1、 FM2.5 常压流化床水煤气炉 项目 建 议 书 设计证号： 3135 山西科灵环境工程设计技术有限公司 1 概述 在能源资源中， 煤炭是石油和天然气的 17 倍， 是水力的 33 倍，占到 73.4%。在石化燃料中， 煤炭就占到 94.3% ， 煤炭是最主要的能源资源。 我国一次能源消费总量中煤炭消费比例占 75%，居主导地位而且 在未来相当长的时期内不会改变。 天然气、液化石油气、煤层气这些气体热值高，洁净，作为燃料是最理想的能源，但是其开采量有 限，而且气源都集中在某个区域，要在全国各地都使用，长距离输配和储存其投资是巨大的。煤炭储量丰富，运输简单，其它燃料是难以替代的， 煤炭在国民经
2、济发展中的地位是举足轻重的， 但煤炭又是不洁净的能源， 在使用过程中，会产生一系列的环境污染 问题， 制约着国民经济的可持续发展。 为了保证国民经济可持续发展， 必须提高煤炭利用率，减少燃烧对大气的污染，发展洁净煤技术， 而 煤炭气化是洁净煤技术的重要内容之一 ， 工业、民用的气体燃料和化工用原料气，煤 炭 气化 也 是必不可少的 。 第二代煤气化技术 八十年代应用在工业上 ， 主要是提高了煤气压力和气化 温度， 扩大了煤气使用的广泛性， 改善了环境，提高了经济效益。 第三代煤气化技术 是上世纪九十年代开发研究的新的煤转化技术， 比第二代煤气化技术更先进， 气化炉生产效率高， 单台处理煤量大，
3、 煤的适应性更广泛。 我国 主要 煤气化炉 有 加 压 鲁奇炉 、水煤气 两段 炉 、 常压固定床 水煤气炉 、 间歇式 常压流化床水煤气炉 。加压鲁奇炉技术成熟， 煤气热值高，质量稳定，气化效率高， 便于管道输送，煤种适应性强， 适合大型化煤气生产。 其特点是投资大 ，运行费用高，煤气成本高 。 水煤气两段炉 的特点主要是 可以将伴生在煤气中的焦油、酚水分离回收。 常压固定床水煤气炉 投资 少，工艺成熟，建设周期短 ，其缺 点是 使用煤种范围小 ， 煤价高， 热值低， 煤气成本高。 陶瓷烧制过程所采用的煤气，现均为固定 床 气化炉 生产的发生炉煤气。该煤气热值低，煤焦油等的处理较为麻烦，而且
4、含 酚 污水的处理也较复杂 。 江苏大学 的专利技术， 太原理工大学 工程应用技术的利用， 共同开发的常压 间歇式 流化床 水 煤气炉 ， 该炉为常压间歇式流化床煤气化工艺 ， 它使用 0-13mm 粉煤为原料，用空气和水蒸气既作气化剂又作流化介质，使粉煤在流化状态下燃烧与气化，即间歇制气。 间歇式 常压流化床水煤气炉 工艺简单， 可以使用粉煤气化， 技术条件优于其它 炉型， 因其使用煤种广， 无伴生焦油、酚水， 环保效果好， 运行费用低 。 2 间歇式 常压流化床水煤气炉技术简介 2.1 间歇式 常压流化床水煤气炉 特点： 2.1.1 使用煤种范围广，可适用于烟煤、褐煤以及贫煤，无烟煤。便于
5、就 地 取 材 ，充分利用当地的煤炭资源； 2.1.2 与固定床 煤气化工艺比较，由于气化温度较高，因而副产蒸汽量提高，不仅可满足生产的需要，而且可部分外供。 2.1.3 在生产过程中基本不产生焦油和 酚 类。净化简便，易于达到环保要求。 2.1.4工艺流程简单，投资省，操作方 便， 易于自动化。 2.1.5 可直接生产 CO 含量（体积分数）低于 20%的中热值煤气，满足民用煤气对 CO含量的要求。 2.2 工艺 流程 的 技术先进性 目前，常压流化床煤气炉已成功应用于城市煤气，并实现工业化 。常压流化床煤气炉也已应用在合成氨企业，从生产能力和经济运行 都是可行的。 常压流化床煤气炉与传统的
6、固定床煤气发生炉生产过程很相似，但由于炉内高 温 料层厚，制气工艺及设备相对简单。 常压 流化床水煤气炉出口温度在 800 以上，在炉内的上部有一个较大的自由空间，可使煤气中的焦油和酚类物质进行高温热解。因此常压流化床煤气炉无论何种煤，其粗煤气中均 不含焦油和酚类，表1 为煤气洗涤闭路循环水质化验结果。 表 1、 煤气洗涤闭路循环水质化验结果 序号 名称 数据 序号 名称 数据 1 COD 623.39 4 酸矸度 8.7 2 总 油 3.8 5 总 酚 0.64 3 悬浮物 22 6 总 氰 1.08 表 2、 流化床水煤气炉、固定床水煤气炉及 常压 流化床气化炉 技术性能比较 项目 固定床
7、水煤气 炉 流化床 水煤 气 炉 常压 流化床水煤气 炉 气化剂 空气 +水蒸汽 氧 +水蒸气 空气 +水蒸气 工作原理 自热间歇工作，一个工作循环由 6个阶段组成 自热连续工 作 自热间歇工作，一个工作循环由 2 个阶段组成 使用煤种 无烟煤、焦炭 褐煤、次烟煤、半焦 无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、焦炭 煤的粒度 /mm 25 50 0 6 0 13 炉子结构 结构复杂，有运动部件，维修量大 结构简单，无运动部件，维修量小 结构简单，无运动部件，维 修量小 操作运行 一个工作循环有 6个阶段，操作复杂，由于存在上、下吹气阶段，煤气和空气有混合可能 连续运行，易于自动化操作 一个循环有 2 个阶段
8、，易于自动化操作。由于吹风和气化是同向的，煤气和空气混合的可能性极小 生产能力/kg(m 2 m) -1 低，一般气化强度为300 高，一般气化强度为2000 中等，一般气化强度为500 800 煤气质量 按时间间隔操作，煤气成分易受工况变化影响 床层温度均匀，煤气成分稳定 按温度操作，床层温度均交，煤气成分稳定 煤气热值 /kJm -3 10080 10080 11340 CO 体积分数（ %） 30 35 30 35 20 蒸汽来源 要系统外供 自产蒸汽 自产蒸汽 稳定性 运转稳定可靠 运转稳定可靠 运转稳定可靠 环保 煤气中含有焦油和酚类，不易处理 煤气中不含焦油和酚类，只含灰尘，易于
9、处理 煤气中不含焦油和酚类，只含灰尘，易于处理 煤气成本 高 高 低 投资 低 高 低 由此可以看出采用间歇制气工艺的流化床水煤气炉的技术优势和 可用性远高于固定床水煤气炉。 2.3 炉体结构 间歇式常压流化床水煤气炉 由于采用间歇制气工艺， 同一炉体兼有两种功能，燃烧和制气。 而且 炉体形状 能最大限度 的使 燃烧阶段的产物（吹风气）和制气阶段的产物（水煤气）区分开来 。 2.4 气化炉组成 气化炉包括气化炉本体， 旋风分离器和返料器三部分组成。旋风分离器 分离效果在 80%以上， 返料器采用 U 型返料装置， 由于返料器的流化介质和 气化炉同步， 使空气和水蒸汽交替进行。 2.5 余热利用
10、 间歇式常压流化床水煤气炉 特点是炉出口温度高，这部分余热 利用不仅关系到气化炉的热效率 ， 而且后续设备也要求必须在炉出口设置余热锅炉， 以吸收吹风气和煤气的显热。 为了降低系统阻力，采用热管式余热锅炉 ， 蒸汽除供气化炉自用外还有富余 。 2.6 自动控制 由于气化炉的温度， 压力等决定生产过程的参数 控制调节通过DCS 来实现， 大大减少了劳动强度。 2.7 FM2.5 流化床气化炉的技术参数 2.7.1流化气化炉的几何尺寸 ： 公称直径： 2.5m 炉体外径： 3.924m 炉体总高约： 19.2m 炉体安装总高度：约 21m 2.7.2FM2.5流化床气化炉重量（煤仓及其储煤室不包括
11、） ： 本体总量： 168t 操作室： 175t 2.7.3原料煤 ： 耗煤量： 2.5 3.8t/h 原料煤要求：粒度 0 13mm（ 其中 1mm以 下 10%） 水分 10% 灰熔点 1250 热值 Q 6000Kcal/kg 煤 热稳定性：（ ST+6） 55% 机械强度：（ 25mm） 50% 2.7.4产 气 率： 水煤气 1.0 1.15NM3/kg 煤 半水煤气 1.8 2.2NM3/kg 煤 2.7.5煤气成分 ： A半水煤气成份： H2： 39 46% CO： 24 28% CO2： 10 13% N2： 20 22% CH4： 1.5% O2： 0.2% B水煤气成份：
12、H2： 50 55% CO： 18 28% CH4： 2 6% N2： 5 8% CO2： 10 14% O2： 0.4% 成份根据煤种不同和操作变化而变化。 2.7.6空气： 入炉空气压力： 30Kpa 入炉一次风空气流量： 18000NM3/h 二次风空气流量： 3600Nm3/h 散煤用空气流量： 200NM3/h 入炉前空气压力降应小于 1Kpa 2.7.7蒸汽： 入炉蒸汽压力： 0.12 0.15Mpa 入炉蒸汽流量： 4 6t/h 2.7.8煤气、烟气出口压力： 6Kpa， 出口温度： 1000 950 2.7.9灰 渣量： 300kg/T 煤 飞灰量： 280kg/T 煤 2.7
13、.10吹风气成份： CO2： 15 18.8% CO： 4.5% N2:78 79.8% O2:0.2左右 2.7.11吹风气量： 20000Nm3/h 3 工艺数据图表 3.1 FM2.5 流化床气化炉（ F101）简图（附后） 3.2 返料器（ M102）简图（附后） 3.3 高温旋风分离器（ S101）简图（附后） 3.4 旋风分离器（ A/B）（ S102）简图（附后） 3.5 洗汽塔（ T101） 简图（附 后） 3.6 第一余热回收器（ E101）（不包括锅筒部分） 外形尺寸： 3350 3100 3850mm 设备总重： 38T 操作室： 40T 工作压力： 0.4Mpa 供水量
14、： 2T 气体进口温度： 980 ，气体出口温度： 780 安装于气化炉与分离器之间，设备直接连结，不需加管段支撑 3.7 蒸汽过热器（ E102）（不包括锅筒部分） 外形尺寸： 45003150 ， H=1900 F=50m2 材质： 15CrMo/碳钢 3.8 第二余热回收器 （ E104） 外型尺寸：（ 610+1800） 6750mm 压力：管内 0.4Mpa 壳内 0.7Kpa F=493m2 材质： CS/SS 其 SS： 340kg 3.9 空气预热器（ E103） 1530 4050 F=120m2 管内 P=7Kpa 管间 P=7KPa 3.10 罗茨风机 L94WD P=29.4Kpa/3000mmH2O Q Q=357m3/min 附：（ 1）电机 JS128-8，功率 N=245KW （ 2）西门子变频器， 6E9535-1EM40 250KW 3.11 螺旋加煤机 W103 加煤量： 3000kg/h 加煤调节范围： 2000-6000kg./h 设备重量： 1200kg 配置调速电机功率： 5KW 水套冷却 4 间歇式常压流化床水煤气炉自动控制系统 控制是为生产服务， 必须满足气化工艺要求 。
