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两步法水煤气制造工艺能在行业内推广吗? 近日看见一篇文章说的是两部法造气取代五步法,大家讨论下可行吗?能否在业内得到推广?文章如下: 一、目前水煤气制造工艺现状 水煤气是以其原料易获得、热值高,气体成份中的氢气和一氧化碳含量高,可作为高品位的气体燃料,及 合成氨 、甲醇等用氢行业的气体原料。因此,在甲醇合成、合成氨制造、安瓶加工、城市煤气、化工等领域应用广泛,尤其在化肥行业,半水煤气就是合成氨的原料气。 目前,水煤气的制造工艺有多种,比如:固定床间歇气化法、固定床连续气化法等。国内中小型合成氨厂、氨碱厂、城市煤气、甲醇合成等均采用固定床间歇气化法,即五步法制气工艺。 五步法制气工艺在所有制气工艺中投资最小,以上行业中70%企业采用这一工艺。在我国,使用固定床煤气炉已有半个多世纪的历史。随着科技的不断发展,自动控制系统的不断进步,此工艺日趋成熟,各项技术指标趋于完善,应用也很普遍。但由于其工艺本身固有的弊端,多步循环难以实现高效短循环制气,各个步序阀门切换频繁,费时耗气(汽),制气效率低下,过程复杂,热损失大,能耗高。因此,就像蒸汽机改为蒸汽轮机一样,必须彻底改变工艺,才能进行一次节煤的革命。 目前,国外此种工艺也没有大的突破。而我国的国情决定这项工艺在相当长时间内不可能淘汰,这就必须对固定床间歇制气的五步法进行改进,才能使合成氨等企业进一步节能降耗。 二、两步法水煤气制造工艺简介 两步法水煤气制造工艺的全称为:两步法固定床块煤富氧制气工艺。 该工艺是针对五步法制气工艺的弊端,在总结了固定床间歇制气和固定床富氧连续制气,正、反两方面的经验基础上,经过多次实验,而开发的一种新型高效的制气工艺。该工艺既克服了固定床间歇制气碳转化率低、热效率低的顽症,又克服了固定床富氧连续制气过程水煤气中二氧化碳含量高,需后系统进行扩容改造的问题。 2.1两步法制气的原理 在水煤气制气过程中,与制气阶段相比吹风阶段效率要低得多,两步法制气工艺总效率高的核心,是通过提高供热水平和减少炉内散热,以达到减少制气阶段对吹风阶段供热需求,缩短吹风时间,提高吹风效率;维持较高的床层平均温度,提高蒸汽分解率,提高制气总效率。 在水煤气制气过程中,气化层上移的原因,一方面是气化层下部燃料燃尽,火层自然向上推进,另一方面在下部燃料未燃尽的情况下,由于下部燃料经制气过程后降温过多,温度低于燃点以下,在下次吹风时不能复燃,而加速床层高温区向上推进。实现两步法的关键,是控制制气阶段气化区最下部未烬燃料温度,不低于碳氧反应的过渡控制温度,不使气化层下部未燃尽的炭层温度在制气后期降至燃点以下,确保在整个循环过程中火层不上移。所以除通过各种途径增加制气过程的供热外,还要尽可能地减少各个阶段床层的热量损失。 本工艺仍采用固定床煤气炉,利用加热的空气来吹风,高温过热蒸汽制气,在制气阶段蒸汽中配以适当少量的氧气制气(合成氨造气中配以低浓度富氧空气加氮);对加套锅炉进行特殊保温处理,提高了热效率;仅有短时吹风和上行制气两个过程。与五步法相比,大大简化了工艺过程,提高了炉子的制气效率,消除了五步法中各步序频繁切换带来的低产高耗问题,并克服了富氧连续制气所需的高额制氧成本。如对老厂实施改造,投资小见效快, 设备 改动小、不中断系统生产且易于实施。 主要特点:燃料、蒸汽消耗低;单炉生产效率高;工艺稳定,残碳低,火层不上移。 2.2与五步法主要技术参数对比: 两步法 五步法 蒸汽分解率(%) 60-66 39-44 煤气炉效率(%) 75 65 水煤气组成(%): CO 38-43、 H242-48、 CO26-8、N23-7 三、两步法水煤气制造工艺用于五步法水煤气炉的改造 本人于上世纪九十年代在河南金山化工总厂工作期间,看到所在企业的五步法水 煤气发生炉 造气过程复杂,操作繁琐,生产效率低,热损失大, 设备 维修率高。吨氨煤耗与理论值相差很大,于是就产生了改进造气工艺的想法,目的在于改进我国中小型合成氨企业的造气现状,降低能源消耗,为构建节约型社会做出贡献,并设想每年为中小型合成氨企业节约上千万元的能源支出。 3.1对现有煤气炉实现两步法改造的措施 (一)入炉空气、蒸汽高温预热,减少热损失,增加供热水平 提高入炉气化剂的温度,是实现两步法稳定床层,实现稳产高产的重要手段。由于两步法仅有上行过程,所以炉上带出热量较多,通过空气预热器、蒸汽过热器将空气和蒸汽预(过)热,来回收这部分热量再用于制气,可将气化剂预热至3000C-3500C。既是减少热损降低能耗的手段,也是提高供热稳定火层的重要途径。 (二)制气阶段蒸汽中加入适量氧气,提高制气阶段供热能力 在五步法中,制气阶段蒸汽对灰渣区有强烈降温作用,使制气过程中床层下部温度降低导致高温区上移(火层上移)。严重时使床层下部温度降低到燃点以下,造成未烬燃料成为渣中残碳而排出。 两步法中,在制气阶段蒸汽中加入氧气,提高了制气阶段的供热量,可保证制气结束时床层最下部温度不低于8500C,那么,在下次吹风时床层下部可迅速燃烧升温,保证床层高温区始终稳定在最下部。 (三)加套内壁保温,减少散失热 对于3.0m炉子而言,加套面积近30m2冷壁效应强烈,使加套附近(约占炉膛面积的7-8%)燃料温度难以达到高效制气的要求,既降低燃料的利用率,影响煤气质量和产量,同时由于近壁区域达不到烧结温度,相对气流阻力较小,造成壁流加剧,影响整个床层温度的保持和温升。所以采用特殊结构的耐热钢内壁保温,是实现两步法制气的重要措施之一。 (四)采用专用炉篦 由于两步法仅有上行气流,使炉篦可以在更低的高度内实现更大的通风面积和优化布风,所以采用专用炉篦仅有不足1米,即相当于将气化层向下移了400mm,这带来两大好处,一方面有效降低炉面的温度,另一方面由于两步法生产高温区靠下,煤气炉更不易挂壁。 3.2经济技术分析 以年产10万吨合成氨厂为例: 3.2.1 设备 改造及投资(按5台炉子计) 1) 煤气炉改造 单炉改造费用40万元左右,5台炉子约需200万元。 2) 变压吸附 制氧机组及附属设施 年产10万吨氨,需制氧能力400Nm3/h,约300万元。 3) 土建及 设备 安装 费用约150万元 4) 热量回收及公用设施改造 费用约240万元 以上改造费用合计约为890万元 5) 贷款利息: 改造及还贷期预计一年,利息约70万元。 总计:960万元左右 3.2.2改造具体措施 1. 气化剂高温预热,减少热损增加供热水平 2. 富氧加氮,提高制气阶段供热能力 3. 加套内壁保温,减少散失热 4. 采用专用炉篦,优化布风 3.2.3化肥厂改造后可实现: 吨氨 耗煤:1000kg 耗蒸汽:1400-1500kg 氧气:30 Nm3 3.2.4节能性分析 两步法煤气发生工艺相对于五步法,从 设备 和工艺两方面进行了改进,从而实现了节能降耗: 1)加套内壁保温,减少散失热,可节能6-7%; 2)废热回收用于制气,增加供热水平,可节能8-9%; 3)制气工艺的改进,提高制气阶段供热能力,降低渣中残碳,提高蒸汽分解率,综合节能10-11%。 4) 设备 维修率低,可有效增加实际生产时间。 3.2.5经济性分析 用两步法固定床块煤富氧制气工艺对年产10万吨的合成氨厂进行改造后,可实现:(入炉煤价700元/吨,蒸汽70元/吨,电0.4元/度,一年按300天计) 1)吨氨节煤按150公斤计 年节约100000×0.15×700=1050万元 2)吨氨节蒸汽300公斤 年节约100000×0.3×70=210万元 3)节约 设备 维修费用 单炉产量增加20吨氨/天,可相当于减少1.5台煤气炉,年节约检修费约15万元。 4)制氧 设备 运行费 400Nm3/h的制氧机组,单位耗电0.5度/立方米氧气,年耗电400*24*300*0.5*0.4=57.6万元,人工工资及维护费用4万元/年,计61万元。 5)年节约资金 1050+210+15-61=1214万元 资金回收期约9个月查看更多 1个回答 . 3人已关注
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简介
职业:江西禾益化工股份有限公司 - 机修
学校:菏泽学院 - 化学化工系
地区:黑龙江省
个人简介:不用相当的独立功夫,不论在哪个严重的问题上都不能找出真理;谁怕用功夫,谁就无法找到真理。查看更多
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