煤气质量范文

煤气质量范文（精选7篇）

煤气质量 第1篇

关键词：CCPP,燃机,混合煤气,质量

燃气-蒸汽联合循环发电 (CCPP) 作为新型高效能源转化工艺, 已经被许多钢铁企业认可和采用。济钢2002年开始筹建燃气发电厂, 至2007年底已有8套燃机并网发电。济钢CCPP采用低热值的高、焦混合煤气为燃料, 低压过热蒸汽, 推动汽轮机发电。无论是煤压机还是燃机对煤气质量要求都很高, 为满足系统要求, 济钢燃气技术人员在提高单一及混合煤气方面进行了许多有益的探索。

1 脱除焦炉煤气及混合煤气中的杂质

济钢CCPP在设计时就考虑了焦炉煤气二次净化的问题, 在混合前有脱萘和捕焦油的装置, 这些装置也的确起到了一定的作用。但是运行中仍然经常出现煤压机滤网堵塞、煤气冷却器管束积灰堵塞、“三回一”控制阀卡塞以及叶轮挂灰等现象。究其原因, 是焦炉煤气中的焦油类粘稠物质与高炉煤气中的含尘共同作用的结果。

济钢焦化厂采用的电捕焦油器运行十分稳定。但是, 由于该装置采用静电除尘原理, 焦炉煤气中的微小焦油雾滴, 由于荷电量小而无法在流通时间内抵达沉淀极而被电捕焦油器捕捉。焦炉煤气所含杂质除焦油外, 还含有粉尘颗粒及萘、H2S等。焦油是一种粘稠性物质, 当焦炉煤气与高炉煤气在混合站混合后, 更容易与高炉煤气中的粉尘形成粘结和集聚, 导致煤气滤网等的堵塞及煤压机转子挂灰。

为进一步脱除焦炉煤气中的焦油类杂质, 我们选用了带碳纤维滤布的丝网装置。当焦炉煤气流过与高炉煤气丝网脱水器结构类似的丝网时, 焦炉煤气中2～5μm的焦油液滴就能成功分离, 附着于丝网表面。由于丝网的这种过滤作用, 同时能够对煤气中的颗粒杂质进行有效的脱除。为了对流经丝网后煤气中的焦油进一步过滤、吸附, 因而在丝网后考虑增加碳纤维滤布。根据焦油受热溶化的特点, 在装置中加装了蒸汽吹扫装置。为使焦油能够顺利排出, 在底部设置了集油装置和排出装置。

第一套焦炉煤气脱焦油装置于2006年11月投用, 运行效果良好, 脱除率在80%以上, 阻力低于300Pa。2007年开始推广应用于混合煤气, 在煤压机前增加粗过滤装置, 进一步延长了煤压机工作时间。

2 提高电除尘器效率

一般高炉煤气净化工艺处理后的煤气含尘量难以满足燃机要求, 燃气发电系统设计有二次净化设备——湿法板式电除尘器和丝网脱水器。但由于经过一次净化后的高炉煤气, 无论是含尘粒度还是含尘量都比较小, 电除尘效率有限。改造前, 济钢燃气发电系统的电除尘器效率一般不超过60%, 致使二次净化后的煤气含尘量经常超过1mg/m3, 给煤压机和燃机的运行带来非常不利的影响。

为提高电除尘器工作效率, 进而降低高炉煤气含尘量, 济钢进行了一些有益的探索。

(1) 采用母管制, 将净化和混合分开, 实现根据煤气需求调整电除尘器运行台数。济钢燃气发电分两期建设, 一期每台电除尘器对应一个混合站和一套燃机, 当燃机负荷调整或煤气热值调整带来高炉煤气流量波动时, 电除尘器的负荷也随之波动, 煤气在电除尘器内停留的时间经常变化, 净化效果受到一定影响。为便于调节, 二期将电除尘和混合站完全分开, 6台电除尘器可以全部运行, 也可以根据需要停几台备用, 电除尘器内部煤气流速变化不大, 除尘效率相对比较稳定。

(2) 采用电能增强器, 提高二次电压。通过采用电能增强器对电源的输出电压滤波, 从而降低二次电压脉动成分, 使二次电压的峰值、平均值和最小值近似相等。提高二次电压10%～25%, 增加输入电除尘电场内的电量, 改善电除尘的运行, 使电除尘器的除尘效率由50%左右提高至80%左右。

(3) 根据化验结果调整运行参数, 提高整体效率。针对不同季节、不同初始状态的煤气情况, 在大量试验的基础上, 我们确定了相应的运行制度, 并根据日常化验的结果, 及时对煤气处理量、电除尘器二次电压、电流、喷水量和喷水制度、丝网脱水器反冲洗时间和频率等运行参数作适当调整, 保证二次净化后的煤气质量相对较高。

3 系统调整, 整体提高

3.1 从源头做起, 提高气源质量

结合新工艺、新产线的需求, 以及技能环保方面的要求, 2005年济钢在3#1750m3高炉上率先引进干法除尘工艺, 净化后的高炉煤气含尘量可控制在5mg/m3以下, 并逐步在其它高炉推广。为降低焦炉煤气的H2S含量, 济钢焦化厂对老回收系统的脱硫进行了改造, 并计划在新回收系统增加二次脱硫。经过二次脱硫处理后, 焦炉煤气中的H2S含量有望低于80mg/m 3。

3.2 调整气源供应渠道, 将优质的煤气供给发电

为降低发电用混合煤气杂质含量, 针对高炉煤气干法和湿法工艺净化后含尘量的差别, 我们调整了高炉煤气系统各放散的控制压力, 以及管网上几个关键阀门的状态, 使3#1750m3高炉的煤气优先且最大量的供应发电系统;针对焦炉煤气H2S含量高的客观现实, 结合高、焦炉煤气的平衡状况, 我们调整煤气供应结构, 适当降低发电用焦炉煤气的比例。

4 结论

煤气质量 第2篇

1 主要问题分析

第一, 煤气质量主要是由炼焦生产引起的, 具体表现为:大小炉门没有按时换新与维修, 炉门存在缝隙, 不具备良好的密封条件, 集气管道没有足够的压力、拦焦机清门与清框功能没有恢复——这些项目都会导致炉门密封性, 炭化室里面有空气渗透现象, 煤气中的氮气含量过高, 比原本的设计值多出几倍以上, 标准指标为在4%范围内, 然而实际数值达到了15%到18%, 所以, 导致了荒煤气量高处了原本的设计范围, 空气的渗入是导致炉顶温度高的根本因素, 由此又造成了荒煤气质量与成分的变化, 萘、CO、CO2、N2——的含量都远远超过一般的焦炉, 其中的有效组成成分例如:CH4、H2的含量也会在很大程度上减少, 焦油多数不含有轻质成分, 但是具有很大粘度, 煤气由于内部含有太多的萘, 会导致初冷器具有很高的阻力, 需要多次冲洗。

第二, 电捕焦油器不具备良好的除油作用, 例如:来自于世界知名国家的电捕焦油器在维修后不能达到标准要求, 在电捕以后, 煤气内部会含有过量的焦油。

第三, 煤气中含有的一些杂质例如, H2S、HCN、NH等无法被有效清除, 化产洗涤所利用的脱硫脱氰方法功能与作用十分有限, 无法将荒煤气或者氨水里面的各类杂质完全排放出去, 内部杂志日积月累后, 会导致内部氨水质量出现恶化, 带来不良影响, 同时也有可能导致换热器、塔器塔板发生堵塞现象, 从而带来导热慢的现象。

由于受到诸多因素的不良影响, 硫化氢或者氨洗涤塔出口指标波动较大, 在洗涤后内部的H2S NH3都超出了常规标准。前者的含量达到500-1000毫克每立方米, 后者含量达到0.5克每立方米, 已经严重超出了规范标准。

第四, 粗苯没有良好的洗涤效果, 形成了巨大的阻力, 煤气内部含有很高含量的萘, 现阶段洗苯塔以后, 煤气中仍然含有较多的苯, 已经超出了规范标准。

在实际的生产中可以看出, 焦炉煤气应该得到深层次的净化, 只有这样才会达到甲醇生产的需求。

2 如何加强焦炉煤气的技术改造

通过对一些生产甲醇的生产厂家进行调查得出结论, 提高甲醇生产的有效方法就是对焦炉煤气进行科学处理, 只有当期质量达到一定标准后, 才能有效发挥作用, 以下为几种有效的焦炉煤气改造技术:

(1) 在化产冷凝鼓风的地方增设一个公称力量达到60000立方米每小时的电捕焦油设备。

(2) 在原来基础上在洗涤区域增设一个大型洗苯塔。

(3) 在洗苯塔的后面最新设置一个常压栲胶设备, 用来脱硫, 将这一设备设置在洗涤区的南端, 最新设置的区域面积为20mx45m。

(4) 将气柜的北面增设一个低温水洗涤设备, 利用低温水洗的方法将焦炉煤气里面的一些杂质, 例如:灰尘、氨、苯——加以处理, 使其与煤气分离, 再将其送至化产焦油回收设备里。

(5) 在脱盐水南端增设两部电捕焦油设备, 将途径焦炭过滤器的煤气来全面洁净处理。

(6) 在转化时期要增设一个常温氧化锌脱硫槽, 用这个槽当成催化剂生成装置, 氧化锌脱硫槽的里面要设置一个正常温度的氧化锌脱硫药剂, 经过改造后的工作流程图如下图1所示:

3效果评价

截止最近这几年, 不仅有水洗装置已经被运用, 也有其他的装置被运用, 到了现今时代, 纯煤气无论在工艺指标、还是在技术水平方面都获得了很大程度上的发展, 在甲醇生产方面也逐渐解决了技术改革之前的问题, 例如:压缩机脱硫的缺乏主动局面。

煤气在被处理以及使用以后, 其质量获得了很大的提高, 多项指标都已经达到标准, 因此也就免除了由于煤气质量低下对甲醇生产带来的不良影响。

因为经过洁净后的煤气其含硫量达到30到50毫克每立方米, 能够达到干法脱硫原料气的需要, 因此, 在这样的技术条件下大大节省了NHD含水脱硫的资金投入, 而且干燥脱硫的催化剂的也能够长时间使用。

因为煤气具有良好的净化功能, 焦炉煤气压缩机无需多次检测, 而且其工作时间也大大延长, 没有经过技术改革的压缩机工作周期只有几天, 改造后的机器工作能够达到一个月以上, 极大地减少了修护费用, 控制了劳动强度, 甲醇压缩机的活门也无需多次更换, 在将这一设备进行拆开后, 就会发现内部的气缸、与活门等都很干净, 不会再有焦油粘连, 或者结焦的现象出现, 保证焦炉气压缩机能够按照常规程序运转。

经过这一技术改造后, 甲醇的产量有了很大的提高, 从而控制了甲醇事故的出现, 保证了甲醇的生产效率。

4总结

煤气质量水平直接影响着甲醇的生产, 要积极改善煤气质量, 提高煤气的生产水平, 利用科学的技术方法来改善生产设备, 达到对煤气纯度的提高, 进而保证了甲醇的生产质量, 达到最终的生产目的。

参考文献

[1]于咏梅.甲醇装置三塔精馏节能技术[J].石油和化工节能, 20l0 (2)

[2]国家环境保护局《空气和废气监测分析方法》编写组.空气和废气监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社, 2005

[3]朱晓霞, 李剑峰.膜分离技术在化丁公司甲醇装置中的应用[J].石油和化丁节能, 2011, 4

[4]周楠.甲醇全回收从分离技术“突围”[J].中国石油和化工, 2010, 3

煤气质量 第3篇

1.1 系统结构

分析系统由取样探头, 探头排水 (转炉专有) 、伴热取样管道及分析柜组成。分析柜前面板装有分析仪器、流量计、膜式过滤器、电源开关、按钮控制面板等。柜内由取样预处理及控制部分组成。所有阀件及过滤器等均集成于一块板上, 结构紧凑, 便于安装, 气路短, 反应快, 无系统冷凝现象。系统整体结构紧凑, 美观。

1.2 控制功能

对于转炉煤气分析系统, 具有自动和手动两大控制状态。系统处于手动状态时, 不受外部信号控制, 可以进行反吹, 分析、校对仪器和系统试漏等各项工作。

手动状态下可以全面检查系统是否正常并具备工业运行条件。此状态用于开机和定期检修。工业运行时, 系统处于自动状态, 可接受外部信号 (如升罩、降罩信号等) 。这时系统发出“自动”触点闭合信息, 说明分析系统已具备投入工业运行条件。在此状态下, 系统进行采样、分析、反吹。此时气体浓度上、下限报警时, 发出相应的开关量报警信号。当接受降罩 (或相当于降罩的) 信号时, 系统进行分析, 当接收到升罩信号后, 系统进行排水反吹。如此循环进行。

2 工作原理

2.1 气体流程原理

系统在正常分析时, 手动球阀V1、V3开、电磁阀YV1开, 气体经探头过滤器过滤m1, 进入SE1气液分离器 (KLTL402) 、SE2陶瓷过滤器 (KLTL301) , 经过分析电磁阀YV1、抽气泵 (PU) 抽取样气、CG除湿器 (KLCG11-B) 、m 3硫过滤器 (KLTL302) 、m 4膜式过滤器 (KLTL303) 、L流量计 (KL-L) , 进入分析仪器, 分析完成后进入H缓冲器 (KLTL406) 排空。L起调节分析流量, V4调节旁路流量, V5调节小排空流量, 将除湿器中的冷凝水带出, 进入缓冲器H。在反吹的前20秒的后10秒打开排水阀自动排液, 因转炉煤气管道中含有较大量的水分, 所以特意在探头出口处增加一排水预处理单元, 其组成为SE1、YV5、YV6, 系统分析完成后, 该探头反吹6分钟, 反吹方式为直吹和脉冲反吹相结合的方式, 首先为直吹20秒, 在直吹的20秒的后10秒打开排水阀自动排液。之后为脉冲反吹, 反吹气的起、停根据现场探头与分析柜的距离不同而时间不同, 反吹气源由电磁阀YV2控制, 在反吹时, YV2打开, 分析电磁阀YV1关闭。反吹完成后, 自动进行切换进行分析。

m 3硫过滤器内装硫过滤介质, 寿命约1~2年, 寿命期后, 可进行更换解决。

校对应在手动状态下, 此时按下校对键, 切换手动阀V6切换到校对位置, 使相应的标准气进入仪器, 可进行仪器零点和量程的校验。

试漏:由分析柜内管路及柜外管路试漏两部分:

柜外试漏:先关闭探头阀V1、V3、YV5、YV6, 打开V2, 按下“试漏”键, 反吹电磁阀YV2开, 对管道内通入反吹气体, 然后关闭阀V2, 观察压力表指示在5分钟内如果气体压力下降不超过2%, 则为合格;反之不合格。重新检查样气管道的密封情况, 主要是检查接头接口处的密封情况, 可以肥皂泡沫进行检查。

柜内试漏:柜内试漏一般在生产完成后在厂内进行, 首先将缓冲器各出口封死, 在进样口通入0.4MPa压力的气体, 充气2分钟后关闭进样阀V3, 用肥皂水检查各管路接头是否漏气。为防止仪表因气体压力过高而导致损坏, 在试漏时一般将切换阀V6打在校对位置, 并将缓冲器上仪表排空口封死。

注意:1) 气路不经过抽气泵, 从YV1出来直接到KLCG11-B。2) 气路不经过分析, 从L (流量计) 出来直接接到KLTL406。

2.2 电气控制原理

预处理部份的所有阀件和取样泵均由PLC自动控制, 同时所有的外部控制信号和报警信号都输入给PLC, 或由PLC发出。

所有阀件和取样泵的驱动元件为固态继电器, 无触点, 零相位触发。可靠性高, 无电压尖峰干扰。

探头过滤器由双金属温控器恒定伴热温度, 管道伴热温度由自限温电伴热带控制。

冷凝水的排水管从柜侧下方引出至室外。

在分析柜就位前应准备好布线地沟或地下电缆管道。

3 分析系统校验规程

3.1 定期巡检

定期巡检由专人负责, 维护, 巡检周期由用户自定, 一般设备投运初期时应1~2日, 设备正常投运1个月后, 可为3~5日。巡检的主要内容为检查各流量是否正常, 反吹压力够不够, KLTL303膜式过滤器滤纸是否需要更换, KLCG11-B除湿器制冷温度是否正常 (5℃±0.5) 等。必须认真填写日常巡检表。

3.2 分析仪器定期校验

分析仪器应定期校验其零点和量程。校验周期最短为1周, 最长为3个月。一般一个月校验一次为宜。校对时首先将系统打到手动状态, 按校对按钮, 将V6切换到校对位置, 应慢慢打开标准气阀门, 通入校对气。注意校对流量应与分析流量一致, 对于校对仪表零点, 应通入N2足够长时间, 以仪表零点稳定后为宜。

3.3 分析系统保养与维护

为了保证分析系统正常工作与寿命应定期对分析系统维护。维护的主要内容是:

1) 打扫分析房, 保证分析房的环境整洁, 空气流通性好, 可定期打开风扇通风。

2) 清洁分析仪器表面积灰, 注意应用干净的软性布料擦干净, 严禁大力, 脏、硬布料。

3) 准备的必备备件, 如膜式过滤器滤纸等这些东西要专门放置, 最好与分析系统放在一起, 要注意摆放时:轻拿轻放, 防止有灰尘、粉尘等杂质侵入。

4) 标准气瓶压力<0.2Mpa时应更换新气。气瓶摆放要严格按照气瓶摆放的相关要求摆放, 以防发生安全事故。

5) 检查系统的各加热及排水系统是否正常。

摘要：分析系统由取样探头, 探头排水 (转炉专有) 、伴热取样管道及分析柜组成。对于转炉煤气分析系统, 具有自动和手动两大控制状态。系统处于手动状态时, 不受外部信号控制, 可以进行反吹, 分析、校对仪器和系统试漏等各项工作。预处理部份的所有阀件和取样泵均由PLC自动控制, 同时所有的外部控制信号和报警信号都输入给PLC, 或由PLC发出。

煤气质量 第4篇

淄博市焦化煤气公司煤气厂地块项目为原淄博市焦化煤气公司煤气厂拆迁后改建住宅区的住宅小区规划项目,建设地点位于山东省淄博市张店区,淄博市焦化煤气公司煤气厂原厂区内。

该地块西临金晶大道,东接淄东铁路,北至焦化煤气公司煤气厂北围墙,南侧与青龙山路接壤,是目前淄博市张店区主城区边缘区。

该地块规划净用地25.64 hm2,规划总建筑面积56.495万m2,容积率2.2,建筑密度22%。

2项目定位的思考及规划设计理念

2.1 项目定位的思考

淄博市位于山东省中部,北临黄河,西连泰山,东接潍坊,西靠济南。距渤海湾,黄河入海口约50 km,是山东省重要的交通枢纽城市,经济发达。

本地块所在张店区距济南国际机场70 km,距青岛港70 km,为淄博市五区三县的中心区,本地块又位于张店区主城区边缘,城市主干道金晶大道东侧,距济青高速路出口仅3 km,是张店区的门面,重要的地理位置要求项目有较高的设计定位。

淄博市城市建设属我国典型的新兴城市建设方式,规划有序,路网规整,相当多的建筑及规划设计来自国内外知名建筑设计事务所,设计及建设水准较高。张店主城区主干道两侧已建成的及在建的住宅区均有较高的设计定位,特别是距此约4 km的中润华侨城项目,已成为张店区的一张名片,成为开发商及城市建设管理决策者类比定位的标尺,现实要求项目有较高的设计定位。

2.2 规划理念的确立

对于住宅小区来说,较高的设计定位意味着优美的社区环境,舒适的户内空间,齐全的配套设施,精致的建筑样式,高质量和智能化的物业管理以及人性化的细部设施,即,一切应“以人为本”,以有品位的生活为准。

3场地情况分析

规划区现状地势平坦,场地内现状建筑物大部分为旧的厂区建筑,拆迁及土方工程不大,拆迁难度小,工程建设门槛低。区内道路为厂区道路,路幅窄,密度大,分布不适合现代住宅区,利用价值不高。区内植被普通,仅部分行道树较为高大,保留价值不大。地块内有天然形成的温泉,是本区的一个亮点。地块东侧为淄东铁路干线,交通噪声影响较大。西侧临金晶大道一侧为50 m城市绿带,已形成,南北两侧暂时为空地。

地块周边无住宅区应有的配套设施,没有中小学,商业,其他配套也不完善,而且距离较远,需在地块中加以考虑。

淄博市城市规划部门对该地块已下达的规划条件,详细的规

通过对这四个国家景观设计的比较,我们发现东西方不同文化背景下,景观营造手法有着种种不同。在当今世界的多元化文化中,我们将会越来越体会到文化对于景观设计的影响。我们不仅要广泛吸取各国的先进理念和经验,还要力求从自身的文化中寻根,挖掘出适合中国现今国情的设计手法,打造出既现代又不失传统韵味的中国特色景观设计。

摘要：以淄博市焦化煤气公司煤气厂地块项目为研究背景,通过分析项目定位及规划设计理念,较详细地阐述了项目的规划设计及建筑单体设计,积累了相关设计经验,进而指导工程实践。

关键词：煤气厂,规划设计,建筑单体设计

参考文献

煤气质量 第5篇

1整体煤气化联合循环粗煤气净化的高温干法净化系统

经过相关的的调查数据显示,我们了解到高温干法与常温湿法净化法相比,如果利用高温干法净化法我们进行除尘脱硫工作,这样能够保证整体煤气化联合循环系统的供电效率可以达到1.9%。

1.1整体煤气化联合循环粗煤气净化的高温干法净化技术和设备

随着社会的发展和整体煤气化联合循环粗煤气净化技术设备的不断进步以及快速更新,目前市场上的高温净化除尘的设备主要分为两大类,第一类,离心式除尘器。这类除尘器的设计原理主要是建立在惯性基础之上,通过创新原理和传统相结合的理念设计出离心式除尘器。第二类,过滤式除尘器。这类除尘器利用率比较高,但是该类除尘器有一个重要的缺点, 那就是过滤式除尘器的耐热性能比较差。造成这种结果的原因主要是因为过滤式除尘器中的过滤材料的耐热性能过于差, 因此,对过滤式除尘器的耐热性能必须加以技术改进[1]。

接下来就对这两种高温净化除尘的设备进行具体说明:

首先,离心式除尘。该类除尘器具体的也分为三种,第一种是高温切流式旋风分离器;第二种是多管旋风分离器;第三种是旋流式分离器。但是作为煤气除尘设备,单独使用会大大折扣高温干法离除尘旋风分离器的除尘效率,因此,一般高温干法离除尘旋风分离器都会和其他除尘设施技术相结合,就可以达到除尘的精细化目的[2]。

其次,过滤式除尘。过滤式除尘器有很多类型,比如,陶瓷纤维布袋过滤器、陶瓷纤维毯过滤器、烛状陶瓷过滤器、金属丝网过滤器等多种。从这些过滤式除尘器整体的结构上来看,国际上普遍认可的是烛状陶瓷过滤器、陶瓷纤维过滤器,认为这是在高温干法净化系统中除尘技术比较好并且最具发展前途的两种[3]。

1.2整体煤气化联合循环粗煤气净化的脱硫技术

高温干法脱硫与一般的脱硫技术的不同,主要体现在处理方式上,一般的脱硫技术需要等到气体冷却后再进行,但是高温干法脱硫技术不需要,直接将热气直接加入脱硫反应器中就可以了。在进行脱硫的过程中,热交换装置一般可以忽略不用,这样在一定程度上降低了其发电成本,与此同时,也减少了对设备的投资。

2整体煤气化联合循环粗煤气净化的常温湿法净化系统

2.1整体煤气化联合循环粗煤气净化的常温湿法净化技术和设备

高温干法离心式除尘设备,大部分都能够达到90%以上的除尘效果,但是这种除尘效果必须在特定的环境下,只有在特定的环境中才能够进行正常运行,目前,这项技术还没有进入市场进行大面积应用,还处于试验检查的阶段。相比较之下, 相对而言,高温干法离除尘旋风分离技术的除尘效率虽然相对比较低,远远达不到燃气轮机对高温干法离除尘旋风分离器的要求,之后再经过多次循环操作,再将煤气的显热输入回到气化炉中,最终达到提高煤在气化炉中的转化率的目的[4]。

2.2整体煤气化联合循环粗煤气净化的脱硫技术

随着科技实力的快速发展,因此,目前市场上也有一些常温湿法脱离技术应用,但是由于该项技术还不是十分成熟,因此,该项技术还没有进行广泛推广和使用,同时该项技术因为各种原因操作起来比较复杂,其价格也相对比较昂贵。

3结语

通过上述文章的介绍分析,我们了解到高温干法与常温湿法不同,主要是因为常温湿法需要去除热煤气中的水汽和二氧化碳,而高温干法却不需要这样的处理,与此同时,这种技术可以直接推动燃气轮机,这样可以直接增加设备的输出功率。硫回收的弹性比较大,可以根据市场的需求进行硫磺或硫酸生产,能够进一步提高该技术提高,同时促进社会进步发展。

参考文献

[1]曹蕾,周松锐.整体煤气化联合循环粗煤气净化系统及设备[J].现代化工,2011,04:71-74+78.

[2]李庆生.整体煤气化联合循环粗煤气净化系统及设备[J].化工管理,2014,33:112.

[3]许世森.论整体煤气化联合循环(IGCC)中煤气净化技术的选择[J].动力工程,1995,05:50-55+63+12.

煤气质量 第6篇

煤气化系统中,高温粗合成气一般直接经过水激冷流程降温除尘后进入高低温水煤气变换反应器调节C/H比例,激冷流程产生的饱和蒸汽可作为变换反应的介质[1,2]。这个流程的问题是水激冷产生的饱和水蒸气热品位不高,只能用作变换反应的反应气,而且水蒸气的产量要远大于变换反应的用气量,从能量梯级利用的角度看,在一定程度上浪费了高品位的能量。本文提出了采用半显热回收系统串联变换反应来提高系统能效的思路,即从气化炉出来的粗合成气首先经过废热锅炉吸收高温显热,获得高品位的蒸汽,然后再送入激冷室进行激冷,产生用于变换反应的饱和蒸汽,将饱和蒸汽和合成气混合后送入变换反应器进行变换反应,变换反应需要的水蒸气量根据变换反应的碳转化率确定。本文对上述系统进行了优化计算研究,分析了半显热回收参数对变换反应的影响规律。

半显热回收串联变换反应流程的思路以及其对能量效率的研究已有报道,米兰理工大学的Martelli和普林斯顿大学的Kreutz提出了显热回收设备加部分激冷流程及后续变换反应的思路[3]。清华大学的张勇,倪维斗等人建立煤基合成气液体燃料/电力多联产仿真和优化模型,研究了水煤气变换反应器对系统能源转换效率与温室气体排放的影响,为多联产系统能量优化提供依据[4];哈尔滨工业大学的王颖,邱朋华等人对IGCC系统中气化岛中显热回收方式进行了研究,分析了不同的显热回收方式对能量的利用情况以及对系统的影响[5];清华大学张晋,段远源对以煤气化为核心的多联产系统做了能量分析,采用分析的方法研究了变换反应过程能量对整体多联产系统效率的影响[6];周运逵从能量的品质角度用有效能的方法分析水煤气变换流程中能量损失的原因[7]。

本文利用Aspen Plus软件建立了半显热回收及变换反应流程,通过热力学及化学平衡计算,研究了反应温度。

1 流程概述

气化炉产生的1500℃的高温粗合成气经过冷合成气回注后温度降为900℃左右,首先进入废热锅炉回收高品位显热,然后进入激冷流程,产生饱和蒸汽,成为汽-气混合物,温度降低为233.9℃,之后进入变换反应器发生变换反应。变换反应器采用高温和低温变换反应器串联的工艺。233.9℃的合成气加热到400℃进入高温变换器反应,在高温变换反应器出口经过冷却降为低温反应器压力下的饱和温度233℃,然后进入低温变换反应器进一步反应,以提高反应转化率。流程如图1所示。

2 模型建立及计算条件

用Aspen Plus软件建立了半显热回收串联变换反应流程模型。从气化炉出来的高温合成气作为模型的入口参数,模型中各装置的压力、温度,以及激冷水量等计算参数如表1所示。

3 计算结果与分析

3.1 半显热回收和全激冷程串联变换反应流程的能效分析

建立了半显热回收串联变换反应系统模型1和激冷串联变换反应系统模型2,分别从系统能量和转化率角度分析了两种系统的工艺性能。用于显热回收的废热锅炉的出口温度定为640℃是根据激冷产汽量和废热锅炉显热回收热量的优化计算后确定。模型的计算条件如表2所示。

从系统的能量以及变换反应转化率看,系统能量有三种形式:(1)废热锅炉显热回收热量a;(2)加热合成气至高温反应温度所需热量b;(3)变换反应热的回收热量c。其中能量a品位最高。变换反应转化率包括高温反应转化率、低温反应转化率及总转化率。两个系统的能量比较如图2,转化率的比较如图3所示。

为统一比较的基准,将两个系统计算的脱碳率都定义在75%。由图2中可见,系统2中能量a回收为零,而系统1中能量a回收较多。能量b适应高温变换将合成气从233.9℃加热到400℃所需的热量,在系统2中该部分的热量增加,主要原因为全激冷过程中产生的水蒸气量多,在相等合成气量中携带的饱和蒸汽更多,导致该部分所需能量增加。能量c为变换反应回收的能量,是低品位能量。对两个系统能量的比较可见半显热回收串联变换反应的系统能量利用优于全激冷串联变换反应系统的能量利用。

变换反应的转化率主要受温度和水气比的影响。两个系统的高低温变换反应温度是相同的,主要影响因素是反应水气比。从图3可见,系统2的反应转化率高于系统1,其中高温反应转化率要高出将近10%。从水气比的变化上看,系统2的水气比要比系统1的高出很多,特别是低温反应水气比高出1倍多。从系统1到系统2,变换反应转化率的增加,主要因为反应水气比的增加造成的,但是总的转化率增加并不明显。

3.2 废热锅炉出口温度对总能量的影响

本节研究在该流程中,废热锅炉出口温度对其能量的影响。三种能量形式已在上节中说明。在废热锅炉入口温度确定的情况下,改变废热锅炉出口温度势必引起显热回收的变化。该温度的变化又相当于激冷单元入口温度变化,在定量的激冷给水,入口温度的变化又会引起合成气中饱和蒸汽的含量变化,进而改变变换反应的转化率,最后对能量a、b造成影响。改变废热锅炉出口温度,对三种热量的影响如图4所示。

在上述计算中,在变换反应总转化率为75%基础上,对废热锅炉出口温度在540～740℃范围内,考察三种热量的变化规律,得到的计算结果如图4所示:随着废热锅炉出口合成气温度的升高,能量a逐渐减小,能量b及能量c增加,三者热量之和减小,其变换趋势和废热锅炉回收热量变化相似,废热锅炉显热回收热量为主导部分。从图4中可见,随着废热锅炉出口温度的升高,废热锅炉回收的热量减少,如果用于加热合成气部分,该部分热量是足够的。可见,半显热回收流程,既能回收高品位热量,来提高系统的效率以及满足后序变换工艺中所需热量,又能调节变换反应的转化率,满足系统不同的脱碳率要求。

3.3 废热锅炉出口温度对变换反应转化率的影响

半显热回收后序为变换反应工艺的流程,显热回收和变换反应为两个独立单元。废热锅炉出口温度是半显热回收流程的关键参数。该温度的确定需考虑多方面的因素:显热回收热量;显热回收设备的结构;合成气中碱金属的结晶温度;激冷水量等。本文通过在不同废热锅炉出口温度情况下,对变换反应转化率进行研究。

变换反应是一个放热反应,反应的温度越低,越有利于反应的正向进行,反应的转化率越高;反应物的浓度越高,也有利于反应的正向进行。但是反应温度低,会降低反应速度。本文采用中温串联低温变换反应器,反应器模型选用软件中的Requil平衡反应器。其影响结果如图5所示。

从图中可见,随着废热锅炉出口合成气温度的升高,合成气中水蒸气的量增加,所以进入高、低温反应器的合成气的水气比升高,使得两个反应器的转化率变大,以至总反应转化率增大。高温反应转化率不断升高,CO和H2O以1:1反应,随着反应程度的增大,反应掉的CO和H2O越来越多,使得进入低温反应器的合成气水气比增加幅度大,同时低温反应器的转化率较高温反应器高。两种反应器的转化率的变化幅度非常相似,然而总的转化率变化幅度小。从反应转化率角度出发,在半显热回收流程下,变换反应更易于调节。

4 结论

(1)与激冷串联变换反应流程相比,半显热流程在满足不同脱碳率要求的同时,既可回收高品位热量以提高系统效率,又可以减低变换反应水气比及激冷水量;

(2)半显热回收串联变换反应流程可以回收高品位热量保持系统效率,又能实现流程能量的优化匹配。

(3)从变换反应转化率角度看,该流程易于调节反应转化率。在废热锅炉温度升高的同时,高温及低温反应转化率随之增大。

参考文献

[1]于遵宏,王辅臣,等.煤炭气化技术[M].北京:化学工业出版社,2010,7.

[2]闫志者.水碳反应比及其应用探讨[J].大氮肥,2006(2).

[3]Emanuele Martelli.Thomas Kreutz.Shell coal IGCCSwith carbon capture:Conventional gas quench vs.innovative con-figurations.Applied Energy.2011,3978-3989.

[4]张勇,倪维斗,李政.水煤气变换反应对多联产系统能源转换效率与温室气体排放的影响[J].动力工程,2006(6).

[5]张晋.以煤气化为核心的多联产系统的能量分析[D].北京:清华大学.

[6]王颖,邱朋华,吴少华.整体煤气化联合循环系统气化岛特性模拟研究[J].中国电机工程学报,2010,30(2).

[7]周运逵.变换过程的有效能分析[J].青岛化工学院学报.

[8]吴林峰,李怀新.变换反应动力学的研究进展[J].化工时刊,2009(2).

[9]纵秋云.高浓度CO变换催化剂装填量的动力学计算及问题探讨[J].化肥设计,2006(10).

气化煤气 第7篇

固体燃料的气化是热化学过程。煤可在高温时伴用空气 (或O2) 和水蒸气为气化剂, 经过氧化、还原等化学反应, 制成以CO和O2为主的可燃气体, 采用这种生产方式生产的煤气, 称为气化煤气。

气化煤气按其生产方法 (气化剂) 的不同, 主要可分为以下几种:a) 混合发生炉煤气是生产混合发生炉煤气的设备。它以空气和水蒸气作为气化剂, 煤与空气及水蒸气在高温作用下制得混合煤气。其中CO含量为27.5%, 热值约5 410 k J/m3 (标准) 。混合发生炉煤气由于毒性较大, 热值低, 不能作为城市燃气的唯一气源。一般用于掺入高热值煤气 (干馏煤气及油制煤气) 中配制成城市燃气, 也常用作焦炉燃烧室加热;b) 水煤气以水蒸气作为气化剂, 在高温下与煤或焦炭作用制得水煤气。水煤气主要成分为CO和H2, 其中CO含量达38.5%左右, H2含量40%左右, 热值约为11 000 k J/m3 (标准) 。水煤气生产成本较高, 一般只作为高峰负荷时的补充气源。