造气生产工艺

合成氨造气生产基础知识

三化第一造气车间王太平2012.5.181三化合成氨生产工培训资料一、合成氨概况：1904年~1908年哈柏氏研究了氨的平衡反应，并得出反应平衡关系，同时由波士协助解决了机械问题开始了工业合成氨的生产，1913年4月在德国奥堡建立了世界第一个合成氨厂。合成氨是在高温高压下将空气中的氮和用不同方法得来的氢化合制成氨。1、氨的合成反应3H2+N2=2NH3+Q2、碳铵反应NH3+H2O+CO2=NH4HCO3+Q3、尿素反应2NH3+CO2=CO(NH2)2+H2O+Q4、甲醇反应2H2+CO=CH3OH+Q3H2+CO2=CH3OH+H2O+Q氨的主要性质：在常温常压下有刺激性臭味的无色气体、有毒、比重0.596.易溶于水并放出热量，燃烧呈黄色火焰。4NH3+3O2=2N2+6H2O在有水存在时，氨对铜及铜合金有较强的化学腐蚀作用。（氨用阀门、仪表不用含铜的）2三化合成氨生产工培训资料二、合成氨原料气的生产----半水煤气的制造：所谓造气就是用气化剂对固体或其他原料进行热加工的过程，其生成物为可燃性气体（煤气）。固体燃料为各种煤和焦炭；气化剂有空气、富氧空气、氧和水蒸汽、CO2。进行气化的设备称为煤气发生炉。固体燃料气化生成的煤气可分为：1、空气煤气：以空气为气化剂制的煤气。2、混合煤气：以空气和适量水蒸汽混合为气化剂制的煤气。3、水煤气：以水蒸汽为气化剂制的煤气。4、半水煤气：是以空气（或富氧空气）和适量的水蒸汽为气化剂制取的符合（H2+CO）/N2＝3.1～3.2的煤气。（混合煤气的特例）造气生产路线按原料不同可分为：1、气体——以天然气为造气原料。2、液体——以重油为造气原料。3、固体——以块煤（焦炭）或以粉煤为原料制成的型煤。我厂使用的是固体燃料制气。可用于气化的固体燃料有：1、无烟煤2、粘结性烟煤与不粘结性烟煤（包括贫煤、炼焦煤、气煤、气焰煤、肥煤、焰煤）3、褐煤4、木质褐煤5、泥煤6、由粘结性烟煤或不同结焦性能的混合煤制得的焦炭和半焦，以及从褐煤制得的半焦7、由粉煤制成的型煤8、碳化煤球等我厂根据目前的现状主要以使用型煤为主，无烟块煤与焦丁为辅。造气车间的任务就是生产合格的（氢氮比符合合成氨要求的）半水煤气。3三化合成氨生产工培训资料煤的化学性质：1、水份固体燃料的水份以三种形式存在即吸附水、游离水和化合水。煤里的水份含量多少与煤化（即煤腐殖化）程度有关，煤化程度越低则煤里的水份就越高，煤的质地就越致密，这种水份称之为物理吸附水或固有水份；煤的外在水份（附着水份）是指地下水和雨水附着在煤上的水份。煤的外在水份和分析取样水份之和称为煤的全水份。煤的化合水份（结合水份）在煤中是以结晶水形式存在的，与煤化程度无关，即使加热到100℃化合水也不会析出。2、挥发份在一定温度下干馏（隔绝空气）析出的气体（碳氢化合物），在气化过程中能分解变成氢气、甲烷以及焦油蒸汽等。它与煤化程度有关煤化程度越低挥发份越高，含量少的1~3%，多的达50%以上，一般来讲挥发份高的煤粘结性较强，挥发份低的煤粘结性较差，挥发份较高的燃料其机械强度、热稳定性一般都比较差。3、灰份固体燃料完全燃烧后所剩余的残留物，灰份主要的组分为二氧化硅、三氧化二铝、四氧化三铁、氧化钙、氧化镁等物质，这些物质的含量对灰熔点有决定性影响。固定层煤气炉一般要求燃料的灰份含量不超过30%，灰份含量过高，相对地减少了有效碳使煤的发热值降低，而且在燃烧或气化过程中会妨碍气化剂与碳的接触，影响气化剂的扩散，同时降低了燃料的化学活性，灰份含量过高时不仅使气化条件复杂化，还加重了排灰机械的负荷，使设备磨损加剧。4三化合成氨生产工培训资料4、硫份煤中的硫份在气化过程中转化为含硫气体，不仅腐蚀设备管道，而且使催化剂中毒。5、固定碳固体燃料中除去灰份、挥发份、水份和硫份以外，其余可燃性物质称为固定碳，它是固体燃料中的有效物质。6、矿物质煤中除了在工业分析和元素分析中的成分外，还有微量的矿物质成分，这些矿物质在氧化区内完成高温转化，变成由SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O等。有些物质对于气化反应都是有害物质，含量越少越好。煤经过气化后重量减轻为原来的1/4左右，若是排出的炉渣中只有灰无渣，则表明气化炉失常。7、化学活性煤的化学活性也称为反应能力，是指煤与气化剂中氧、蒸汽或二氧化碳等相互作用的反应（还原气化剂的能力，气化剂被还原的数量愈多表示其化学活性愈好，通常是以CO2在一定温度和一定时间下通过一定厚度的煤层后转化为CO的百分率来表示）。煤的化学活性是随着比重和粘结性的增大而提高；随着气孔率和表面积的增大而提高；随着焦化程度的降低而提高；煤化程度越低活性越高；气化温度越高（T3以下）活性也越高。在气化炉内，煤的化学活性的增高不仅表现在CO2和蒸汽的还原系数的升高，而且表现在碳消耗量的增加，也就是煤气的产量与质量均会得到提高，随着碳的燃烧，最初燃料的化学活性不断提高达到最大值而迅速下降，这是因为反应物表面灰化而使气化剂不易与燃料中的碳接触的原因。此外还有燃料的成渣性能、发热量等。5三化合成氨生产工培训资料⑷煤的物理性质1、热稳定性又叫抗热强度，可以理解为固体燃料在落入高温区时保持其块度的性质，该性质除了与煤形成年代有关外，主要与煤化程度有关。2、机械强度指煤破碎的难易程度，一般来说，煤的机械强度与煤的形成年代有关，年代愈久，强度愈大。机械强度差的煤其热稳定性必然也差。3、灰熔点在气化炉内煤中所含的灰份达到一定的温度时就会出现变形、软化和熔融状态(t)，当固体灰份变为液态时达到的温度就叫灰熔点。煤的灰熔点是影响炉内工况好坏和温度高低的主要因素之一。灰熔点低，气化层温度不能太高，否则会造成炉内结大块，使炉床阻力不均，严重时会造成气化炉不能正常生产下去，因此煤的灰熔点越高越有利于提高气化效率，有利于高产低耗。6三化合成氨生产工培训资料4、粘结性有些煤（烟煤）在加热到一定温度时，炭质受热分解而成塑性状态，继而出现软化、熔融现象，产生热分解后的液态产物，在炭粒之间的接触和膨胀压力的作用下，使炭粉相互粘结在一起而变成多孔性硬块，即所谓焦炭，这种煤称为粘结性煤。无烟煤不发生或稍微发生熔融粘结现象，而在放出挥发份后其本身成为粉末状的残渣，这种煤称为不粘结性煤。此外还有燃料粒度、（真假）比重、气孔率等。⑸无烟煤的特性：组织密实、比重大、无粘结性、含水少、挥发份低、含碳量高、化学活性低、机械强度和热稳定性比焦炭差。7型煤制作(一)主要反应机理：R--C00H+NaOH→C00Na+H2O,反应釜温度：95℃粘合剂：腐植酸钠含量≥12％PH＝12～13.5粘度：＞25s（60℃）密度：1.008～1.102g/ml（二）制作步骤：1、粘结剂制作2、粉煤---添加粘合剂---沤制---压球---烘干8三化合成氨生产工培训资料三、煤气炉制气工艺的理论基础：1、煤气制造的方法很多，典型的有：固定层间歇气化法（分为常压和加压两种）（加压连续气化的代表工艺是鲁奇炉）、固定层富氧连续气化法、沸腾层（流化床）气化法（如恩德炉和灰熔聚工艺）、气流层气化法（壳牌粉煤加压气化，德士古水煤浆加压气化）等。我厂目前采用前二种方法。2、固定层间歇气化法：用水蒸汽和空气为气化剂，交替地通过固定的燃料层，使燃料气化，制得半水煤气。通入空气的目的是让空气中的氧与燃料中的碳燃烧，以便提高燃料层的温度，为蒸汽与碳的吸热反应提供热量，并为合成氨提供氮气（吹风和吹净过程）。然后向燃料层通入蒸汽（或者配入一定的加氮空气）与碳反应，生成的水煤气和回收的吹风气混合得到半水煤气。3、固定层富氧连续气化法：以富氧空气（或者氧气）与蒸汽的混合气为气化剂，连续通过固定的燃料层进行气化。9三化合成氨生产工培训资料四、固体燃料在煤气炉内的分区情况：固定层煤气炉制气过程燃料层内的分区：由于在气化过程中，炉内固体燃料层的各区域发生着不同的物理或化学变化，据此，将燃料层从上而下分为五个区域：a、干燥层燃料层的最上部，刚投入的燃料受到下层温度较高的燃料层的热辐射，以及由下而上通过的热气体的热交换作用，区域温度达到200℃左右，使新加入的燃料中水分（主要是游离水、吸附水）被蒸发干燥，因此这一区域叫干燥区。该区厚度为150～250毫米。（实际厚度随燃料层的高度不同而异）。b、干馏层由干燥区往下的燃料层的温度比较高（300～700℃），水分较少，使燃料发生热分解，挥发性物质如甲烷、硫化氢、乙烯、氮氢、化合水等。因为这个作用与煤的干馏相似，故称为干馏区。这个区域几乎不发生气化反应。该区厚度为300～450毫米。10三化合成氨生生产工培训资资料c、气化层由由干馏区区往下，燃料料层的温度很很高（﹥700℃），可可达1150～1250℃，是发生生气化反应的的主要区域，，经干馏焦碳碳化的燃料与与气化剂进行行氧化反应和和还原反应，，故该区域又又统称为气化化区。气化区区又分为氧化化区（又称燃燃烧区）与还还原区：氧化区：碳与与氧化剂（空空气或富氧空空气）中的氧氧反应，氧化化成CO2及及CO。在氧氧化区内进行行的反应，均均为放热反应应，因此，氧氧化区比较薄薄（大约为200～300毫米）。。还原区：二氧氧化碳被还原原为一氧化碳碳，或水蒸汽汽分解成氢。。在还原区所所进行的反应应，大部分是是吸热反应，，反应所需要要的热量是氧氧化层供给的的。还原反应应比氧化反应应速度慢，还还原区比氧化化区厚的多，，大约为450～650毫米。d、灰渣层由由于固体体燃料中含有有20%左右右的灰分。固固体燃料气化化后遗留下来来的残留物形形成了灰渣区区，灰渣区厚厚度为150～250毫毫米。在灰渣渣区不发生任任何化学反应应，该区温度度﹤700℃℃，预热从下下而上的气化化剂后被冷却却，起到均布布气化剂、保保护炉蓖和灰灰盘的作用。。另外，干燥区区的上部是自自由空间，起起到聚集上行行煤气和均匀匀分布下吹蒸蒸汽的作用。。必须说明，炉炉内燃料层几几个区域的厚厚度并非一成成不变。因为为炉体高度不不同或随燃料料的种类、性性质的不同及及所采用的制制气方法，使使用气化剂和和气化条件的的不同而不一一样。而且各各区间也没有有明显的分界界，往往是相相互交错的。。11三化合成氨生生产工培训资资料五、固定层间间歇气化法一一个制气循环环分为五个阶阶段的目的及及工艺流程：：三化公司第一一造气车间煤煤气炉间歇法法制气工作循循环目前采用用120秒，，一个制气工工作循环分为为五个阶段，，各个阶段的的流程和作用用如下。12三化合成氨生生产工培训资资料吹风阶段流流程：空气气—煤气炉底底部—燃料层层—炉顶—上上旋风除尘器器—废热锅炉炉—烟囱放空空或送吹风气气系统回收空气从炉底中中心管送入煤煤气炉，经过过炉篦均匀分分布通过灰渣渣层预热后，，进入气化层层，空气中的的氧和赤热的的燃料发生燃燃烧（氧化））反应，放出出大量的反应应热，贮存在在燃料层中，，为制气阶段段碳与水蒸汽汽进行气化（（吸热）反应应提供热量。。13三化合合成氨氨生产产工培培训资资料上吹制制气阶阶段流流程：：水蒸蒸汽和和加氮氮空气气—煤煤气炉炉底部部—燃燃料层层—炉炉顶——上旋旋风除除尘器器—废废热锅锅炉——洗气气箱——洗气气塔——煤气气总管管—气气柜吹风阶阶段后后，燃燃料层层中的的气化化区具具有很很高的的温度度（700～1250℃℃）和和足够够多的的热量量。水水蒸汽汽和适适量的的空气气（加加入量量以满满足氢氢氮比比要求求为主主）从从炉底底中心心管通通过炉炉篦及及灰渣渣层均均匀地地进入入气化化区，，与赤赤热的的燃料料发生生气化化反应应，生生成混混合煤煤气。。经过过自由由空间间汇聚聚后进进入上上气道道送出出，加加氮空空气也也有减减缓气气化区区温度度下降降程度度的作作用。。14三化合合成氨氨生产产工培培训资资料下吹制制气阶阶段流流程：：蒸汽汽（不不加空空气））--炉顶顶—燃燃料层层—炉炉底——废热热锅炉炉—洗洗气箱箱—洗洗气塔塔—煤煤气总总管——气柜柜因为上上吹制制气阶阶段，，上吹吹蒸汽汽入炉炉后先先在气气化区区下部部与赤赤热燃燃料进进行吸吸热的的气化化反应应，使使气化化区底底部的的燃料料温度度下降降，而而气化化区上上方的的干馏馏区，，下部部的燃燃料不不断地地被高高温煤煤气加加热成成赤热热状态态，使使气化化层（（又称称为火火层））发生生上移移，煤煤气炉炉上部部温度度升高高，上上吹煤煤气及及其带带出物物带走走的显显热损损失增增加。。为了了避免免火层层上移移现象象的发发生，，在上上吹制制气阶阶段之之后，，必须须改变变气流流方向向，将将蒸汽汽（不不加空空气））自炉炉顶送送入，，生成成的水水煤气气由炉炉底引引出，，这一一过程程称为为下吹吹制气气阶段段。这这个阶阶段既既生产产出水水煤气气，还还使火火层（（即气气化层层）的的温度度和位位置稳稳定在在一定定的范范围内内，使使燃料料充分分气化化，炉炉上的的热量量得到到回收收。15三化合合成氨氨生产产工培培训资资料二次上上吹制制气阶阶段流流程与与一次次上吹吹相同同下吹制制气以以后，，炉内内气化化层温温度大大幅度度下降降，需需要再再送入入空气气提高高炉温温（即即火层层温度度）。。但下下吹制制气刚刚结束束时，，炉下下部及及燃料料层内内残留留着煤煤气，，如果果立即即送风风，空空气和和水煤煤气在在炉底底部混混合，，遇到到火源源就会会发生生爆炸炸。因因此，，在下下吹制制气阶阶段后后，蒸蒸汽和和加氮氮空气气再次次改变变方向向，自自下而而上通通过燃燃料层层，进进行第第二次次上吹吹，上上吹的的气化化剂将将炉底底部残残留的的煤气气排净净并带带入炉炉内，，为送送入空空气创创造安安全条条件，，二次次上吹吹阶段段主要要是防防止发发生爆爆炸，，但也也能生生产混混合煤煤气。。16三化合合成氨氨生产产工培培训资资料空气吹吹净阶阶段流流程：：空气气—煤煤气炉炉底部部—燃燃料层层—炉炉顶——上旋旋风除除尘器器—废废热锅锅炉——洗气气箱——洗气气塔——煤气气总管管—气气柜二次上上吹后后，煤煤气炉炉上部部空间间及管管道中中充满满着混混含煤煤气，，如果果直接接吹风风放空空，不不仅损损失了了煤气气，而而且煤煤气一一出烟烟囟阀阀就会会与烟烟囱底底部的的空气气混合合，遇遇到火火星也也可能能引起起爆炸炸。因因此，，在转转入吹吹风阶阶段之之前，，从炉炉底部部吹入入空气气，生生成的的空气气煤气气与残残留物物混合合煤气气一并并送入入气柜柜，既既达到到回收收残留留煤气气和保保证安安全的的目的的，又又为气气柜中中的煤煤气补补充进进足量量的氮氮气。。这一一过程程称为为空气气吹净净阶段段。然然后转转入下下一个个制气气循环环的吹吹风阶阶段，，重复复循环环。17三化合成氨氨生产工培培训资料固定层富氧氧连续气化化流程流程：水蒸蒸汽和富氧氧空气—煤煤气炉底部部—燃料层层—炉顶——上旋风除除尘器—废废热锅炉——洗气箱——洗气塔——煤气总管管—气柜18三化合成氨氨生产工培培训资料六、固定燃燃料层制半半水煤气的的基本原理理固定层制气气的反应机机理：固定定层制气的的反应属于于气－固相相系统的多多相反应，，它包括了了物理和化化学两个过过程。主要要步骤如下下：①、气气流中的活活性物质（（比如氧气气、水蒸气气）向碳的的表面扩散散②、活性性物质在碳碳的表面吸吸附（分子子之间的吸吸引力－范范德华力））③、活性性物质和碳碳在气固相相的界面反反应生成中中间产物，，中间产物物分解为反反应产物④④、反应产产物在碳的的表面解析析⑤、反应应产物扩散散到气流中中。物理过程主主要和气体体的扩散速速度和固相相的比表面面大小有关关，化学过过程主要和和燃料的化化学性能和和反应温度度有关，而而总的反应应过程是一一个串级反反应，总的的反应速度度由这其中中最慢的一一个过程决决定。这个个步骤叫控控制步骤。。燃料自上而而下移动时时，发生一一系列的物物理和化学学变化。19三化合成氨氨生产工培培训资料1、碳与氧氧的反应原原理以空气为气气化剂时氧氧化层发生生的主反应应为：①C+O2=CO2＋94.1千卡②②2C+O2=2CO＋52.8千卡③2CO+O2=2CO2+135.3千卡④④CO2+C≒2CO-41.2千卡卡因为碳与氧氧在高温条条件下所发发生的氧化化反应速度度极快（属属于扩散控控制），所所以氧化层层的厚度比比较薄，大大约只有110毫米米左右。燃燃烧所生成成的二氧化化碳，在高高温下按④④进行吸热热的还原反反应，被碳碳还原为一一氧化碳，，由于反应应④，比反反应①、②②慢许多，，所以氧化化层比还原原层薄许多多。间歇制气中中，吹风的的目的是提提高燃料层层的温度（（因为温度度越高则提提供反应的的能量越多多）。并尽尽量减少碳碳的消耗和和损失。从从上式可以以看出，离离开燃料层层的气体中中二氧化碳碳含量愈多多，一氧化化碳含量愈愈少，放出出的热量就就愈多。20三化合成氨氨生产工培培训资料1）、吹风风时反应的的化学平衡衡和反应速速度化学平衡：：在一定的温温度、压力力、浓度条条件下，化化学反应有有一个最大大限度（或或者可能）），达到这这个限度，，就称为反反应达到了了化学平衡衡。化学反反应达到平平衡时，参参加反应的的物质的量量不再减少少，反应生生成物的量量也不再增增加。这时时正反应速速度等于逆逆反应速度度。当反应应达到平衡衡时，几乎乎全是生成成物的反应应可看成是是不可逆反反应。反应④为可可逆吸热反反应，所以以随着反应应温度的升升高，平衡衡向右移动动，使一氧氧化碳平衡衡含量增加加，二氧化化碳平衡含含量降低。。当温度低低于450℃时，几几乎全是CO2,当当温度高于于900℃℃时，几乎乎全是CO。这与吹吹风过程为为了提高碳碳层的温度度，为制气气提供热量量是矛盾的的。在生产中解解决这一矛矛盾的办法法是提高空空气的流速速，减少气气体与碳层层的接触时时间，使碳碳与氧的反反应生成的的二氧化碳碳来不及进进行还原反反应就离开开燃料层。。另外反应②②④是体积积增大的反反应，因此此适当增大大入炉空气气的压力，，使以上两两个反应的的平衡向左左移动，从从而减少碳碳的消耗和和热量损失失。21三化合成氨氨生产工培培训资料反应速度：化学反应速速度表示化化学反应的的快慢，通通常用单位位时间内反反应物浓度度的减少或或生产物浓浓度的增加加表示反应应速度。在在还原层里里，当二氧氧化碳在1000℃℃与碳接触触43秒，，生成气中中含有60％的CO，当温度度升到1100℃时时，只需6秒就到达达同样的效效果。就是是说随着温温度的提高高反应速度度大幅增加。222）、碳与与蒸汽的反反应碳与蒸汽的的反应主要要是灼热的的碳将氢从从水蒸汽中中还原出来来。在生产产中，通常常将这种现现象称为蒸蒸汽分解。。蒸汽通过高高温燃料层层时，最先先通过的气气化层习惯惯上称为主主还原层，，随后通过过的气化层层称为次还还原层。在主还原层层里，发生生的主要反反应如下：：⑤、C+2H2O(汽)≒≒CO2+2H2-21.5千卡⑥、C+H2O(汽汽)≒CO+H2-31.4千卡在主还原层层中生成的的二氧化碳碳，又在次次还原层中中被还原为为一氧化碳碳：⑦CO2+C≒2CO-41.2千卡当温度比较较低时，还还会发生生生成甲烷的的副反应和和一氧化碳碳被蒸汽转转化为氢的的反应：⑧C+2H2≒CH4+17.9千千卡⑨CO+H2O(汽汽)≒CO2+H2+9.8千卡在实际的制制气阶段系系统应形成成有利于蒸蒸汽分解和和二氧化碳碳还原的条条件，得到到尽可能多多的氢和一一氧化碳。。23三化合成氨氨生产工培培训资料反应的化学学平衡：⑤、⑥、⑦⑦为吸热反反应，提高高温度可使使反应的平平衡向右移移动。⑧、、⑨为放热热反应，提提高温度可可使反应的的平衡向左左移动。即即提高反应应温度能提提高煤气中中的一氧化化碳和氢的的含量，减减少二氧化化碳和甲烷烷的含量。。当温度达到到900℃℃以上时，，气体中含含有等量的的一氧化碳碳和氢，其其他组分很很少。蒸汽汽的含量随随着温度的的升高而降降低。因此此气化炉的的温度愈高高，愈利于于蒸汽的分分解，煤气气的质量也也越好。另另外⑤、⑥⑥、⑦都是是体积增大大的反应，，适当降低低入炉蒸汽汽压力有利利于反应平平衡向右移移动，提高高煤气质量量。24三化合成氨氨生产工培培训资料反应速度：：碳与水蒸汽汽的反应速速度，主要要取决于温温度和燃料料的化学活活性。燃料料的化学活活性愈高，，反应速度度愈快。燃燃料的化学学活性一般般按无烟煤煤、焦炭、、褐煤、木木炭的顺序序递增。当当燃料的品品种确定后后，温度就就是主要的的影响因素素，温度升升高，能加加快速度，，此外，燃燃料层里的的气化层厚厚度增加，，蒸汽与碳碳层的接触触时间和反反应面积随随之增加，，蒸汽分解解率就提高高。但是起主要要作用的还还是反应温温度。（受受生产条件件的限制，，接触时间间不可能延延长多少）），所以提提高温度既既能提高煤煤气中CO含量，又又能加快反反应速度（（主要是蒸蒸汽分解速速度和CO2还原速速度）。但但温度受燃燃料的灰熔熔点限制，，不可能提提的很高。。实际生产产中蒸汽分分解率一般般为40～～60%.25三化合成氨氨生产工培培训资料七、固定层层煤气炉制制气操作工工艺条件的的控制：（一）温度度：煤气炉炉内燃料层层各区域的的温度是沿沿着燃料层层的高度而而变化，其其中氧化层层温度最高高。操作温温度一般指指气化层温温度，简称称炉温。炉炉温高对制制气过程有有利；蒸汽汽分解率高高，煤气产产量高、质质量好，制制气效率高高。因为炉温是是由生产过过程中送入入炉内的空空气（主要要是氧气））总量决定定的。间歇歇法制气的的吹风阶段段入炉空气气量（或富富氧连续法法制气入炉炉的氧气量量）越大则则炉温就会会越高，若若炉温过高高（1700℃左右右），吹风风阶段的反反应热全部部被出炉吹吹风气带走走，不能为为制气阶段段提供热量量。而且炉炉温高于投投炉燃料的的灰熔点时时，将造成成炉内结大大块。所以以，在正常常生产中，，炉温应比比燃料的灰灰熔点低50～100℃为宜宜。工业上上采用的炉炉温范围一一般为1000～1200℃℃，投用灰灰熔点较高高的优质块块煤时可以以高一些。。判断炉温的的方法：炉炉上部（上上气道）气气体温度、、炉条温度度、灰仓温温度、下气气道温度及及煤气中二二氧化碳的的含量等，，综合地间间接判断炉炉温的高低低和气化层层所处的大大致位置。。上气道温温度和炉条条温度都应应控制在300℃以以下比较适适宜。煤气气中CO2含量低，，表示炉温温高；反之之，表示炉炉温低。26三化合成氨氨生产工培培训资料（二）吹吹风速度度：间歇歇法制气气的吹风风阶段应应在尽量量短的时时间内，，将炉温温升高到到接近炉炉内燃料料灰熔点点的温度度。由于于吹风阶阶段在氧氧化层中中的碳的的燃烧反反应速度度很快，，而在还还原层中中二氧化化碳的还还原反应应速度较较慢，所所以提高高吹风速速度（即即增加吹吹风量）），给氧氧化层提提供了更更多的氧氧，加速速了碳的的燃烧反反应，使使炉温迅迅速提高高；同时时缩短了了二氧化化碳在还还原层的的停留时时间，降降低了吹吹风气中中一氧化化碳的含含量，故故能减少少热损失失。但吹吹风量若若过大（（富氧连连续法制制气一般般没有这这种可能能），容容易将小小颗粒燃燃料（或或型煤的的带粉））吹出炉炉外，增增大燃料料损耗，，并且使使燃料层层表面发发生吹翻翻甚至出出现风洞洞，使气气化条件件严重恶恶化。所所以，对对于不同同的炉径径，炉体体高度，，投炉煤煤及炉内内燃料层层状况，，应选择择不同的的吹风速速度。27三化合成成氨生产产工培训训资料（三）蒸蒸汽用量量：制气气阶段向向炉内送送蒸汽的的时间愈愈长和流流量愈大大，则煤煤气产量量是愈多多。但是是，蒸汽汽用量若若过大，，会使炉炉温迅速速下降，，蒸汽分分解率降降低，煤煤气中未未分解的的水蒸汽汽和二氧氧化碳增增加既使使煤气质质量降低低，又带带走燃料料层的热热量，热热损失增增大。蒸蒸汽用量量过小，，虽然增增加了蒸蒸汽与燃燃料层（（主要是是气化层层）的接接触时间间，能获获得优质质的煤气气，但产产气量减减少，降降低了煤煤气炉的的生产能能力。如如果能及及时掌握握蒸汽分分解率数数据，则则间歇制制气炉的的蒸汽分分解率在在40～～60%较适宜宜，富氧氧连续制制气炉更更应使蒸蒸汽分解解率达到到60～～70%为佳。。综上所述述，当炉炉温较高高，煤气气中CO2含量量较低时时，可适适当增加加蒸汽用用量；反反之应适适当减少少蒸汽用用量。当当煤气炉炉内发生生结大块块时，可可加大蒸蒸汽流量量或减少少吹风量量，降低低炉温，，将大块块渣吹松松，并防防止结大大块现象象继续发发展。28三化合成成氨生产产工培训训资料（四）燃燃料层高高度：煤煤气炉燃燃料层（（即炭层层）高度度控制是是否合理理，对煤煤气的产产质量均均有较大大的影响响，一般般是炭层层高，气气化层相相应也厚厚，对制制气有利利，富氧氧连续法法制气尤尤其如此此。间歇歇法制气气炉，在在制气阶阶段，炭炭层较高高，蒸汽汽与燃料料接触时时间较长长，不但但蒸汽分分解率高高，制出出的煤气气质量好好；在吹吹风阶段段，炭层层较高，，空气与与燃料接接触时间间长，氧氧化层中中生成的的CO2更容易易在还原原层中被被还原成成CO，，热损失失大；同同时因炭炭层高阻阻力大，，气化剂剂不易通通过，使使煤气炉炉的负荷荷加不上上。若炭炭层太低低气化层层较薄，，吹风时时容易出出现风洞洞，并且且对制气气过程不不利。实际决定气化化效果的主要要不是炭层高高度，而是炭炭层中的气化化层厚度。实实际操作中，，要根据投用用燃料的特性性，风机能力力的大小以及及炉子负荷的的轻重等因素素综合考虑，，还要充分考考虑投炉燃料料的粒度和煤煤气炉的高径径比，通常燃燃料层的高度度应维持在能能适应吹风阶阶段较高风速速的要求为宜宜。29三化合成氨生生产工培训资资料（五）循环时时间及其分配配：间歇法制制气的一个工工作循环所需需的时间，称称为循环时间间，国内中、、小氮企业采采用的循环时时间各不相同同，一般有90秒、120秒、150秒、180秒和210秒等。三三化第一造气气车间综合考考虑有利于稳稳定气化层温温度、煤气产产量、煤气质质量，以及较较合理的自动动工艺阀门启启闭频次等因因素，循环时时间采用120秒。一个工作循环环中各阶段的的时间分配，，随燃料的特特性和粒度、、炉膛内径和和高径比及工工艺操作的具具体要求不同同而异。各阶阶段的时间分分配原则为：：1、吹风时间间的长短，以以使燃料层具具有较高温度度和煤气炉有有较大生产能能力为原则。。2、上、下吹吹制气时间的的确定，以稳稳定气化层位位置，有利于于炉顶炉底温温度的控制和和保证煤气质质量为原则。。3、二次上吹吹和空气吹净净的时间，以以能够达到排排净煤气炉下下部空间和上上部空间残留留煤气为原则则，一般很少少改变，只在在需要大幅度度调节煤气的的氢氮比时，，才会根据需需要适当调整整空气吹净的的时间长短。。30三化合成氨生生产工培训资资料（六）煤气成成分：气体成成分主要是要要求半水煤气气中（CO+H2）/N2=3.1～3.2，，本厂采用联联醇生产工艺艺，则要求煤煤气成分符合合（CO+H2）≥72%。调节煤煤气中氮含量量的方法是改改变间歇法制制气上吹制气气阶段的“加加氮空气”量量，上吹加氮氮量应服从于于原料气的氢氢氮比的要求求，还应根据据燃料的性质质和燃料层的的温度来确定定。大幅度调调节煤气氢氮氮比不但可以以通过增减空空气吹净时间间，还可以通通过增减吹风风气“回收阶阶段”的时间间来达到要求求。此外，应尽量量降低煤气中中甲烷、二氧氧化碳和氧的的含量，特别别是要求O2≤0.5%。若氧含量量太高，不仅仅会与氢、一一氧化碳等气气体混合成爆爆炸气，而且且还会使变换换催化剂被氧氧化，影响催催化剂的活性性及使用寿命命。31三化合成氨生生产工培训资资料八、煤气炉系系统的主要设设备及技术参参数我厂生产煤气气的主要设备备是煤气发生生炉（J-28型），共共有14台。。煤气炉系统统的主要设备备：包括煤气气发生炉，燃燃烧室，废热热锅炉，洗气气箱，洗气塔塔，烟囱，气气柜等。辅助助设备有DCL控制系统统、动力油压压系统、空气气鼓风机、加加压水泵、自自动加焦机和和烟囱除尘器器等。各煤气炉的主主要结构数据据（见下表））单位（mm）炉号#1～4#5～8#9#10#11#12#13#14炉膛直径Ф3300Ф3200Ф3300Ф3300Ф3000Ф3300Ф3000Ф3000炉体高度5445约6250约611054455445约6110约60505450高径比1.651.951.851.651.821.852.021.82炉篦型号CHIV型（类均布型）32三化合成氨生生产工培训资资料一、煤气发生生炉：煤气发生炉简简称煤气炉，，其主要作用用是固体燃料料在炉内与空空气和水蒸汽汽反应，生成成半水煤气。。（一）型号：：J一28型型。（二）炉膛直直径：现有φφ3.0m炉炉、φ3.2m炉及φ3.3m炉三三种。（三）炉膛高高度：5445mm、6100mm。（四）产气量量：φ3.0m煤煤气炉设计生生产能力为7500m3/h；φ3.3m煤气气炉产气量约约为9500~10000，φ3.2m煤气炉炉介于两种之之间。（五）主要结结构：目前本车间全全部采用连续续机械排渣的的固定层煤气气炉。如图6—1所示示，其结构可可分为五个部部分；炉体，，夹套锅炉，，底盘，机械除灰装置置，传动装置置等。33三化合成氨生生产工培训资资料二、燃烧室（（旋风除尘器器）：本车间燃烧室室的主要作用用是作为吹风风气中一氧化化碳与二次空空气的燃烧空空间，回收一一氧化碳等可可燃性气体的的燃烧热，并并回收吹风气气及上吹煤气气的显热，积积蓄在室内的的蓄热砖中，，用以预热下下吹蒸汽和加加氮空气。另另外，燃烧室室也可除去煤煤气中夹带的的部分细菌粉粉尘。当煤气气炉系统内发发生爆炸时，，若爆炸力超超过液压顶盖盖压力时，盖盖子能自动打打开，迅速降降低室内压力力，起到防爆爆炸用。此外外，当烟囱阀阀出现故障不不能开启时，，或煤气炉较较长时间停车车时，可打开开顶盖用以代代替烟囱的作作用。燃烧室的结构构如图6--2所示。34三化合成氨生生产工培训资资料三、废热锅炉炉：(一)主要技技术参数：1、型号：LH480——13—2。。2、设计压力力：1.3MPa。3、蒸汽温度度：194℃℃左右。4、额定蒸发发量：2~4t/h。5、受热面积积：480m2。(二)主要作作用：废热锅炉的作作用是回收吹吹风气和上吹吹煤气中的热热量，副产0.5～1.2MPa压压力的蒸汽。。进口气体（（经过前气道道时）的温度度约450～～700℃，，经冷却后(经过后气道道时)的温度度降到210℃左右。为了促进废热热锅炉内水汽汽的对流，提提高热交换效效率，并使炉炉身和汽包的的重量达到平平衡，避免基基础受力不均均而下陷，因因此废热锅炉炉的炉身应倾倾斜7°。废热锅炉的结结构如图6--3所示35三化合成氨生生产工培训资资料四、洗气箱：：洗气箱又称水水封槽其作用用是防止在停停止制气时，，水封槽以后后的煤气倒回回煤气炉系统统发生爆炸，，并使煤气得得到初步冷却却和冼涤。洗气箱的结构构如图6—4所示。36三化合成氨生生产工培训资资料五、、洗洗气气塔塔：：本车车间间是是2～～3台台煤煤气气炉炉共共用用一一座座洗洗气气塔塔，，共共有有6座座洗洗气气塔塔。。洗洗气气塔塔的的作作用用是是洗洗涤涤煤煤气气中中的的灰灰尘尘和和一一部部分分可可溶溶性性气气体体，，如如硫硫化化氢氢、、二二氧氧化化碳碳等等，，以以减减少少煤煤气气对对设设备备的的腐腐蚀蚀和和灰灰尘尘堵堵塞塞设设备备。。同同时时，，将将煤煤气气冷冷却却到到接接近近