、维修时使用。水夹套下部还设有排污管，以便及时排除水夹套内的污垢。碎渣圈用法兰和水夹套连为一体，其上部伸入炉膛，以保护水夹套下部使其免受灰渣的磨损，下部插入灰盘水中而形成水封。当炉篦转动时，炉篦与碎渣圈的内壁做相对运动，使大块灰渣破碎。碎渣圈下部装有25把小灰刀，可以把灰渣从炉内排出到灰盘内。（三）灰盘、炉篦和鼓风箱灰盘、炉篦和鼓风箱的组装图见图2-4所示。图2-4 灰盘、炉篦和鼓风箱1.炉篦 2.大灰刀 3.灰盘 4.鼓风箱灰盘与涡轮固定在一起，下部以其环形导轨座落在环形底座的钢球上，灰盘转动时

9、钢球在上、下凹槽形导轨内滚动，以减少摩擦力。灰盘由钢板制成，内壁表面凸出的斜筋用于帮助大灰刀排灰。灰盘与碎渣圈共同组成灰盘水封。固定不动的大灰刀焊接在炉体及碎渣圈上，其下端插入灰盘水中，其水平夹角为30400，灰盘转动时，灰盘中的灰渣沿着灰刀的斜面被排出。炉篦是煤气发生炉的最重要的部件之一，其性能的优劣，对于在燃料层中建立正常稳定的气化过程有着极为重要的作用。炉篦除支撑炉内燃料层外，其主要作用是均匀分布气化剂，破碎炉渣和排出炉渣。型炉篦由16号炉条组成，表面呈鱼鳞状，底部锥体上有8条镰刀形的排灰刮刀，炉篦与炉体偏心150mm。炉篦回转时，由于炉篦的偏心布置以及炉篦表面鳞片的推动作用，使炉渣时而

10、上升时而下降，始终处于振荡和前进的运动中，这样可使炉渣层松动，并对炉渣进行破碎。灰渣在自重和炉篦推力的作用下移向碎渣圈和炉篦底座之间的排灰间隙，炉篦底座四周的破渣凸块与碎渣圈相对运动，可将大块炉渣破碎。破碎后的灰渣依次经过小灰刀和大灰刀被排出灰盘。各层炉篦之间形成布风间隙，型炉篦能使气化剂沿整个炉膛截面均匀进入，而且炉篦间隙出口与炉篦运动方向相反，所以风口不会被灰渣堵塞。鼓风箱与炉篦下部水封圈组成炉底水封。（四）探火孔探火孔是煤气炉的重要部件之一，探火孔均匀地分布在炉盖或炉体上。探火孔的作用是：1通过探火孔对燃料层表面进行观察，及时调整炉况及对燃料层进行深层调整。2用钎子探火炉内各层次的温度及

11、分布情况，用以指导煤气炉的操作。对探火孔的要求是：操作时蒸汽幕要封住炉内压力，使煤气不外泄；不工作时，密封面要有良好的密封性能；操作时，保证钎子能插到炉篦各处。探火孔有几种型式，包括塞式、水封式、外锥面密封式等。图2-5为塞式探火孔的结构图。图2-5 探火孔1.塞子 2.外壳 3.喷嘴塞式探火孔由塞子、外壳及喷嘴组成。塞子1和外壳2之间的密封锥面经过研磨，具有较好的密封性，以保证煤气不向外泄漏。操作时先打开蒸汽阀门，接通蒸汽，蒸汽通过外壳与喷嘴之间的约1mm的环形间隙时，高速汽流形成一层蒸汽幕，使炉内煤气不能通过汽幕外泄。若蒸汽量过大，则外部空气被蒸汽汽流大量吸入炉内，致使煤气中氧含量增多，严

12、重时能引起爆炸。所以蒸汽量应以不向外泄漏煤气为准。并且不能同时打开2个以上探火孔，以免大量空气被吸入炉内而发生危险。由于探火时经常用钎子在探火孔座的锥面摩擦和撞击，易造成锥面划痕，从而泄漏煤气。为此有的煤气炉使用软密封式探火孔、外配合式探火孔等均取得较好效果。（五）炉篦传动装置3BD型煤气发生炉炉篦传动装置座落在炉体基础上，包括电磁调速电机、摆线针轮减速机、蜗杆座、蜗杆等部件，其装配简图如图2-6所示。图2-6 炉篦传动装置1调速电机 2.连轴器 3.摆线针轮减速机 4.蜗杆座 5.蜗杆采用这种传动方式，设备结构紧凑，可实现直接连续传动，达到小循环出灰，保证炉内层次的稳定，使炉内气化均匀。（六

13、）加煤机构3BD型煤气炉加煤机结构包括插板阀、计量给煤器、计量锁气器和传动机构等部件组成。3M21煤气炉采用双钟罩式加煤，此二种加煤机均为机械式加煤。3BD煤气炉加煤机采用双翻板式加煤，其结构见图2-7。翻板式加煤机的结构特点是，采用气动或液压传动，利用气缸或油缸带动翻板动作，减少了动作构件，易于维护、保养。（七）上煤系统对于3.0m煤气站，目前上煤系统多采用电动葫芦上煤，炉型较小的煤气发生炉煤气站，如1.5m、2.0m、2.4m等较多采用爬梯方式上煤，加煤机构多为手动双钟罩式加煤机。其结构见图2-8。 二、WG型煤气发生炉（一）结构概述WG炉由料仓、料管、饱和空气管路、上下炉体、灰斗、炉篦传

14、动装置图2-7 3BD煤气炉加煤机结构1. 上料口 2.上翻板阀 3.液压缸2. 4.配重锤 5.下翻板阀 6.插板阀图2-8 2.4m煤气发生炉1.上煤爬梯 2.上煤传动机构 3.蒸汽汇集器 4.加煤机构 5.布煤器 6.煤气出口 7.炉篦装置 8.灰盘 9.鼓风箱 10灰盘传动装置等组成。WG型煤气炉主要技术性能参数见表2-1，结构见图2-9。1 仓和料管料仓为一钢板焊接圆筒形容器，上盖装有一个圆盘形加煤阀，下底装有四个圆盘阀向四个料管加煤。每个料管由上、下二段组成，上段的下端活插在下段中，并以石棉绳密封。2 和空气管路鼓风空气经过上炉体水夹套的水面，带着水夹套产生的蒸汽进入饱和空气管，在

15、管内进一步混合均匀，再进入炉篦下部。饱和空气管除供空气和蒸汽均匀混合外，管下部还装有防爆孔，当炉内发生爆炸事故时，可通过防爆孔泄压。在饱和空气管上装有补充蒸汽入口，用于炉子启动时补充蒸汽以及运行中调节饱和温度。3 上、下炉体图2-9 W-G型煤气发生炉1。料仓 2.料管 3.饱和空气管路 4.上炉体 5.炉篦 6.下炉体 7.灰斗 8.探火孔 9.炉篦传动装置上炉体为一蒸汽水夹套，外壳上的溢流管使水夹套的水位稳定在炉顶夹层的一定高度上，使其呈全水夹套形式。下炉体为一钢板焊接圆筒，它是炉子的主要受力部件。在下炉体侧壁上开有人孔，供炉内检修时使用，侧壁上还有两个大炉门及六个小炉门，煤气炉热备用时可

16、以打开大炉门进行自然通风，小炉门可用于局部清渣及点炉用。4 炉篦及传动装置炉篦由固定在支架上的三层钢板及一个铸钢风帽组成。支架可绕炉篦主轴旋转，而主轴又固定在一个十字梁上。炉篦传动装置采用圆锥齿轮传动，特点是传动平稳、可靠。5 灰斗灰斗由上、下两部分组成，并设有上、下两道阀门，上阀常开，下阀常闭。因干式出灰对环境影响较重，目前，W-G型炉出灰装置多改成湿式出灰，在灰斗底部加一水封，用铰笼形式将灰渣从水封中除出。（二）W-G型煤气发生炉的特点1总料层比较高，气化区煤气的显热能被上部料层较多地吸收，煤气质量较好，炉出温度比一般单段炉低，空层很小，炉身高度得到充分利用。2加煤机构简单，运动件少，制造

17、和运行维护简化。3由于鼓风空气与蒸汽在水夹套上部空间内直接混合，所以省去一台蒸汽汇集器。4炉底为金属封闭型，鼓风压力的提高不受灰盘水封高度限制，所以炉底鼓风压力高，气化强度高，煤气产量较大，还可以利用小颗粒煤作为气化原料。5W-G煤气炉只适用于无烟煤和焦炭作为气化原料。6由于炉体高，所以主厂房高，建筑费用较高。三、两段式煤气发生炉两段式煤气发生炉已有几十年的发展史，是比较成熟的炉型，自上世纪八十年代后，从国外引进了许多类型的不同直径的两段炉，大大地推动了国内两段炉的研制和应用。目前国内应用较多的炉型有2.0m、2.6m、3.0m、3.2m等几种。下面主要围绕3.2m炉型做一介绍。 （一）煤气发

18、生炉主要结构简介两段式煤气炉的工艺流程及气化机理，在本章第一节已做介绍，这里仅简要介绍3.2m两段炉的主要结构，如图2-10所示。图2-10 3.2m两段式煤气发生炉1.落灰溜槽 2.灰盘 3.炉篦装置 4.气化层 5.干馏层 6.中心管 7.上段煤气出口 8.加煤机构 9.煤仓 10.中心管调节器 11.下段煤气出口 12.炉篦传动装置 13.鼓风箱1加煤机构两段炉为高料层操作，炉内料层均匀稳定，一般不会产生烧穿偏炉等弊病，因此其加煤机装置均采用间歇加煤。加煤机种类较多，如双滚筒式、双钟罩式等。3.2m两段炉加煤机采用双滚筒式，其结构如图2-11所示。加煤机采用两路共4个旋转加煤阀，中间设置

19、缓冲煤仓，滚筒与阀体之间的间隙用干油润滑与密封，加煤机上有两台多点式干油泵，间歇的向其间注入干油，因此加煤机密封性能良好。加煤传动采用液压控制，通过PC（可编程序控制器）设定好加煤程序控制加煤系统的运行，实现自动加煤。图2-11 3.2m两段炉加煤机1.探煤室 2.下旋转加煤阀 3.缓冲煤仓 4.上旋转加煤阀 5.油缸 6.插板阀 7.探煤杆 8.干油泵座2干馏层入炉煤在干馏层须干馏完全，否则会造成下段煤气中将存在较多的焦油。在低温干馏层内的传热过程中，辐射、对流和传导三种传热方式均存在，但热量的传递主要是对流和热传导。根据热平衡可计算入炉煤低温干馏完全所需的热量，根据燃料的不同及燃料所含水分

20、的不同，进入干馏层的煤气约占3045，燃料的含水分越高，干燥所需的热量越多，干馏所需时间也越长，进入干馏层的煤气量就越多。因此应采取措施控制入炉煤的含水量。传统的两段炉干馏层内既有周壁耐火砖墙，砖墙中有立式通气道，又设纵向内隔墙，将干馏层分割成若干个干馏室。3.2m两段炉没有纵向内隔墙，设置了一个用不锈钢制作的中心管，在上部有中心管调节器，用来调整下段煤气的上升流量。下段煤气出口下方有6个沿圆周均布的气流调节器，用以调节底部煤气的上升量，有利于煤气及炉温在整个截面上均匀分布。下段煤气出口设在干馏层的顶部。3气化层两段炉的气化层与单段炉基本相同，由水夹套和碎渣圈等组成。气化层上设有探火孔，用以探

21、火气化层内各区燃料层的厚度以及处理炉况，由于两段炉气化压力较高，故探火孔汽封蒸汽压力一般为0.2940.326Mpa。4除灰装置除灰装置由炉篦、水封灰盘及其传动装置组成。炉篦对高料层气化性能起着决定性的作用，它担负着均匀布风、碎渣和排灰的作用，多采用分散吹风炉篦，由几层鱼鳞状的炉条叠合而成，有的与炉体中心偏心安装，3.2m两段炉炉篦由于本身碎渣能力强，其与炉体中心没有偏心安装。灰盘的传动装置用液压缸拉动，在灰盘底部位置安装棘轮，在径向相对位置的两边各设一个液压缸，带动棘爪拉动灰盘转动。此种设置可通过电气控制实现自动除灰。（二）其它规格的两段炉两段炉规格的不同，生产厂家的不同，其加煤机构及除灰装

22、置均有所不同。图2-12所示为一种3.0m两段式煤气发生炉结构图。图2-12 3.0m两段式煤气发生炉1.灰盘传动装置 2.灰盘 3.鼓风箱 4.碎渣圈 5.炉篦装置 6.气化层 7.探火孔 8.干馏层 9.上段煤气出口 10.下段煤气出口 11.加煤机构这种结构的两段炉是在原3.0m“”型炉基础上进行改造而成的，其气化层及灰盘传动机构与单段炉中型炉基本相同，增加了约5m高的干馏层；干馏层不设纵向内隔墙，形成单一炭化室。在炉顶盖上有两个上段煤气出口，下段煤气出口与3.2m两段炉比较位置靠下，因此其下段煤气出口温度较3.2m煤气炉为高。两段炉还有其它的一些规格、型号，如2.0m、2.4m、2.6

23、m等，其结构不再详述。（三）两段炉的自动控制系统两段式煤气发生站一般自动化程度较高，可实现多种自动控制，这不但减轻了工人的劳动强度，而且对于煤气站的安全运行起到了有利的保障。两段炉自动控制系统主要包括：炉底饱和温度的自动调节、煤气站负荷自动调节、蒸汽汇集器水位自动调节、自动加煤控制、自动出灰控制以及各种电气的安全联锁控制等，各使用单位可以根据经济技术条件合理选用。1 和温度自动调节人工手动控制空气饱和温度，要求操作人员注意力集中，精神处于紧张状态，而且控制也不是很稳定、准确。采用饱和温度自动控制系统是测量炉底饱和温度，采用电动或气动调节阀调节蒸汽流量，通过电气控制调整阀门开大或关小而实现饱和温

24、度的自动调节。采用此种方式可以控制饱和温度在0.5范围之内。2 汽汇集器水位自动调节蒸汽汇集器水位是煤气站操作中经常观察的项目，对煤气站的安全运行非常重要。实现水位的自动调节对减少工人劳动强度、保障煤气站的安全很有必要。其调节动作为：蒸汽汇集器水位由双室平衡容器转换成差压信号，由差压变送器转变成直流电流信号，输入到电动操作器使电动执行器动作，通过调节阀的开、关实现水位自动调节。3 自动加煤、自动出灰两段炉的加煤和出灰机构不同，其自动控制系统也有所不同。对3.2m两段炉来说，由于加煤和出灰均采用液压系统，其自动控制是采用了可编程序控制器，设定好加煤、出灰动作程序后。根据煤位计探火煤位情况控制液压

25、缸动作来实现自动加煤。通过确定出灰间隔时间 ，实现出灰自动控制。4 电气安全联锁为了保证煤气站安全运行，在电气系统设置了电气报警联锁装置。如电捕焦油器煤气出口压力极低报警、绝缘子箱温度低温报警、煤气排送机与鼓风机的联锁保护等。第三节 煤气站附属设备煤气站是一套比较复杂的系统，其中除煤气发生炉外还有许多附属设备，包括煤处理设备、净化设备、煤气冷却设备（冷净煤气站）、各种阀类、各种管道、各种仪表等，本节针对热煤气站使用的主要附属设备进行介绍。一、旋风除尘（除油）器旋风除尘器的结构型式很多，煤气工业采用的是最简单的单级旋风除尘器，因煤气温度高，其内部还要衬以耐火砖衬。为了提高其分离能力，在结构上应该

26、充分考虑其合理性。（一）旋风除尘工作原理当含尘气流以1225m/s的速度由进气管进入旋风除尘器时，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形向下，朝锥体流动，称为外旋气流。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的动量和向下的重图2-13 旋风除尘器1.煤气出口 2.煤气进口 3.壳体 4.排灰口力沿壁面下落，进入排灰管。当气流到达锥体下端某一位置时，从除尘器中部由下反转而上，继续作螺旋形流动，即内旋气流。最后净化气体经上部排气管排出，一部分未被捕集的尘粒随气流逸出。旋风除尘器的除尘效率约为5060。（二）旋风除尘器结构 图2-13为一种煤气用旋风除尘器的结构图。1 风除尘器的直径 一般旋风除尘器的直径越小，旋转半径越小，粉尘颗粒所受的离心力越大，除尘器的除尘效率越高。但是除尘器的直径应与煤气炉的生产能力相适应。2 风除尘器的高度除尘器的高度包括筒体和锥体两个部分。一般来说，筒体高，气流在除尘器里旋转圈数多，有利于尘粒的分离。3 旋风除尘器的进口煤气站使用的除尘器进口形式一般采用切向进口，进口管制成矩形使整个进口高度与器壁相切。一般矩形进口管高与宽之比为1.52。4 排气管在一定范围内，排气管直径越小