造气培训教材

1目录第一章岗位概述第二章岗位的生产特点第一节岗位的生产特点………………………………………………（1）第二节生产原理………………………………………………………（1）第三节反应原理………………………………………………………（5）第四节简单物料衡算…………………………………………………（7）第三章工艺流程第一节本岗位带控制点工艺流程图…………………………………(9)第二节本岗位控制点参数及所在位置………………………………（10）第三节本岗位工艺阀门、管线作用…………………………………（11）第四章工艺指标第一节本岗位工艺指标……………………………………………（13）第二节控制工艺指标的意义………………………………………（14）第五章设备简介（附设备、阀号简图）第一节运转设备型号、构造及工作原理……………………………（14）第二节静止设备型号、构造及工作原理……………………………（18）第三节造气油压系统…………………………………………………（18）第四节常用阀门………………………………………………………（21）第六章操作要领第一节正常操作要点…………………………………………………（25）第二节开、停车操作步骤……………………………………………（35）第三节事故处理………………………………………………………（43）附录：本岗位工艺流程图1、第一套造气带控制点工艺流程图2、第二套造气带控制点工艺流程图3、第三套造气带控制点工艺流程图4、第四套造气带控制点工艺流程图25、本岗位蒸汽流程图1第一章岗位概述造气是以无烟煤或焦碳为原料，在一定高温条件下，通入空气和水蒸汽或富氧空气与蒸汽混合气（统称为气化剂），经过一系列反应生成一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气及甲烷等的合格充足的混合气体的过程。以供氨合成工段使用。第二章岗位生产特点第一节岗位生产特点本岗位的生产特点：易燃、易爆、易中毒、连续性强、粉尘、腐蚀、高温。第二节生产原理一、生产原理是在固定层煤气发生炉中蓄热和制气分阶段进行的。从炉底通入空气与燃料燃烧，所放出的热量主要积蓄在燃料层中，这一过程称为吹风阶段，主要目的是利用空气中的氧气与燃料中的炭燃烧后放出的热量来提高燃料层温度，为蒸汽与炭的吸热反应提供热量，并为合成氨提供氮气，这一过程生产的气体称为吹风气。向燃料层通入蒸汽的过程称为制气阶段，主要目的是通过蒸汽与碳反应生成水煤气。空气煤气与水煤气按一定比例混合成为合成氨所需的半水煤气。二、生产步骤在间歇式水煤气发生炉内，需要周期地送入空气和蒸汽。自上一次开始送空气至下一次开始送空气为止，称为一个工作循环。1、循环各阶段的作用小氮肥厂生产中通常把每个工作循环分为六个阶段（有的厂分为五个阶段）1）吹风阶段吹风是为了使空气中的氧与碳反应放出大量的热并贮存于碳层中，供给制气过程中水蒸气与碳反应所需要的热量。吹风时空气从炉底进入，吹风气从炉上出来，经旋风除尘器送往一网络余热回收通过二次燃烧后副产蒸汽。2）吹风气回收阶段为了制得符合合成氨氢氮比要求的半水煤气，要回收部分含氮量较高得吹风气送入气柜。吹风后期，炉温较高，吹风气中一氧化碳含量相对较多，此时回收吹风气可以同时回收一部分有效成分一氧化碳，所以回收阶段一般设在吹风后期。3）上吹阶段2回收阶段后，炉温达到了整个循环的最高点（约1000～1250℃）。此时开始上吹制气：吹风阀关闭，总蒸汽阀开，蒸汽从炉底通入，进入炉内与炽热的炭发生化学反应，生成一氧化碳和氢气，含有有效成分较高的水煤气从炉上出来，经冷却除尘后进入气柜。客观上，上吹有两个作用：①制造水煤气：②使火层按正常规律逐渐上移，提高上层温度。4）下吹制气上吹制气以后，燃料层温度已经下降，按照工艺过程可以转入吹风提高炉温。但是，如果只以吹风和上吹制气的简单过程反复循环下去，势必造成上层温度逐渐升高，不仅热损失增大，而且燃料气化不完全，使气化条件越来越差，气化效率大大下降，甚至无法生产。为了避免上述现象发生，在上吹制气阶段以后，需将蒸汽从炉顶通入，生成的煤气从炉底引出送至气柜，此阶段称为下吹制气。其作用：①制造水煤气：②避免火层上移，稳定气化层位置；③降低炉上温度减少气体带走的热量损失和灰渣中返焦的量。5）二次上吹经过上、下吹制气后，炉内温度大幅度下降，按道理应该进行吹风以提高温度。但由于下吹后炉下部的空间和管道内积有大量的水煤气，若马上送风，水煤气与空气混合会引起爆炸事故。为了安全起见，要把这部分煤气赶走。所以，蒸汽从炉底通入，把炉底煤气吹净，同时产生的水煤气一并送入气柜，这就是二上吹。其作用：①吹净炉底煤气；②制造水煤气送入气柜。二次上吹以保证安全生产为原则，时间不宜过长，否则影响半水煤气产量和质量。6）空气吹净二次上吹后，煤气炉上部空间及上行管道、设备内充满水煤气。如果马上转入吹风阶段放空，是很大的浪费。为了回收二次上吹后的残余煤气，在转入吹风之前，增加一个空气吹净自下而上通过燃料层，产生空气煤气送入气柜的短暂过程，将残余水煤气一并送入气柜，这一阶段称为空气吹净阶段。其作用：①回收二次上吹后残余煤气；②提高炉温，回收空气煤气。空气吹净后又转入吹风，开始了另一个循环。2、循环时间的分配原则所谓循环时间，是指循环各阶段时间的总和。循环周期的确定和每个循环各阶段时间的分配，在气化操作中是极为重要的。它根据燃料性质、机械性能的允3许范围及后工序对煤气质量的要求等综和考虑而确定的。拟定时必须合乎下列原则：1)保证生产的绝对安全及稳定；2)力求制气前后阶段的温度波动不大、气化层位置稳定；3)在满足提高炉温的前提下，尽量缩短吹风时间，相应延长制气时间；4)半水煤气质量合乎工艺要求，在提高碳利用率的条件下尽量提高气化强度。5)尽可能减少热损失，提高蒸汽分解率，降低两煤消耗。一般情况下，二次上吹和空气吹净阶段的时间长短，以能够达到排净煤气炉下部空间和上部空间的残留煤气为原则，即安全和节约的原则。因而一般是固定不变或很少改变的。二次上吹制气时燃料层的温度比较低，生成的水煤气的数量少且质量差，时间过长是不适当的．所以一般只占循环时间的4-7％，能保证安全生产即可。空气吹净阶段的时间，主要是排净煤气炉上部及设备内残留煤气，一般占循环时间的4％。吹风时间的长短，以使燃料层具有较高温度和使煤气炉有较大生产能力为主要原则。至于能否用较短的时间达到较高的炉温，决定于空气鼓风机的性能以及燃料层是否允许提高气流速度等条件。燃料的性质与吹风时间分配原则的关系，随燃料的机械强度和热稳定性不同而异。机械强度和热稳定性较好的燃料，碳层阻力小而且阻力均匀，有利于提高气流速度，只用较少的时间就能使燃料层升到要求的温度。相反，机械强度和热稳定性差的燃料，燃料层阻力大且气体分布不均匀，提高空气流速易导致燃料层吹翻，因而不能用较短的吹风时间来达到较高的炉温．达到理想炉温所用的时间长短，以提高空气流速为主要手段，但以不致使燃料层吹翻为限．当空气流速已经达到燃料层阻力及其分布所允许范围的高限时，若还许提高炉温，则应通过延长吹风时间来达到．燃料的机械强度和热稳定性最终是反映在粒度上。燃料层阻力的大小取决与粒度的大小，燃料层阻力的分布取决与粒度是否均匀．所以，不同粒度的燃料吹风时间的分配原则，与上述机械强度和热稳定性一致。各种原料吹风百分比一般在19.5％－25.5％范围内。上、下吹制气阶段时间的分配，以稳定气化层位置，有利于炉顶炉底温度指标的控制和保证气体质量为原则。吹风阶段之后，燃料层的温度高，上吹制气的产量和质量都比较好，上吹制气阶段的时间长一些似乎是合理的。但是，上吹制4气时间过长不仅消耗气化层大量的热量，而且使气化层急剧上移，对以后的制气不利。因此，在上、下时间，以利于防止火层上移及下部未燃碳的充分利用，达到稳定操作和降低消耗的目的。上、下吹制气时间的分配还应考虑风机能力和时间百分比的长短。若吹风时间长，下吹制气时间要适当增加；吹风时间短，上吹时间要适当增加。因为稳定气化层位置不仅取决于上、下吹制气时间的分配，吹风时间的长短亦影响气化层的移动程度。3、固体燃料的质量要求我公司主要是以白煤为固体燃料，为了获得量多质优的煤气，必须使燃料层保持较高的温度气化剂保持较高的流速，并使燃料层同一截面上的气流速度和温度分布均匀，为此对燃料总的要求有以下方面：1)水分：白煤中应小于6%，碳化煤球中应小于2%。2)挥发分：一般要求不超过9%3)灰分：一般要求小于25%。4)灰熔点：一般要求大于1250℃。5)固定碳：一般要求大于70%。6)料度：一般要求在15-75mm.并分档使用。7)机械强度要高，热稳定性要强，化学活性要高。8)含硫量：应低于1%。4、燃料在造气炉内的分层在稳定气化的条件下，燃料层从上到下大致可分为四个层：干燥层、干馏层、气化层（还原层、氧化层）、灰渣层。1)干燥层：在燃料层的最上部，燃料与煤气接触，燃料中水分蒸发。2)干馏层：干燥层往下一个区域，燃料在此受热分解，放出低分子烃，燃料本身也逐渐焦化。3)气化层：干馏层向下依次是还原层和氧化层，已成为游离碳状态的固体燃料在此被气化剂中的氧所氧化成为碳的化合物。4)灰渣层：在炉蓖上面由固体残渣而形成，可以预热、分布自炉底进入的气化剂，同时灰渣被冷却，以保护炉蓖不致过热损坏，支撑气化层、均匀分布气5化剂。5）在造气炉燃料层上部有一部分空间，起聚积煤气的作用。第三节气化反应原理一、吹风阶段的反应C+O2=CO2+Q（2—1）2C+O2=2CO+Q（2—2）2CO+O2=2CO2+Q（2—3）CO2+C=2CO-Q（2—4）自下而上进行的上属反应过程，空气中氧的浓度迅速下降，二氧化碳浓度相应迅速上升。当氧的浓度降至最低时，二氧化碳的浓度达到最高值，这一反应区域为氧化层。氧化层所进行的反应主要是反应式（2--1）至（2--3）的放热反应，因此，氧化层是煤气炉中温度最高的区域。由于这几个反应的速度极快，所以，氧化层的厚度一般在100~200mm范围内。氧化层以上是还原层，还原层所进行的主要是反应式（2--4）的吸热反应，所需的热量是气流从氧化层中传递来的，且随着反应吸热的进行，温度逐渐降低。由于二氧化碳的还原反应速度较慢，所以，还原层的厚度远大于氧化层，一般在200~400mm范围内。吹风阶段的理想要求是：尽可能短时间内将燃料层升到较高的气化层温度；同时还要使吹风气中一氧化碳含量尽可能低，以减少吹风气带出的潜热损失，和二氧化碳还原成一氧化碳所损失的碳，提高吹风效率，把大量的热储存在气化层内。为达到上述要求，应丛化学反应速度和化学平衡两个方面考虑。二、制气阶段的反应蒸汽通过炽热的炭进行气化反应的过程称为制气。蒸汽最先通过的气化层习惯上称为主还原层。主还原层内主要发生如下反应：C+H2O（汽）=CO+H2-29.3千卡（2—5）C+2H2O（汽）=CO2+2H2-19.2千卡（2—6）主还原层中生成的二氧化碳在次还原层中被还原成一氧化碳：CO2+C=2CO-39.4千卡（2—7）在温度较低时，还有生成甲烷的副反应：C+2H2=CH4+19.9千卡（2—8）制气的目的，是努力使化学反应向提高蒸汽分解率，增加一氧化碳和氢气产6量的方向进行。因此，也必须从化学平衡和反应速度两方面讨论。三、制气过程的化学平衡制气阶段碳与蒸汽的反应（2—5）和（2—6）和二氧化碳的还原反应（2—7）均为吸热反应，根据化学平衡移动原理，温度升高有利于反应向又进行，生成我们所需要的一氧化碳和氢气。（2—8）生成甲烷的反应为放热反应，所以温度升高也有利于抑制惰性气体甲烷的生成，一氧化碳和氢的含量随温度升高而增加，二氧化碳和甲烷随温度的升高而降低。因此，提高气化层温度有利于蒸汽的分解和二氧化碳的还原。此外，蒸汽的分解反应和二氧化碳的还原反应都是体积增大的反应，而生成甲烷的反应是体积缩小的反应，根据化学平衡移动原理得出，减低压力有利于提高气体有效成份，减少甲烷有还成份。所以，在能保证正常气化条件和气量的前提下，蒸汽压力应尽可能低一些。四、制气过程的反应速度有实验证明，蒸汽与碳的反应速度以及由此得到的水煤气中各组份的浓度，除决定温度外