（中职）合成氨工艺及设备项目三任务一教学课件

（中职）合成氨工艺及设备项目三任务一教学课件项目三固定层间歇气化任务一

固定层间歇气化任务要求能够讲述固定层间歇气化制煤气生产过程，并且能叙述和绘出工艺流程图，知道设备结构和作用。知道固定层间歇气化原理，能写出主要反应方程式。能运用反应原理并结合生产实际技术经济情况对工艺条件选择进行分析知道工艺流程设置一般原则。

知道本任务安全操作规程。知道本任务所涉的物料安全特性。会正确操作本岗位消防器材和劳动防护设备。一、固定层间歇气化流程固定层间歇气化是在煤气发生炉中进行的。煤由煤气炉顶部间歇加入，气化剂（空气、水蒸汽）通过燃料层在高温下进行煤的气化反应，制得半水煤气。气化后的灰渣从炉底排出。固定层间歇法制半水煤气，通过吹风和制气两个阶段交替进行。自上一次送入空气开始到下一次送入空气为止称为一个工作循环，时间2～3分钟。每个工作循环分为五个阶段见表3-1。工作循环主要目的气化剂气体流程吹风阶段燃料燃烧，提高炉温空气空气从炉底送入，吹风气经燃烧室和废热锅炉回收热量后烟囱放空。一次上吹制气阶段制取半水煤气蒸汽和加氮空气气化剂从炉底送入，生成的煤气经燃烧室和废热锅炉回收热量后去洗气箱、洗气塔除尘降温后去气柜。下吹制气阶段制取半水煤气,稳定气化层温度，避免气化层上移蒸汽、加氮空气气化剂从炉上部送入，生成的煤气从炉底送出，经洗气箱、洗气塔除尘降温后去气柜。二次上吹制气阶段制取半水煤气,回收炉底空间残留煤气，防止爆炸蒸汽、加氮空气同一次上吹制气流程。空气吹净阶段回收炉顶部空间和出气管道残留的煤气空气同吹风阶段流程，但吹风气不放空，回收回气柜。表格3-1固定层间歇法制半水煤气五个阶段和气体流程间歇法生产半水煤气工艺流程主要由四部分组成煤气化余热回收降温除尘

煤气储存

中型氨厂流程工艺流程方框图

流程的主要特点LoremipsumALoremipsumBLoremipsumC1.利用燃烧室回收吹风气中一氧化碳及其它可燃性气体的燃烧热，预热下吹制气的蒸汽和加氮空气。2.利用废热锅炉回收吹风气和上吹煤气的显热，副产蒸气。3.制气阶段配入加氮空气，可直接得到半水煤气。吹风气全部放空。缺点：对煤种要求高，产量低。由于从废热锅炉出来的煤气及烟气温度较高，热量损失大；灰渣残碳高，总能耗高。Loremipsum二、固定层间歇气化设备1.炉体上部内衬有耐火砖9和保温砖8，下部设有夹套锅炉4。底部焊有保护钢板。炉口有护圈，以防加料时磨损耐火砖。锥形部分有出气口。2.夹套锅炉传热面积约16m2,容水量15t。作用是防止燃料层温度过高，使灰粘在炉壁上而发生挂炉现象，并副产低压蒸汽。两侧各有四个试火孔观察火层。锅炉上装有液位计10，水位自动调节器、安全阀2等附件。3.底盘底盘7由两个半圆形铸件组合而成，两侧有灰斗。底盘与炉壳通过大法兰连成一体。

4.机械除灰装置除灰装置包括灰盘、炉箅、蜗轮、蜗杆及固定不动的灰梨等。5.传动装置由电动机提供动力，通过变速机、蜗杆、蜗轮带动100齿大蜗轮转动而完成。图3-2直径为2.74米的煤气发生炉1、炉体2、安全阀3、保温材料4、夹套锅炉5、炉篦6、回盘接触面7、底盘8、保温砖

9、耐火砖10、液位计

11、蜗轮12、蜗杆13、油箱三、固定层间歇气化基本原理1.吹风阶段吹风时将空气吹入炉内，气化层温度在700℃以上，发生下列化学反应，目的是提高炉温积蓄热量。C+O2=CO2+Q（3--1）2C+O2=2CO+Q（3--2）2CO+O2=2CO2+Q（3--3）CO2+C=2CO-Q（3--4）为了避免CO2还原为CO，减少热量损失和燃料消耗，实现吹风的目的，吹风阶段采取的措施是：提高压力，提高空气流速，增大氧的加入量，缩短气体与碳层的接触时间，使反应生成的二氧化碳来不及进行还原反应就离开燃料层；同时要控制燃料层的温度和高度不能过高。2.制气阶段此阶段的主要目的是高温碳与水蒸汽反应，得到尽可能多的一氧化碳和氢气。主要反应：

C+H2O(g)=CO+H2—QC+2H2O(g)=CO2+2H2—Q二氧化碳可在还原层中还原成一氧化碳：CO2+C=2CO—Q根据化学平衡移动原理，得出有利于制气的条件：提高温度，降低蒸汽压力有利于煤的气化反应，煤气中CO和H2的含量增加，CO2和CH4减少。副反应：C+H2=CH4+QCO+H2O(g)=CO2+H2+Q3.煤气化反应速率煤气化反应复杂，既有气体之间的均相反应，又有气固相的非均相反应，主要是非均相反应。反应速度是以总的反应速度来衡量，煤气化反应过程由多个步骤组成，总反应速度取决于反应过程中最慢的一步，称为控制步骤。（1）碳与氧的反应速度在较低（775）度温度下，受化学反应控制，温度升高，反应速度加快。当温度高于900度时，受扩散控制，提高气流速度，反应速度加快。（2）碳与二氧化碳的反应速度与燃料的化学活性、灰分含量有关。温度高，燃料的化学活性愈高，灰分含量愈低，二氧化碳还原为一氧化碳速度越快。（3）碳与水蒸汽的反应速度主要受温度和燃料的化学活性影响。温度高，燃料的化学活性愈高，反应速度就愈快；蒸汽与碳接触时间增加，蒸汽分解率就会提高。燃料的化学活性一般按无烟煤、焦炭、褐煤、木炭的顺序递增。反应速率LoremipsumALoremipsumBLoremipsumCLoremipsumDE1.温度炉温高，蒸汽分解率高，煤气产量高、质量好，制气效率高。但炉温高，吹风效率低。炉温比燃料的灰溶点低50℃左右。

2.吹风速率吹风速率大，氧量增大，加速碳的燃烧反应，使炉温迅速提高；缩短CO2在还原层停留时间，降低吹风气中的CO，减少热损失。但吹风量过大，热损失增大，易出现风洞，气化条件恶化。

四、固定层间歇气化工艺条件F3.水蒸气用量根据炉温来调节蒸汽用量。当炉温高时，增加蒸汽量，炉温低时，减少蒸汽用量。当炉内结疤时，加大蒸汽用量。直径2740mm的煤气炉，蒸汽量一般为5～7t/h。4.燃料层高度它对吹风和制气影响不同。吹风低些有利可避免CO2还原为CO，减少热损失；制气时，燃料层高可提高蒸汽分解率，但阻力增大。5.循环时间的分配循环时间长，炉温、煤气的质量波动大。循环时间短，温度波动小、煤气的产量和成分也较稳定，但阀门开关频繁。一般循环时间为2.5～3min。

6.气体成分要求H2+CO/N2=3.1～3.2。常采用调节加氮空气量或空气吹净及回收时间来控制。尽量降低半煤气中甲烷、CO2和O2的含量，特别要求氧气含量小于0.5%。五、固定层间歇气化岗位安全操作及环保措施1.岗位特点：

高温高压易燃易爆，粉尘有毒岗位特点2.岗位物料的性质本岗位物料有煤（煤粉尘）、一氧化碳、氢气、二氧化碳、硫化氢、甲烷蒸汽。表3-3CO、H2、CH4气体、煤粉的爆炸极限表3-3气体名称COH2CH4煤粉爆炸上限％74.274.214.9煤粉尘在空气中爆炸极限30mg/m3；最低着火温度610℃爆炸下限％12.54.15.35表3-4危险介质的危害及中毒症状物质名称性质危害及中毒症状一氧化碳CO无色、无臭、无味、无刺激性的气体

与空气混合形成爆炸性混合物，遇明火、高温能引起爆炸。在血液中与血红蛋白结合而造成组织缺氧。中毒时头痛、头晕、呕吐、意识模糊等，重度中毒时死亡。接触限值为30mg/m3。二氧化碳CO2常温下无色无味无臭的气体。二氧化碳对神经中枢有刺激和麻醉作用。急性中毒呼吸困难、头昏，大量吸入因缺氧而窒息死亡氢气H2无色无味与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氟、氯等发生剧烈反应。在浓度很高时，因氧分压降低而造成窒息。硫化氢H2S浓度低时臭蛋味；浓度高时没有气味易燃剧毒。与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。为强烈的神经毒物。高浓度时可抑制呼吸中枢，迅速窒息而死亡。接触限10mg/m3。致死浓度1mg/L。甲烷CH4无色无味与空气混合形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氟、氯等能发生剧烈反应。当空气中含量超过25%，可引起头痛、头晕和精神动作障碍，窒息昏迷、并由于缺氧而死亡。3.安全操作要点①操作人员必须遵守安全技术规程，严格执行操作工的“六严格”和“十四个”不准。正确操作消防器材和劳动防护用品。②正常开车前要检查所有的运转设备、静止设备、电器、仪表、阀门开关，一切都处于正常状态位置后方可联系开车。③大、中修后开车，必须试漏、试压、吹扫系统。④点火前必须置换合格，防止炉内爆炸；防爆片的位置要安全并安装有网罩。⑤办动火证方可动火。在运行中的煤气设备或管道上动火，应保持煤气的正常压力，只准用电焊，不准用气焊。同时要有防护人员在场。⑥各安全水封要保持正常液位，水封溢流要正常。⑦废热锅炉液位计要定时冲洗，液位真实，稳定在1／2～2／3处。⑧废热锅炉严重缺水时，严禁向炉内加水，应停炉处理。⑨严格控制煤气中氧含量必须≤0.5%，当超过0.5%时必须分析原因并及时处理，当达到1%时必须停车。⑩炉温较低时，打开炉盖需立即点火防爆。从炉口处观察炉况，要用手臂遮住脸部，停炉时间过长，应在炉口放安全网罩。4.本岗位主要安全事故及处理方法见下表3-5序号现象原因处理方法1炉内结疤煤的性质与操作条件不相适应气流分布不均匀入炉蒸汽量小，炉温过高根据煤的性质，调节操作条件停炉捅实炭层适当加大蒸汽量，降低炉温2半水煤气氧含量增大炭层过薄，炉温过低吹风阀或下吹煤气阀内漏炉内结疤，有风洞停炉适当加高炭层，提高炉温停炉检修吹风阀或下吹煤气阀停炉大疤，填实风洞，扒平炉面3夹套锅炉或废热锅炉汽包液位下降过快加水流量小或加水阀失灵锅炉排污阀漏夹套锅炉或废热锅炉漏增大加水量或检修加水阀检修排污阀停车检修4夹套锅炉或废热锅炉断水原因同3严禁加水，立即停炉，降温后处理5炉底爆炸二次上吹时间短或蒸汽量小停炉时灰斗蒸汽吹净时间短安全挡板或吹风阀内漏灰层有大块渣，二次上吹时渣块内残余气体吹不净适当增大二次上吹时间或蒸汽量延长吹净时间停车检修安全挡板或吹风阀酌情处理，情况严重时应停炉，清除大块渣6停炉时炉口爆炸停炉时炉面温度低，未点着火停炉时适当延长吹风或二次上吹时间，提高炉面温度7停炉时炉口大量喷火未开蒸汽吸引阀洗气箱缺水，半水煤气倒流吹风阀内漏上吹蒸汽阀内漏开启蒸汽吸引阀加大洗气箱进水，避免半水煤气煤流停车检修吹风阀停车检修上吹蒸汽阀8炉条机负荷加重，电动机电流波动大，齿轮打滑炉内有大块渣卡住破渣圈或夹套保护板脱落卡住灰盘产生位移蜗轮﹑蜗杆损坏棘轮或三角抓磨损炉箅弹簧松停炉处理9气柜钟罩猛升吹风时烟囱阀失灵未开，吹风气进入气柜脱硫工序负荷大见量或罗茨鼓风机跳闸停车检修烟囱阀，必要时气柜内气体放空联系脱硫工序，必要时本工序减负荷生产10气柜钟罩猛降洗气箱或洗气塔水封断水，煤气外泄洗气塔液位过高或煤气管道有堵塞气柜进口水封阻力大加大水量，严重时关闭水洗气箱或洗气塔气体出口阀适当降低洗气塔液位或停车疏通煤气管道适当降低水封内水位5.环保措施（1）烟气中的一氧化碳、甲烷等可燃性气经热量回收后集中送到烟气锅炉燃烧，回收热量，再经除尘脱硫后排放，减少烟尘和硫化物对环境污染。（2）本工序废水去污水处理系