1       概述

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

2  設計依據 

根據貴公司提供的資料進(jìn)行計算，以確定燃氣爐的型號及數量。

3  設計原則

3.1  選擇先進(jìn)、成熟、可靠的技術(shù)及裝備。

3.2  工藝方案能充分滿(mǎn)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(cháng)期運行的穩定性。

3.4  實(shí)用與節約投資相結合。

4  冷燃氣站工藝方案設計

4.1  根據貴公司的實(shí)際需求，對燃氣站整個(gè)工程進(jìn)行統一布局設計，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(dòng)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(chē)間；沉淀物主要以焦油、粉塵為主，進(jìn)入重質(zhì)焦油池，定期抽取作為肥料車(chē)間燃料使用；電捕焦及間冷器捕集的輕質(zhì)焦油，用于銷(xiāo)售或作為肥料車(chē)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(chǎng)房總高度為22.8米，共四層，為鋼架結構。本結構能夠滿(mǎn)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(guān)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(mǎn)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(jiàn)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(xué)反應

    生物質(zhì)氣化爐燃氣是通過(guò)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(shí)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(shí)，同時(shí)生成了相同體積的H₂0在還原層，當燃氣通過(guò)還原帶時(shí),可燃氣體含量迅速上升,而CO2和水蒸汽含量下降。通過(guò)還原帶后，進(jìn)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(guò)燃氣洗滌塔除去大量焦油和灰塵后進(jìn)入電捕焦油器進(jìn)一步凈化燃氣，這時(shí)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(jìn)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(jiǎn)述（間冷工藝）

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

7.2.1原料貯存、提升輸送系統

氣化站料場(chǎng)→篩分系統→輸送系統→料倉→加料系統→氣化爐

7.2.2 氣化系統

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

7.2.2.1 加料系統

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

7.2.2.2  爐體系統

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

7.2.2.3 爐柵系統

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(guò)爐柵的布風(fēng)口均勻分布在爐內，進(jìn)行氣化反應。

7.2.2.4 液壓除灰系統

爐底灰盆采用鋼球軌道結構，蝸輪蝸桿變頻傳動(dòng)系統，通過(guò)驅動(dòng)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

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

7.2.3 凈化冷卻系統

凈化冷卻系統由洗滌塔、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(jìn)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(hù)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(guò)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�？諝夤娘L(fēng)機將空氣鼓入爐底，同時(shí)低壓蒸汽通過(guò)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(jìn)行氣化反應，同時(shí)利用燃氣的余熱對干餾段的原料進(jìn)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(guò)洗滌塔洗滌焦油和灰塵進(jìn)入電捕焦進(jìn)一步捕捉灰塵和焦油，然后進(jìn)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(guò)統一的酚水蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽作為氣化劑送入氣化爐使用，因此整個(gè)氣化系統不產(chǎn)生外排廢水，從電捕焦底部出來(lái)的邵量水和焦油被送往焦油池。，然后通過(guò)間冷器降溫。冷卻后燃氣的溫度約35—40℃，經(jīng)過(guò)電捕輕油器捕灰塵和輕油，然后進(jìn)入總管經(jīng)燃氣增壓機增壓后通過(guò)燃氣管線(xiàn)送往用氣設備或直接經(jīng)燃氣風(fēng)機增壓后通過(guò)燃氣管線(xiàn)送往用氣設備。從間冷器出來(lái)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(jiàn)工藝流程簡(jiǎn)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(diǎn)              

近幾年來(lái)，我們公司根據用戶(hù)不同的要求開(kāi)發(fā)出不同的氣化工藝技術(shù)。并根據用戶(hù)生產(chǎn)配套設備，在技術(shù)、工藝和設備上有獨特的特點(diǎn)，使氣化爐故障率低，運行穩定，。

7.3.1  Φ4.0m生物質(zhì)氣化工藝與技術(shù)，是在引進(jìn)國外最先進(jìn)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(jìn)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(dòng)強度低、操作環(huán)境較好。燃氣雜質(zhì)含量少、發(fā)熱值高而且工藝穩定。

7.3.3  采用間接冷卻器對燃氣進(jìn)行間接冷卻，實(shí)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(diǎn)。

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

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(fēng)壓力大，氣化強度高，輸送距離遠，能保證系統正壓運行，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(cháng)，易維護。

7.3.9  自動(dòng)化程度高，自控環(huán)節多，便于操作管理，勞動(dòng)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(shù)特性及參數見(jiàn)下表：

Φ4.0生物質(zhì)氣化爐技術(shù)特性及基本參數