入爐蒸氣量遞減的半水煤氣生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種入爐蒸氣量遞減的半水煤氣生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]半水煤氣的制備已經(jīng)是一項十分成熟的工藝，應(yīng)用比較廣泛的是采用間歇式造氣爐循環(huán)制氣，其中氣化層的溫度和厚度是造氣爐穩(wěn)定運(yùn)行、產(chǎn)氣量大、氣體成分合格的決定性因素。通常，氣化溫度控制在較小的范圍內(nèi)波動，溫度過高，易使氣化層溫度超過煤層灰熔點(diǎn)，易導(dǎo)致灰渣結(jié)塊，粘結(jié)煤粒，增加爐內(nèi)阻力，影響高溫燃煤在氣化層中的均勻分布，會在短時間內(nèi)形成氣溝、炭火層傾斜或燒穿的氣化異常現(xiàn)象，使?fàn)t況惡化。當(dāng)氣化層溫度控制較低時，氣化化學(xué)反應(yīng)速度減慢，氣化強(qiáng)度降低，產(chǎn)氣量降低，蒸汽分解率低，灰渣中殘?zhí)剂吭黾?，煤氣質(zhì)量變差。常規(guī)的調(diào)節(jié)手段主要靠控制吹風(fēng)總量(吹風(fēng)時間，吹風(fēng)強(qiáng)度)或入爐蒸汽總量控制其爐溫，調(diào)節(jié)爐況。進(jìn)風(fēng)量越多，氣化層溫度越高，造氣爐蓄熱越多。通入蒸汽進(jìn)行分解時，蓄熱越多，溫度越高，其分解率越高。隨著供汽時間增長，氣化層溫度越來越低，此時蒸汽量如果還是與開始同一流量，在制氣后期氣化層溫度降低，則有部分蒸汽不能及時分解，未分解的蒸汽帶走氣化層內(nèi)的大量熱量，氣化層溫度急劇下降，蒸汽分解率隨之降低，產(chǎn)氣率也大大降低，由于溫度低，煤氣中有效氣體成分也隨之下降。同時過量的蒸汽使氣化層下降的過程中，使部分煤炭顆粒降至反應(yīng)溫度以下，不能及時與蒸汽和空氣反應(yīng)而被帶入灰渣層，從而增高了消耗。為較好的解決蒸汽入爐后期分解率急劇降低的矛盾，不少廠家采用過很多方式對入爐蒸汽自動調(diào)節(jié)，但由于控制方法的不完善或控制器件的選型局限，導(dǎo)致效果都不大理想。
[0003]一般情況下，造氣入爐蒸汽中有較多的過量蒸汽。隨著蒸汽通入時間的增長，帶走爐內(nèi)的熱量增多，爐溫迅速下降，蒸汽分解率急劇降低，未分解的蒸汽帶走大量熱量，造成蒸汽或熱利用率不高，浪費(fèi)大量能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決目前半水煤氣生產(chǎn)中的入爐蒸汽中有較多的過量蒸汽，隨著蒸汽通入時間的增長，帶走爐內(nèi)的熱量增多，爐溫迅速下降，蒸汽分解率急劇降低，未分解的蒸汽帶走大量熱量，造成蒸汽或熱利用率不高，浪費(fèi)大量能源，且氣化化學(xué)反應(yīng)速度減慢，氣化強(qiáng)度降低，產(chǎn)氣量降低，蒸汽分解率低，灰渣中殘?zhí)剂吭黾樱簹赓|(zhì)量變差的技術(shù)問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種入爐蒸氣量遞減的半水煤氣生產(chǎn)工藝，包括如下步驟:
[0006](I)吹風(fēng)階段:從爐底吹入足量空氣與爐內(nèi)碳元素反應(yīng)，生成二氧化碳，放出大量熱量，使氣化層溫度升高，蓄熱；
[0007](2)上吹階段:通入上吹蒸汽，蒸汽經(jīng)蒸總閥進(jìn)入蒸汽調(diào)節(jié)回路，再經(jīng)上吹閥從爐體底部進(jìn)入爐內(nèi)，蒸汽進(jìn)入氣化層進(jìn)行高溫分解，生成氫氣和一氧化碳；所述蒸汽調(diào)節(jié)回路與蒸總閥串聯(lián)，蒸汽調(diào)節(jié)回路包括自動調(diào)節(jié)閥，自動調(diào)節(jié)閥為具有等百分比特性的高溫套筒閥；剛進(jìn)入上吹步序時，自動調(diào)節(jié)閥開度開至上吹設(shè)定上限Z1，維持一定時間Tl后，以一定速度Vl減小開度，蒸汽減量供給，至自動調(diào)節(jié)閥開度開至上吹設(shè)定下限值Z2，鎖定輸出，實現(xiàn)后期蒸汽少量供給；
[0008](3)下吹階段:為防止氣化層上升過多，在上吹結(jié)束后，通入下吹蒸汽進(jìn)行下吹過程，蒸汽經(jīng)蒸總閥進(jìn)入蒸汽調(diào)節(jié)回路，再經(jīng)下吹閥從爐體頂部進(jìn)入爐內(nèi)，氣化層不斷下移，蒸汽進(jìn)入氣化層進(jìn)行高溫分解，生成氫氣和一氧化碳；剛進(jìn)入下吹步序時，自動調(diào)節(jié)閥開度開至下吹設(shè)定上限Z3，維持一定時間T3后，以一定速度V2減小開度，蒸汽減量供給，至自動調(diào)節(jié)閥開度開至下吹設(shè)定下限值Z4，鎖定輸出，實現(xiàn)后期蒸汽少量供給；
[0009](4) 二次上吹階段:再次通入上吹蒸汽進(jìn)行短時間的上吹流程，用蒸汽將爐底管道置換干凈；
[0010](5)吹凈階段:空氣經(jīng)吹風(fēng)閥進(jìn)入爐體，回收管道中的剩余煤氣。
[0011]進(jìn)一步地，所述自動調(diào)節(jié)閥為氣動或電動。
[0012]進(jìn)一步地，所述蒸汽調(diào)節(jié)回路還包括與所述自動調(diào)節(jié)閥并聯(lián)的手動調(diào)節(jié)閥。
[0013]進(jìn)一步地，所述自動調(diào)節(jié)閥為正作用閥門。
[0014]進(jìn)一步地，所述自動調(diào)節(jié)閥的單行程時間小于12s。
[0015]進(jìn)一步地，所述自動調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度為1%。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:(1)采用通用調(diào)節(jié)閥，不需定制專業(yè)閥門，選型范圍寬，通用性好。(2)調(diào)節(jié)閥閥芯選用等百分比特性的高溫套筒閥，徹底改變了傳統(tǒng)閘板閥流量調(diào)節(jié)不均的弱點(diǎn)，使調(diào)節(jié)更具線性，調(diào)節(jié)效果更好。(3)調(diào)節(jié)回路具備副線調(diào)節(jié)，副線部分能確保最小安全上吹蒸汽用量，同時，主線部分出現(xiàn)故障時，通過手動調(diào)節(jié)副線部分，可保證連續(xù)生產(chǎn)，亦能同時對主線進(jìn)行維修。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法中，無副線部分，主線通過機(jī)械限位保證最小安全上吹蒸汽流量，如調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)蒸汽無法及時調(diào)節(jié)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，同時，維修調(diào)節(jié)閥必須系統(tǒng)停車才能進(jìn)行，生產(chǎn)的連續(xù)性得不到保障。(4)調(diào)節(jié)回路與蒸汽總閥串聯(lián)使用，所以能同時對上吹、下吹乃至所有工藝步序段的蒸汽流量進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，只需通過改變控制程序中參數(shù)設(shè)定，即可選擇任一控制方式，包括對一個、二個甚至多個時序段進(jìn)行控制，不需改動調(diào)節(jié)回路的工藝位置，節(jié)省成本，操作簡單。傳統(tǒng)技術(shù)中通常用改變調(diào)節(jié)回路的工藝位置實現(xiàn)不同的調(diào)節(jié)方式。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的煤氣生產(chǎn)工藝原理圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的上吹和下吹階段控制軟件流程圖。
[0019]圖中:1爐體；2蒸總閥；3吹風(fēng)閥；4上吹閥；5下吹閥；6上行閥；7下行閥；8煤總閥；9煙囪閥；10回收閥；11煙囪；KV1自動調(diào)節(jié)閥；KT1手動調(diào)節(jié)閥。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成，且其不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0021]如圖1-2所示，以目前比較普及的間歇式造氣裝置為例，說明其工藝流程。
[0022]該裝置主要作用是生產(chǎn)半水煤氣，由圖1可見，其主要組成部分是爐體1、管道及閥門，其原料有蒸汽、空氣及爐體I內(nèi)的煤炭，其主要熱化學(xué)反應(yīng)為:
[0023]吹風(fēng)時放熱:C+02=CO 2+Q.2C+02= 2C0+Q 2
[0024]蒸汽高溫分解時吸熱:C+C02=2C0 - Q 3C+H20 = C0+H2 — Q 4
[0025]C+H20 = C0+H2- Q 5C0+H20 = C02+H2— Q 6
[0026]另外，由于煤中有機(jī)物的分解及煤的熱解，生成部分CH4、H2S、焦油等產(chǎn)物。
[0027]生產(chǎn)半水煤氣的主要過程(簡稱步序)如下:
[0028](I)吹風(fēng)階段:從爐體I底部吹入足量空氣或氧氣與爐內(nèi)碳元素反應(yīng)，生成二氧化碳，放出大量熱量，使氣化層溫度升高，蓄熱。具體為:空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后經(jīng)吹風(fēng)閥3進(jìn)入爐體，與爐體內(nèi)炙熱的炭層反應(yīng)，耗去其中氧氣，生成二氧化碳，同時剩余大量氮?dú)?，還有部分因高溫導(dǎo)致二氧化碳還原成部分一氧化碳，同時還有少量甲烷等氣體。吹風(fēng)的主要作用是升溫、蓄熱，其產(chǎn)品氣可以通過上行閥6及煙囪閥9后經(jīng)煙囪11放空，也可經(jīng)回收閥10進(jìn)入三廢鍋爐再次利用，同時，還可經(jīng)煤總閥8將大量氮?dú)?、甲烷及二氧化碳等氣體送入后工段。
[0029](2)上吹階段:通入上吹蒸汽，蒸汽經(jīng)蒸總閥2進(jìn)入蒸汽調(diào)節(jié)回路，再經(jīng)上吹閥4從爐體I底部進(jìn)入爐內(nèi)，蒸汽進(jìn)入氣化層進(jìn)行高溫分解，生成氫氣和一氧化碳；蒸汽調(diào)節(jié)回路與蒸總閥2串聯(lián)，蒸汽調(diào)節(jié)回路包括自動調(diào)節(jié)閥KV1，自動調(diào)節(jié)閥KVl為具有等百分比特性的高溫套筒閥；剛進(jìn)入上吹步序時，自動調(diào)節(jié)閥KVl開度開至上吹設(shè)定上限Z1，維持一定時間Tl后，以一定速度Vl減小開度，蒸汽減量供給，至自動調(diào)節(jié)閥KVl開度開至上吹設(shè)定下限值Z2，鎖定輸出，實現(xiàn)后