煤气站技术.docx
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煤气站技术
Φ3.4m双段式热脱焦煤气站工艺方案
1.概述
1.1项目名称、建设单位、建设地址、制造厂家
项目名称：
φ3.4双段式煤气发生炉热脱焦煤气站
建设单位：
建设地址：
编制单位：
根据贵公司要求一套套Φ3.4两段热脱焦煤气站
1.3设计标准
1.3.1《建设项目环境保护管理条例》。
1.3.2《发生炉煤气站设计规范》GB50195-94。
1.3.3《工业企业煤气安全规程》GB6222-86。
1.3.4《中华人民共和国大气污染防治法》2004.4.29
1.3.5《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996
1.3.6《工业生产窑炉大气污染物排放标准》GB90785-1996
1.4设计原则
1.4.1严格按照煤气站设计规范，尤其是对易燃易爆区域划分及设备选型标准要求组织设计。
1.4.2选用技术含量高、技术成熟、可靠设备及工艺，确保操作方便，建设周期短，投产后并能长时间安全稳定运行。
1.4.3结合当地自然条件，认真贯彻“五化”（工厂布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、设备技术国产化）的设计原则。
2.工艺技术方案
2.1工艺方案设计基础资料
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要求，适合的煤种有不粘结或弱粘结性烟煤、无烟煤或焦碳。
2.1.1煤气炉用煤质量指标
粒度20～40；25～50；30～60mm
最大粒度与最小粒度之比≤2
块煤限下率（%）≤10
含矸率（%）≤2
干基挥发分Vd（%）≥20
干基灰分Ad（%）≤18
干基全硫分Std（%）≤2
灰熔融性软化温度ST（℃）＞1250
热稳定性TS+6（%）＞60
抗碎强度（＞25mm）（%）＞60
胶质层厚度＜12mm
罗加指数R.I≤20
自由膨胀系数F.S.I≤2
2.1.2煤气发生炉主要气化指标
（1）炉膛直径：
φ3400mm
（2）炉膛横断面积：
9.08m2
（3）水夹套受热面积：
32m2
（4）夹套内蒸汽压力：
201Kpa
（5）最大风压：
7000Pa
（6）煤气出口压力：
上段0.98KPa；下段1.47KPa
（7）煤气出口温度：
上段100～150℃；下段550～600℃
（8）燃料：
弱粘结性烟煤
（9）入炉煤粒度：
15～25，25～50，30~60mm
（10）燃料耗量：
2500~3200kg/h
（11）煤气产量：
8000～10000Nm3/h
（12）煤气热值：
≥1500Kcal/Nm3
2.2设计规模
根据用户对煤气质量及煤气总量的要求，本方案为煤气站工程规模为四台φ3.4两段式煤气发生炉热脱焦煤气站。
2.3工艺流程设计
2.3.1工程范围
本工程设计包括上煤，煤气发生炉，煤气净化，焦油、软化水输配系统，炉底鼓风，站内管路，低压配电、自控仪表以及相应的辅助设施。
2.3.2煤贮存、提升系统
合格粒煤→手推车→吊煤斗（电动葫芦）→煤仓→加煤装置→煤气炉
2.3.3煤气生产工艺流程
2.3.3.1工艺流程简图如下：
2.3.3.2工艺流程简述
二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）。
经过干式止回阀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。
因为干馏气具有较高热值，因而，属于混合气的顶煤气热值一般可达到1650～1750Kcal/Nm3，干馏产生的酚在净化冷却设备内逐渐被煤气中凝结的水溶解而形成酚水，酚类物属杂酚，以对苯二甲酚居多，酚水的浓度一般不超过5%，属有害有毒物质，需处理。
（2）顶煤气净化冷却处理过程
顶煤气净化处理过程为经Ⅰ级电捕焦油器，其工作温度为100～130℃之间，脱除重质焦油（一般热值可达9000Kcal/kg以上，其产量因煤种不同而不定，一般为原煤总量的2～3.5%，是优质化工原料或燃料。
）,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，形成半焦进入气化段。
半焦的挥发份一般为3～5%。
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，二段式气化炉气化火层的温度一般为1000～1300℃之间。
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=CO-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1200～1300kcal/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旋风除尘器：
煤气进入旋风除尘器，在离心力和重力的作用下尘粒甩向器壁，接触器壁后便失去惯性力，沿壁而下落进入排灰管排出。
除尘后的温度大约在350～450℃，与顶部煤气混合进入总管,后经过煤气管道进入窑炉供用户使用。
2.3.4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）采用旋风除尘和电捕器除焦，不会产生洗涤污水。
2.3.5主要节能措施
（1）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。
（2）采用高效保温材料，减少热量损失，提高热利用率。
（3）电气设计选用了节能型变压器，电机采用Y型系列。
2.4主要设备选型
2.4.1两段式煤气发生炉（见附图）
φ3.4m两段煤气发生炉主要技术特性及基本参数
序号
名称
单位
参数
备注
1
炉膛内径
mm
3400
2
炉膛断面积
m2
9.08
3
水套受热面积
m2
30
4
适用煤种
不粘结或弱粘结性烟煤、无烟煤或焦碳
5
燃料粒度
20～40；25～50；30～60
6
耗煤量
Kg/h
2300-2800
7
气化剂
空气+水蒸汽
8
空气消耗量
m3/kg煤
2.0～2.5
9
蒸气消耗量
kg/kg煤
0.3～0.5
10
煤气产量
Nm3/h
7000～9000
11
煤气热值
混合
kJ/Nm3
6060～6270
上段
kJ/Nm3
7110～7350
下段
kJ/Nm3
5225～5434
12
煤气出口压力
上段
kPa
～0.98
下段
kPa
～1.47
13
煤气出口温度
上段
℃
100～150
下段
℃
550～600
14
最大炉底鼓风压力
kPa
7.0
15
饱合空气温度
℃
50～65
16
探火孔气封压力
MPa
0.2
17
水套蒸汽产量
Kg/h
～600
18
水套蒸汽压力
MPa
0.2
我公司全套引进英国二段式气化炉技术，成功运行多年来，已经做了很大地完善与改进，与其他炉型相比，具有以下特点：
（1）加煤机为液压双滚筒双路加煤装置，滚筒与壳体之间采用干油泵注入黄油密封，密封效果好，从而避免了由煤气泄漏而导致的不安全及浪费现象。
双路交替加煤，使加煤装置更加可靠，避免了因一路加煤装置发生故障，而导致停炉、停产等现象出现。
（2）煤气炉采用耐热不锈钢中心管导流下段煤气，结构简单，耐高温，不挂渣，使用寿命长，维修更换方便。
（3）煤气炉体水套采用全水套结构，自产饱和蒸汽，可完全满足煤气炉自身的用气要求，不需外来蒸汽，使生产成本降低。
（4）煤气炉采用湿式锥形灰盘，液压两侧出灰装置。
偏心炉篦排灰具有很强的破渣作用，避免了因破渣出灰不好而引起的煤气炉的不正常现象。
（5）煤气炉炉篦采用耐热、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，产量提高，操作运行更加稳定。
（6）使用棘轮驱动灰盘，使灰盘的传动更加平稳、可靠。
2.4.2电捕焦油器
主要功能是除去上段煤气中的重质焦油、轻油及灰尘。
本设计单台煤气炉对应配有一台C-45电捕焦油器。
其主要技术指标见下表。
C-61管电捕焦油器技术指标
序号
名称
单位
指标
备注
1
设备外壳直径
mm
φ2600
2
设备总高度
mm
9600
3
处理煤气量
Nm3/h
5000
4
净化效率
％
≥95
5
煤气工作温度
℃
80～120
6
沉淀极数量
根
61
7
沉淀极内径
mm
φ250
8
有效截面积
m2
2.25
9
工作电压
kV
40～60
10
高压电源
72kV/100mA
2.4.3旋风除尘器
其主要功能是对下段煤气进行除尘。
该旋风除尘器采用内保温结构，排灰采用双阀闭合的方式，可防止空气混入造成煤气爆燃隐患。
本设计单台煤气炉对应配旋风除尘器一台。
其主要技术指标如下表：
旋风除尘器主要技术指标
序号
名称
单位
指标
备注
1
设备外壳直径
mm
φ2000
2
设备总高度
mm
5300
3
处理煤气量
Nm3/h
7000～10000
4
除尘效率
％
～70
5
煤气工作温度
℃
350～550
2.4.4空气鼓风机系统
根据煤气产量,鼓风机的选型为9-266.3A45kw，两台，开一备一。
2.5煤气站内管路
煤气站设空气管路、煤气管路、蒸汽管路、软化水管路、自来水管路、焦油管路等。
为避免输送过程中热损失及冬季防冻，对水、汽管路应采取保温措施。
为避免管路腐蚀，管路采取防腐措施。
2.6土建工程（用户自理）
2.7站内平面布置依据
本装置生产介质为易燃、易爆物质，生产的火灾危险性分类为乙类，装置总平面布置严格遵照《发生炉煤气站设计规范》、《工业企业总平面设计规范》和《建筑设计防火规范》等有关规定，注意各建、构筑物之间的防火间距和消防车道的畅通。
并根据当地气象条件，对装置进行合理布置。
在满足生产工艺要求的条件下，节约用地。
煤气站主厂房内布置4台φ3400煤气炉。
厂房为四层框架式钢结构，一层为出灰层，敞开式，；二、三层为操作层；四层为配煤层，；二、三、四层均为半封闭式。
辅助厂房包括空气鼓风机房、水泵房及变配电室。
所有机械间为单层工业厂房。
在空气鼓风机房设有通风排气装置。
详细结构用户选择。
2.8电控仪表技术方案
2.8.1站区内危险等级区域划分
按照现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的有关规定，主厂房的贮煤层、煤气加压机间、净化设备区等属于含有氢气、一氧化碳、碳氢化合物等可燃性混合物的危险场所，划分为2区，此外的其它区域为非防爆危险场所。
2.8.2仪表类型的确定
现场变送器采用电子式智能型仪表。
控制阀采用电动执行机构。
所有进出控制室的信号都是电信号。
除温度检测元件和特殊测量仪表外，标准的电信号为4～20mADC或1～5VDC。
现场安装的仪表根据爆炸危险等级划分加以适当保护措施。
2.8.3主要关键仪表的选择
2.8.3.1现场仪表
（1）压力仪表
压力变送器、差压变送器均选用隔爆型电子式变送器。
（2）物位仪表
液位测量一般选用远传差压变送器。
2.8.3.2信号报警
本方案工艺参数越限报警由参数设定位限来实现。
所有的报警信息（过程报警、系统报警）可在仪表台上实现声光报警。
2.9煤气站用电
本煤气站装机容量一览表（单台炉）
序号
名称
数量
装机容量
常开最大功率
备注
1
软化水泵5.5KW
2台
11
5.5
开1备1
2
鼓风机45KW
2台
90
45
开1备1
3
电动葫芦4KW
2台
8
4
开1备1
4
液压泵站11KW
1台
22
11
5
C-61电捕焦油器
1台
10
10
6
仪表电源
1项
1
1
7
站内照明
1项
1
1
合计
143KW
77.5KW
2.10安全、环保及消防措施
2.10.1安全
2.10.1.1煤气管道及设备均考虑了防雷及防静电接地设施。
2.10.1.2需进行检修维护的设备均设有梯、平台及安全栏杆。
2.10.1.3煤气站整个系统在不同部位设有安全泄压水封。
2.10.1.4检修时有专门的蒸汽吹扫和安全放散系统。
2.10.1.5建立严格的管理制度和完善的操作规程。
2.10.1.6煤气发生站区域设有围墙及门卫，严格管理。
2.10.2环保
2.10.2.1噪音的防治
鼓风机设有变频及防噪措施。
噪声可降低到80分贝以下。
2.10.2.2焦油的处理
焦油由电捕焦油器捕捉后收集在焦油池内。
可以作为燃料使用，也可作为化工原料外销。
2.10.3消防要求
煤气站为易燃易爆场所，为保证安全生产，设计、施工、验收时遵循以下要求：
2.10.3.1煤气站主厂房、煤气净化区为乙类爆炸危险场所，建筑物耐火等级不低于二级。
2.10.3.2煤气站内设有消防车道及消火栓，各层配备灭火设备。
2.10.3.3煤气站订立严格的防火、防爆规章制度，加强煤气站区的管理，并由专人负责。
2.10.3.4煤气站防雷装置完善，所有设备在防雷保护区内。
动力及照明配电符合防爆要求（详见自控仪表及低压配电系统控制要求）。
2.10.3.5所有设备和管路接地良好，接地电阻≤4Ω。
2.10.3.6空气鼓风管路上设逆止阀，防止煤气倒流入空气管路，形成爆炸性气体。
空气总管末端设防爆膜片。
2.10.3.7电捕焦（轻）油器设有防爆膜片，以利泄压。
2.10.3.8正常生产中，加强煤气中氧化层的分析化验，严禁煤气中氧含量超标（体积比＞0.8%）的情况下使用电捕焦（轻）油器投入运行。
2.10.3.9煤场注意通风降温，特别是夏季防止煤碳自燃。
2.10.3.10煤场筛分装置等设有除设施，防止粉尘积存和飞扬，防止煤尘爆炸。
2.10.4灰渣的处理
灰渣可作为铺路或制砖原料外销。
3.煤气净化后的主要指标
3.1煤气成份：
（以神木煤为例）
CO24～30%
CO24～6%
H213～15%
CH41.8～2.4%
O2＜0.6%
N247～51%
3.2煤气杂质含量
焦油、灰尘总含量<100mg/Ｎｍ3
3.3煤气热值6060～6270KJ/Nm3
4.劳动定员
煤气站、每班劳动定员4人
煤气站劳动定员表
序号
岗位
一班
二班
三班
合计
1
司炉工
1
1
1
3
2
风机、水泵房、配电室
1
1
1
3
3
运煤出渣
1
1
1
3
4
站长
1
合计
10
5.技术培训、售后服务、施工组织及质量安全保证
5.1技术培训
5.1.1理论培训
卖方派经验丰富的煤气专业工程师对买方煤气站操作人员免费培训，培训内容包括煤气站主要设备的结构、操作及维护要点、煤气化原理、电气仪表控制、安全防护等，时间至厂家操作人员熟练掌握为止。
5.1.2实践培训
卖方负责为买方就近联系与买方所购煤气发生站设备相近的培训基地，对买方煤气站操作人员进行实际操作的培训，培训周期十天，培训费由卖方负责，买方接受培训人员的生活费及差旅费由买方自理。
5.2售后服务承诺
5.2.1卖方保证合同货物的材料、工艺、性能等方面与合同规定的各项指标一致，并保证货物在安装调试后正常使用。
5.2.2卖方在买方验收合格后，质量“三包”一年（易损件除外）。
5.2.3在质量“三包”期内，如设备出现故障，卖方在接到通知后，卖方工程师36小时到达现场进行服务。
5.2.4卖方保证对货物进行终身服务。
5.3施工组织设计方案
5.3.1工程概况：
本工程为为公司煤气站工程系统，包括拟建Φ3.6m两段式热脱焦煤气发生站、净化设备的设计、制作及安装调试。
5.3.2施工位置：
煤气站在厂区进行新建，实现一开不备。
5.3.3施工要求：
全部设备及仪表的制造、采购、装车、安装、调试，并达到设计要求。
5.3.4工程进度：
合同生效后，全面组织设备的生产制造，设备制作周期45天，需方将煤气站内的基础基建具备施工条件后全部设备安装周期75天，冷态及热态调试15天。
（由于买方现场条件及天气因素工期顺延）
5.3.5施工平面图（见平面布置图）
5.4工程质量、安全保证措施
5.4.1工程质量保证措施：
5.4.4.1厂内制作件及外购件的质量保证：
（1）厂内制作件在制作过程中由生产班长、设计人员、项目组厂内质量负责人员协同监督、阶段检查，制作完毕后，由公司检查员进行全面试验检查，产品合格，发证出厂。
坚决杜绝无证设备进入施工现场。
（2）外购件优先选用有严格质量保证体系厂家的产品，入厂外购件必须证件齐全。
采购人员必须认真对项目组负责，项目组有关质量负责人员，有权对所购外购件的质量、性能提出质疑或要求更换。
5.4.2现场非标制作件及安装质量的保证
5.4.2.1现场材料控制
对于现场购买的应用材料、焊条等，必须有出厂合格证及材质检验单，保证整体材料材质质量。
5.4.2.2现场非标制作件及安装质量由现场质量负责人及安装队队长全面负责，定期严格按国家有关规范进行严格监督和检查。
最终进行严格的系统试验，保证整个工程的安装质量。
5.4.3安全保证措施
整个工程设专职安全检查员一人，该工程任用的安全检查员有较丰富的煤气专业施工经验、较强的安全意识和责任心。
施工场地配备适当数量的消防灭火器，安全检查员负责灭火器的布置分配和检查工作。
5.4.5热态运行及送气的安全保证
在对整套系统进行试压检漏，冷调完毕，确认就系统本身而言无安全隐患后，方可进入热态运行阶段。
热态调试送气过程，严格按操作规程及安全规范进行，整个过程在安全检查员的监督下进行。
6电器仪表控制方案
煤气站内的供电：
全站供给电源统一为380/220V，控制柜位于煤气站主厂房控制室。
负责乙方的低压控制柜、电缆和电器的安装、调试及一年的售后服务（其中不包括照明、消防及接地部分）。
整个系统自动控制由PLC及其扩展模块来完成，人机界面可以方便的随时修改各项设置，克服了以往PLC程序只能用编程器或笔记本电脑修改的缺陷。
系统模拟板直观形象的显示系统电器运行状态。
自动控制项目如下：
鼓风机控制说明
鼓风机（37KW）采用变频控制方式，主给定信号根据煤气低压总管压力变送器传来的4~20mA标准信号，通过与仪表柜上煤气低压总管压力二次仪表设定的目标值相比较,PID调节输出4~20mA标准信号至变频器（4~20mA标准信号在变频器内部为串联相接），从而控制变频器的转速，实现自动跟踪控制；也可通过二次仪表ENT健转入手动健手动调节变频器频率，进行压力控制，手动/自动控制通过ENT健可以实现无扰动切换。
压力的联锁说明
在调试和点火初期阶段，不使用压力联锁；当煤气站压力联锁投入时，当低压总管压力低到第一报警点时，声光报警器报警，提醒工人注意，进行相应操作；当低压总管压力低到第二报警点时，加压机停机。
联锁解除，加压机不受压力联锁控制。
。
液压加煤出灰控制说明
1,液压加煤
液压加煤为PLC控制,每台煤气炉均为12检测点,（光电控制检测）。
1）自动加煤：
当上段煤气温度达到设定值时（温度设定值可调）,给PLC一个加煤指令,PLC根据程序自动完成一次加煤过程.
2）半自动加煤：
由人工给出加煤信号，PLC根据程序自动完成一次加煤过程.
3）,手动：
加煤手动于现场控制箱操作,实现加煤过程。
自动状态下,加煤均为位置联锁程序,即下煤仓关闭不到位时,上煤仓不能打开,反之亦然。
使用位置开关对加煤动作进行控制，主要作用在于1.保证两个煤仓不能同时打开，杜绝煤气从加煤仓处泄漏而造成人员伤害2.减少由于煤气从加煤仓处泄漏而造成煤气低压总管压力过低。
（煤气低压总管压力过低在压力联锁投入状态下容易造成加压机停车。
）
2,液压出灰
液压出灰为PLC控制。
1）液压出灰自动
根据工艺要求,每经过一段时间（时间可以设定）,出灰系统自动开始出灰。
出灰持续次数可根据工艺任意设置，如此周而复始达到“勤出灰、少出灰”的控制要求。
2）半自动出灰
由人工给PLC一个信号，PLC自动完成出灰的动作，出灰持续次数可根据工艺任意设置。
3）,液压出灰手动
手动出灰于现场控制箱操作,实现出灰过程。
一般在调试出灰设备时使用手动状态。
饱和蒸汽温度自动调节
将需要控制的温度数值在仪表目标控制项中设定好，传感器现场检测的数据回馈到微电脑程序控制仪。
控制仪将之与设定值比较后自动进行PID调节，控制阀门的开闭度由电动执行器完成。
仪表部分采智能数显仪。
如需手动调节，可通过仪表ENT健转入，《》健调节阀门的开闭度。
汽包液位报警
当汽包液位高于上限或低于下限时，控制盘发出声光信号提醒操作人员。
智能仪表部分
主要检测点：
被测量设备
测量项目
被测介质
仪表安装位置
仪表性质
单位
测量范围
备注
煤
气
发
生
炉
上段煤气出口温度
煤气
中央控制盘就地
指示
℃
0-400
上段煤气出口压力
煤气
中央控制盘、
指示
Pa
0-5000
就地
下段煤气出口温度
煤气
中央控制盘、
指示
℃
0-1000
下段煤气出口压力
煤气
中央控制盘、
指示
Pa
0-5000
就地
饱和空气压力
饱和空气
中央控制盘、
指示
Pa
0-10000
饱和空气温度
饱和空气
中央控制盘、
控制、指示
℃
0-150
空气总管压力
空气
就地
指示
Pa
0-12000
炉体温度
煤气
中央控制盘
指示
℃
0-1000
6点巡检
电捕焦
绝缘子箱温度
空气
中央控制盘
指示
℃
0-200
1点显示
常压汽包
汽包液位控制
水
中央控制盘、就地
控制、指示
mm
0-600
低压汽包
汽包液位控制
水
中央控制盘、就地
控制、指示
mm
0-600
1,鼓风机总管压力,炉底鼓风压力,下段煤
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