1       概述

根據(jù)目前燃氣站使用的實際情況，我公司組織技術人員進行了認真討論，并進行了詳盡的研究計算，設計出本方案。

2  設計依據(jù) 

根據(jù)貴公司提供的資料進行計算，以確定燃氣爐的型號及數(shù)量。

3  設計原則

3.1  選擇先進、成熟、可靠的技術及裝備。

3.2  工藝方案能充分滿足產(chǎn)品的燒成要求及環(huán)保要求。

3.3  保證工藝的合理性及長期運行的穩(wěn)定性。

3.4  實用與節(jié)約投資相結合。

4  冷燃氣站工藝方案設計

4.1  根據(jù)貴公司的實際需求，對燃氣站整個工程進行統(tǒng)一布局設計，共5臺---4.0米發(fā)生爐冷燃氣站。

4.2  上料采用皮帶輸送、自動加料方式。

4.3  本方案燃氣采用間接冷卻，避免了燃氣直接和水的接觸，從而減少了污染，利于環(huán)保。（燃氣凈化采用噴淋塔、電捕焦、間冷器、電捕輕四級凈化方式；除去噴淋塔補充清水外，循環(huán)水池中主要為生物質(zhì)燃料所攜帶的自然水分。循環(huán)水池收集的生物質(zhì)燃氣中的冷凝水，經(jīng)三級濾清池沉淀分離后，定期送往液態(tài)肥車間；沉淀物主要以焦油、粉塵為主，進入重質(zhì)焦油池，定期抽取作為肥料車間燃料使用；電捕焦及間冷器捕集的輕質(zhì)焦油，用于銷售或作為肥料車間燃料使用）

4.4  氣化爐基建采用混凝土與鋼結構相結合的方案。廠房總高度為22.8米，共四層，為鋼架結構。本結構能夠滿足設備運行的需求，又可以最大限度地降低基建成本。

5  原料及主要氣化指標

5.1 原料

應符合國家相關標準，粒度 40MM-10MM  、機械強度（堆積密度）  700kg/m3    、固定碳 15%    、含水率   ≦15%  ，發(fā)熱值 >14600MJ/kg。

5.2 主要氣化指標

  · 氣化強度       600 m³/（m² h）

  · 干燃氣化率     2.2  Nm³/kg

  · 燃氣低發(fā)熱值   5000 kJ/Nm³

  · 灰渣含碳率      %

  · 蒸氣耗率       100 kg/kg生物質(zhì)

  · 空氣耗率        0.9Nm³/kg生物質(zhì)

  · 爐渣產(chǎn)率        10%-15%

6  原料質(zhì)量要求及氣化爐燃氣質(zhì)量

為保證氣化爐燃氣的質(zhì)量要求，并滿足燃氣制氣的工藝需要，比較適合的原料為硬質(zhì)生物質(zhì)壓塊。具體指標詳見下表：

冷燃氣成份（%）

燃氣質(zhì)量指標

7  生物質(zhì)氣化原理及工藝流程

7.1 氣化原理

基本化學反應

    生物質(zhì)氣化爐燃氣是通過水蒸氣和空氣混合形成氣化劑后流經(jīng)熾熱的固定燃燒床生成的.空氣中所含的氧和蒸汽與燃料中的碳反應,生成了含有CO, CO₂, H₂, CH₄, C₂H₄, N₂等成分的燃氣。

蒸汽與碳反應是吸熱反應:          C + H₂O---à CO + H₂

當氧和碳反應時就放出熱量          2C + O₂--—> 2CO

一氧化碳與蒸汽反應：              CO + H₂O à CO₂ + H₂

這里一些蒸汽還與CO反應，由于每體積CO轉化為CO₂時，同時生成了相同體積的H₂0在還原層，當燃氣通過還原帶時,可燃氣體含量迅速上升,而CO2和水蒸汽含量下降。通過還原帶后，進入干餾段，加入氣化爐的生物質(zhì)原料，依次被干燥，預熱和干餾，生成的蒸汽、焦油霧和燃氣，一起從發(fā)生爐頂部輸出，其溫度在100—150℃左右，通過燃氣洗滌塔除去大量焦油和灰塵后進入電捕焦油器進一步凈化燃氣，這時燃氣溫度在70℃左右，送燃氣間冷器冷卻到45℃，再送入電捕輕油器進一步凈化燃氣，經(jīng)燃氣加壓機加壓至后工段使用。

7.2 燃氣生產(chǎn)工藝流程簡述（間冷工藝）

 本工藝分為元；原料貯存、輸送系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、制氣系統(tǒng)、凈化冷卻系統(tǒng)及氣體輸送系統(tǒng)。

7.2.1原料貯存、提升輸送系統(tǒng)

氣化站料場→篩分系統(tǒng)→輸送系統(tǒng)→料倉→加料系統(tǒng)→氣化爐

7.2.2 氣化系統(tǒng)

氣化系統(tǒng)為常壓生物質(zhì)氣化爐，由爐體系統(tǒng)、爐柵系統(tǒng)、液壓除灰系統(tǒng)、電氣控制等系統(tǒng)組成。

7.2.2.1 加料系統(tǒng)

加料采用自動加料方式，加料由控制室內(nèi)的【PLC+DCS】可編程控制器自動控制，設有自動、半自動、手動控制，加料閥由液壓系統(tǒng)驅動。

7.2.2.2  爐體系統(tǒng)

本設計爐體夾套為常壓容器，在氣化站正常運行時不需要外來蒸汽。汽包含有水位控制器，液位計及蒸汽管路，供氣化站內(nèi)使用。爐體內(nèi)干餾段砌筑耐火爐襯，組成內(nèi)外包圍的加熱空間，使入爐原料接受來自爐內(nèi)氣化段及耐火材料方向的傳熱，對原料進行充分干餾。

7.2.2.3 爐柵系統(tǒng)

爐柵由耐熱耐磨合金鑄鐵制成，安裝在爐柵支座上。氣化劑通過爐柵的布風口均勻分布在爐內(nèi)，進行氣化反應。

7.2.2.4 液壓除灰系統(tǒng)

爐底灰盆采用鋼球軌道結構，蝸輪蝸桿變頻傳動系統(tǒng)，通過驅動灰盆旋轉，將灰渣犁出，落入溜灰斗。

7.2.2.3 集中干油潤滑系統(tǒng)

氣化爐灰盆傳動機構的鋼球潤滑采用干油多點潤滑系統(tǒng)，潤滑站能夠自動將潤滑脂注入各個潤滑點。

7.2.3 凈化冷卻系統(tǒng)

凈化冷卻系統(tǒng)由洗滌塔、電捕焦油器、間接冷卻器、電捕輕油器組成。主要是對氣化爐生產(chǎn)的粗燃氣進行除塵、電捕焦油、降溫處理、電捕輕油。處理后的燃氣溫度達到35-40℃，燃氣含塵量<100 Mg/Nm³ 。然后由燃氣加壓機加壓后，經(jīng)脫硫（用戶任選），送往用氣工段使用。

7.2.4工藝流程敘述

將篩分好的生物質(zhì)顆粒通過輸送設備輸送到儲料倉，由程序控制的給料設備將原料加入到氣化爐的干餾段。空氣鼓風機將空氣鼓入爐底，同時低壓蒸汽通過混合箱與空氣混合作為氣化劑與氣化段900℃高溫的半焦生物質(zhì)進行氣化反應，同時利用燃氣的余熱對干餾段的原料進行干餾。生成CO約為23—30％，H₂約為10—15%，CH₄約為2—3％的可燃氣體；產(chǎn)生的燃氣其溫度為100—150℃,經(jīng)過洗滌塔洗滌焦油和灰塵進入電捕焦進一步捕捉灰塵和焦油，然后進入間冷器冷卻。洗滌塔洗滌水經(jīng)處理后焦油與水分離循環(huán)使用，氣化產(chǎn)生的水通過統(tǒng)一的酚水蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽作為氣化劑送入氣化爐使用，因此整個氣化系統(tǒng)不產(chǎn)生外排廢水，從電捕焦底部出來的邵量水和焦油被送往焦油池。，然后通過間冷器降溫。冷卻后燃氣的溫度約35—40℃，經(jīng)過電捕輕油器捕灰塵和輕油，然后進入總管經(jīng)燃氣增壓機增壓后通過燃氣管線送往用氣設備或直接經(jīng)燃氣風機增壓后通過燃氣管線送往用氣設備。從間冷器出來的油水混合物被分別分離，輕焦油被送入輕焦油池，水送入酚水池。燃氣生產(chǎn)方案采用冷燃氣生產(chǎn)工藝，工藝流程見工藝流程簡圖。

合格原料---料倉---氣化爐---洗滌塔---電捕焦---間冷器---電捕輕油器---燃氣加壓機---用氣端

7.3 工藝特點              

近幾年來，我們公司根據(jù)用戶不同的要求開發(fā)出不同的氣化工藝技術。并根據(jù)用戶生產(chǎn)配套設備，在技術、工藝和設備上有獨特的特點，使氣化爐故障率低，運行穩(wěn)定，。

7.3.1  Φ4.0m生物質(zhì)氣化工藝與技術，是在引進國外最先進的氣化設備和工藝的基礎上加以消化、吸收，不斷優(yōu)化的先進氣化設備。

7.3.2  采用氣化爐生產(chǎn)燃氣，氣化效率、熱效率高。生產(chǎn)運行成本較低、勞動強度低、操作環(huán)境較好。燃氣雜質(zhì)含量少、發(fā)熱值高而且工藝穩(wěn)定。

7.3.3  采用間接冷卻器對燃氣進行間接冷卻，實行燃氣間冷工藝，封閉循環(huán)冷卻，污水零排放。有效地控制了燃氣與水直接接觸產(chǎn)生大量的含酚污水的缺點。

7.3.4  產(chǎn)生焦油為低溫干餾焦油，粘度低、流動性好，質(zhì)量好，易于儲存及燃燒。也可作為化工原料外銷。

7.3.5  加料機構采用插板閥，結構緊湊，密封性好，安全可靠、維護方便。

7.3.6  采用耐火襯里干餾段，傳熱好，干餾充分，熱損失少。

7.3.7  爐底鼓風壓力大，氣化強度高，輸送距離遠，能保證系統(tǒng)正壓運行，可靠方便。

7.3.8  爐柵支座采用整體結構，爐柵不同部位采用不同材質(zhì)的鑄件，耐高溫、耐磨損，壽命長，易維護。

7.3.9  自動化程度高，自控環(huán)節(jié)多，便于操作管理，勞動強度低。

8 主要設備選型

8.1 氣化爐

選型：本方案選擇Φ4.0m型生物質(zhì)氣化爐，其技術特性及參數(shù)見下表：

Φ4.0生物質(zhì)氣化爐技術特性及基本參數(shù)