第二章 煤气发生炉主要设备构造及工艺

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1、第二章煤气发生炉工艺及主要设备构造煤炭气化技术自1839年俄国第一台空气鼓风液态排渣气化炉问世以来，至今已有100多年的历史。我国的煤炭气化技术起步较晚，上世纪50年代初期，为了适应国民经济恢复和发展的需要，借鉴苏、美40年代末期的设计，开始自制常压固定床煤气发生炉煤气化设备。经过几十年的实践，通过不断改进，在加煤、排灰、气化工艺的自动控制等方面取得了可喜的进步。在山东冶金、耐材系统，因所用窑炉对煤气的洁净度要求不高，发生炉煤气较多应用单段炉热煤气及两段炉热脱焦油煤气。本章针对这一特点，重点介绍单段炉热煤气站及两段炉热脱焦油煤气站的工艺流程和各种设备的结构特点。第一节工艺流程煤气站的工艺流程

2、按净化系统来分，可分为热煤气和冷煤气两大系统。热煤气是煤气由发生炉出来后只经过粗略除尘，便直接送往用户。一般在用户对煤气含尘量要求不高、距离较近的窑炉使用。其特点是，系统比较简单，投资少，能充分利用煤气的显热和焦油的化学热。但煤气不能远距离输送，且宜堵塞管路、烧嘴，一旦堵塞，不便清理。冷煤气是煤气出炉后，经过冷却、除尘、除焦油并经加压后的冷净煤气，系统比较复杂，但煤气质量高，输送距离远，应用范围比较广，能适应各种窑炉的要求。一、单段炉热煤气发生站工艺流程烟煤、无烟煤、焦炭为原料的热发生炉煤气站工艺流程见图2-1。热发生炉煤气站工艺流程为：按使用要求外购的烟煤或无烟煤在煤场经破碎、筛分后运至上

3、煤系统，通过输送皮带、电动葫芦或爬梯等形式，间歇的将煤送到加煤机构，加入到炉内。在煤气炉内，粒煤与由鼓风机带入的汽、风混合物进行气化反应。生成的出炉脏煤气，其温度约400～600℃，经过旋风除尘器除去粒度较大的粉尘后，通过带内衬砖（或保温）和排灰斗的热煤气管道直接送往窑炉。加煤机盘阀40钟罩阀汇集器旋风除尘器用户软水系统煤气炉上煤系统灰渣场鼓风机煤场灰盘传动系统图2-1单段炉热煤气站工艺流程二、两段炉热脱焦油煤气站工艺流程两段炉热脱焦油煤气站工艺流程如图2-2所示：加煤机旋风除油器焦油箱煤场汇集器鼓风机软水系统钟罩阀旋风除尘器煤仓煤气总管上煤系统破碎、筛分灰盘传动系统灰渣场电捕焦油器用户煤气

4、炉图2-2两段炉热脱焦油煤气站工艺流程两段炉热脱焦油煤气站工艺流程为：原料煤在煤场进行破碎、筛分后，符合工艺要求粒度的中块煤，经上煤系统加入到煤仓中，再经加煤机构间歇地进入煤气炉内，煤受到来自气化层的热煤气加热脱除水分及挥发分成为低温干馏半焦。半焦下行至气化层（还原层和氧化层），与由炉底进入的空气和水蒸汽进行气化反应，生成发生炉煤气，下部的灰渣从煤气炉灰盘经大灰刀排出。部分煤气经过包围干馏层的火道引出，成为下段煤气，其出口温度根据不同炉型约为400～600℃，煤气压力为1.5～4.540kPa，经过底部旋风除尘器除去颗粒较大的灰尘后进入煤气总管。另一部分煤气进入干馏层，与干馏煤气混合后从两段

5、炉顶部引出，称为上段煤气，其出口温度约为100～150℃，煤气压力约为1～3.5kPa。上段煤气经旋风除油器除去带出物和大颗粒焦油，进入电捕焦油器脱除焦油后在煤气总管与下段煤气混合得热脱焦油煤气供用户。由于工艺的原因，挥发分较高的弱粘结性烟煤特别适用两段式煤气发生炉。第二节煤气发生炉的结构常压固定床混合煤气发生炉在我国是一种使用最广泛的气化设备，国内常用的大致有Д型炉篦湿式排灰的混合煤气发生炉、W-G型干式排灰的混合煤气发生炉、两段式煤气发生炉等几种。表2-1是山东冶金机械厂生产的部分煤气发生炉的技术性能参数。一、Д型炉篦湿式排灰的混合煤气发生炉Д型的煤气发生炉其炉篦形状与俄文字母“Д”相似

6、而因此命名。3BD煤气炉属于“Д”型炉的一种，是在原3AД-135煤气炉基础上由山东冶金机械厂改进而成，下面通过介绍3BD型煤气炉，了解“Д”型炉的结构型式特点。（一）炉型结构特点3BD煤气炉的结构组成如图2-3所示。这类炉型由上、中、下三部分组成。上部包括加煤机、炉盖、探火孔等主要部件。中部包括炉体、水夹套，碎渣圈、小灰刀等。下部包括炉篦、灰盘及其传动装置、排灰刀、鼓风箱等。炉体水夹套由四个支柱支撑在基础上，其中一个支柱是活动支柱，可以拆下，以便更换炉篦、灰盘。在灰盘、鼓风箱处设有水封，以保证炉子的气密性。灰盘水封还起到防爆作用，当炉内发生爆炸事故时，可以通过灰盘水封泄压。每台煤气炉附带一

7、台蒸汽汇集器，汇集器与炉体水夹套之间的连接管路不能装设任何隔断装置。汇集器将炉体水夹套产生的蒸汽汇集起来，经过汽水分离后，热水通过管道流回水夹套循环使用，蒸汽则供煤气站使用。炉体水夹套与汇集器构成的汽水循环原理是：低温的软化水进入蒸汽汇集器，然后由下降管流到炉体水夹套的下部，在水夹套内的水由于受到炉膛内料层传过来的热量而升温，在水夹套内产生了蒸汽和水的混合物。40因汽水混合物比重较小，水的比重较大，汽水混合物