產2萬噸合成氨造氣工段工藝設計計算-應用化工技術畢業論-資料下載頁

　　

【正文】 燃料性質，氣化劑配分比和煤氣組成的要求而定，一個循環時間短時， 爐溫的波動小，煤氣產量和質量也較穩定，故循環時間不宜長，但氣化活化較低的燃料時，因反應速度慢，應采用較長的循環時間。 氣體成分 主要調節半水煤氣中（ H2+CO）與 N2 比值。方法是改變加氮氣，或改變空氣吹凈時間 。在生產中還應經常注意保持半水煤氣中低的氧含量（ ≤% ），否則將引起后序工段的困難，氧含量過高還有爆炸的危險。 生產流程的選擇及論證 根據水煤氣生產工藝流程中廢熱利用的程度，可分為五類： ： 吹風直接放空，上下形煤氣直接進入冷卻凈化系統，故其熱效率差。一般為小型水煤氣站采 ： 該流程在吹風階段，將吹風氣通過燃燒室，同時向燃燒室內送入二次空氣，合使吹風氣中的在燃燒室中燃燒，蓄熱，高溫燃燒后廢熱鍋爐的收熱量后放空。上形、下形煤氣直接進入冷卻凈化系統， 不進形熱量回收。 這是我國目前廣泛使用的一類流程，它可使大部分的廢熱得以回收利用。此流程適用于爐徑大于 2740mm。 、下形煤氣顯熱的流程 該流程與流程（ 3）的差別僅在于下形煤氣的顯熱亦于回收，廢熱的回收利用程度最高，廢熱鍋爐的溫度波動較小，蒸發量也較穩定。 間歇式氣化的工作循環 常壓固定床法制半水煤氣其工藝流程氣化過程按 5 個階段分別敘述如下： （ 1）吹風階段 來自鼓風機的加壓空氣送入煤氣發生爐底部，經與燃料層燃燒放出大量的熱量儲 存于炭層內，生成吹風氣由爐頂出，經旋風除塵 器除去灰塵后，進入廢熱鍋爐的管間的水換熱，水受熱蒸汽產生的低壓蒸汽經氣包蒸汽管道可供本爐制氣用。吹風氣被冷卻降溫后出廢熱鍋爐，由煙囪放空。 （ 2）上吹制氣階段 蒸汽與加氮空氣一起自爐底送入，經與灼熱的燃燒層反應后，氣體層上移，爐溫下降，生成半水煤氣由爐頂引出除去帶出灰塵。進入廢熱鍋爐回收氣體中的顯熱后進入洗氣箱至洗氣塔洗凈和冷卻至常溫由洗氣塔 上部引出送出氣柜。 （ 3）下吹制氣階段 蒸汽自爐頂送入，經灼熱的氣化層反應，氣化層下移，爐溫繼續下降，生成的水煤氣由 爐底引出，因下形煤氣通過灰渣層降低溫度，不再進入廢熱鍋爐直接進入洗氣箱、洗氣塔洗凈降溫，由塔頂引出至氣柜。 （ 4）二次吹氣階段 基本同一次上吹制氣階段，但不加入氮空氣，其目的在于置換下部及管道中殘存的煤氣，防止爆炸現象。 （ 5）吹凈階段 其工藝流程同上吹制氣階段，但不用蒸汽而改用空氣，以回收系統中的煤氣至氣柜。 以上 5個階段的工作循環，由液壓或氣壓兩種形式自動機控制，目前正在發展成微型程序制代替自動機控制。 間歇式制半水煤氣工藝流程 如附圖 1 所示，固體燃料由加料機從爐頂間歇加入爐內，吹風時， 空氣鼓風機自下而上通過燃料層，吹風氣經燃燒室及廢熱量后由煙囪放空。燃燒室中加入二次空氣，將吹風氣中的可燃氣體燃燒，使室內的格子蓄熱磚溫度升高。燃燒室蓋子具有安全閥作用，當系統發生爆炸時可泄壓，以減輕設備的破壞。蒸汽上吹制氣時，煤氣經燃燒室及廢熱鍋爐回收余熱后，再經洗氣箱及洗滌塔進入氣柜。下吹制氣時，蒸汽從燃燒室頂部進入，經預熱后自上而下流經燃料層。由于煤氣溫度較低，可直接由洗氣箱經洗滌塔進入氣柜。二次上吹時，氣體流向與上吹相同。空氣吹凈時，氣體經燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱和洗滌塔進入氣柜，此時燃燒室不必加入二 次空氣，在上、下吹制氣時，如配入加氮空氣，則其送入時間應稍遲于水蒸汽的送入，并在蒸汽停送之前切斷，以避免空氣與煤氣相遇而發生爆炸。燃料氣化后，灰渣經旋轉爐蓖由刮刀刮入灰箱，定期排出爐外。 4 車間布置簡述 車間布置是本設計工作中很重要的一環，車間布置的好壞直接關系到車間建成后是否符合工藝要求，能否是良好的操作條件，使生產正常、安全的進行，設備的維護、檢修的方便可行，以及對建設投資、經濟效益等都有著極大的影響。 本設計是年產 10萬噸合成氨廠造氣工段的車間布置（見附圖）。生產流程采用常壓固定床間歇制氣法，主要設 備有煤氣發生爐、燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱、煙囪、洗滌塔、水泵、空氣鼓風機。因 為生產過程中以煤為原料，生產過程大部分裝置都會放出大量的熱，并且易產生有毒氣體。根據建筑設計防火、防毒規范，該裝置屬于甲類生產，所以該車間的生產裝置宜采用敞開式廠房。設備采 用三列布置，煤氣發生爐布置在框架屋面上為第一列，燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱、洗滌塔、煙囪為第二列完全布置，泵房安裝在另一單層封閉式廠房為第三列。整個廠區主導風向是西南風，生活部門中的辦公室、休息室、廁所及化驗室、儀表控制室也布置在南面以及充分利用太陽能采暖，而 泵房、維修房、消防間、電工房、配電房布置在北面。所有管道沿框架柱子布置，既整齊美觀又不需要單獨數設管架，節約投資費用。 因原料煤是間歇加入，所以布置在有墻的房間內，且在煤氣發生爐頂部。整個裝置根據各類設備特點、操作要求，采用露天、框架及室內相結合的方式布置，滿足了生產工藝的要求，并有效地利用了建筑面積和土地。節約基建投資。 第八章 合成氨車間布置簡述 車間布置是本設計工作中很重要的一環，車間布置的好壞直接關系到車間建成后是否符合工藝要求，能否是良好的操作條件，使生產正常、安全的進行，設備的維護、檢修的方 便可行，以及對建設投資、經濟效益等都有著極大的影響。 本設計是年產 2 萬噸合成氨廠造氣工段的車間布置（見附圖）。生產流程采用常壓固定床間歇制氣法，主要設備有煤氣發生爐、燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱、煙囪、洗滌塔、水泵、空氣鼓風機。因 為生產過程中以煤為原料，生產過程大部分裝置都會放出大量的熱，并且易產生有毒氣體。根據建筑設計防火、防毒規范，該裝置屬于甲類生產，所以該車間的生產裝置宜采用敞開式廠房。設備采用三列布置，煤氣發生爐布置在框架屋面上為第一列，燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱、洗滌塔、煙囪為第二列完全布置，泵房 安裝在另一單層封閉式廠房為第三列。整個廠區主導風向是西南風，生活部門中的辦公室、休息室、廁所及化驗室、儀表控制室也布置在南面以及充分利用太陽能采暖，而泵房、維修房、消防間、電工房、配電房布置在北面。所有管道沿框架柱子布置，既整齊美觀又不需要單獨數設管架，節約投資費用。 因原料煤是間歇加入，所以布置在有墻的房間內，且在煤氣發生爐頂部。整個裝置根據各類設備特點、操作要求，采用露天、框架及室內相結合的方式布置，滿足了生產工藝的要求，并有效地利用了建筑面積和土地。節約基建投資。 第九章 安全技術 與節能 安全技 術 Ⅰ 為了保證國家的財產和工作人員的安全，合成氨廠造氣工段使用的安全裝置有： 、吹掃裝置及排放裝置； 、泄露閥（或防爆膜）、鐘罩閥、止逆閥、安全水封、汽封裝置及水位計算； ； 、行程限位裝置； （ 1）安全救護用具和測一起以及消防器材； （ 2）儀表指示和訊號控制裝置； （ 3）電器設備和照明采用防爆型燈； （ 4）通風裝置。 Ⅱ 為了安全生產，對于工作人員，我們必須： 1．培養素質過硬的操作、分析人員： 2．定期對各設備進行檢修： 3．注意操作室的通風情況 ，以免發生煤氣中毒： 4．嚴格遵守廠區內有關規定。 節能 我國中小型氨廠都以煤（或焦）為原料進行常壓間歇制氣，采用變換、水洗（或硫化）銅洗和合成的生產工藝，由于采用煤為原料，而且是常壓氣化，能耗較高，約在 46～ 671000000kJ/T 氨之間。其中消耗標準原料或焦（含碳 84%）～ ，電耗約 1000～ 1450kwh/t 氨。一般而言，原料煤和燃燒兩者之和約占能耗的 70%，電耗約占 30%。現在別論述其節能方法和措施。 單位氨產量所消耗的原料煤（或焦）和燃料煤構成了合成氨廠主要原因能耗的部 分。此兩煤消耗的高低，首先取決于造氣、變換工序的能耗水平，其次決定于全廠余熱回收利用的程度，以及原料氣消耗定額的高低。 Ⅰ 造氣的節能 造氣工段是合成氨廠料煤消耗所在，又是工藝蒸汽（制氣用）的主要用戶，其能耗約占全廠 60%。為此，各氨廠對造氣工段的節能都十分重視。其節能措施大致有： （ 1）采用新型爐 篦 間歇式造氣爐為移動床氣固加工式設備，其中造氣爐爐 篦 系關鍵部件。它承擔著均勻分布氣流（空氣和蒸汽流）均勻排除灰渣打的任務，以確保氣固間均勻接觸反應。除此之外，為了實現高溫制氣條件，爐 篦 還必須具有強力的碎渣能力。實 踐證明，采用新型爐 篦 ，造氣爐的發氣能力有了明顯增強，蒸汽用量和原料煤消耗則明顯降低。 （ 2）采用過熱蒸汽制氣和蒸汽自調 過熱蒸汽制氣可延長制氣層長度，提高蒸汽分解率和煤的燒出率，并能增加制氣強度，蒸汽自調是使蒸汽流量隨制汽時間而逐漸下降，它能提高蒸汽分解率并降低蒸汽消耗。 （ 3）降低吹風系統的阻力 降低吹風系統的阻力可有效地提高單位時間的吹風氣量，相應增加制氣時間并提高吹風效率。實踐已證明，這一措施有利于增大制氣能力并降低消耗。 （ 4）合理的原料管理和合適的煤球制作條件 原料煤（或焦）的管理對造氣十分重要。 應保證干燥煤（焦）入爐，并且粉煤必須篩盡。當使用粉狀或灰熔點低、熱穩定性不良的原料煤時，常預先制成煤球，例如，制成黃泥和石灰碳化煤球。此時，應探求合適的泥煤比和石灰 /煤比，使制出的煤球具有較高的灰熔點，又具有合理的破碎強度（通常以 40～ 60kgf/個為宜），只有這樣，才能獲得高產低耗的氣化效果。 （ 5）造氣操作條件調優 造氣爐的調優包括合理的吹風，合適的上下吹時間和蒸汽用量、穩定的炭層和相應的加炭出渣制度等內容，消耗較高等內容，消耗較高的工廠應注意通過調試，解決降低消耗問題。 （ 6）造氣余熱回收改善 改善余 熱回收是節能降耗電量的重切問題，例如，未回收吹風氣潛熱的小氨廠可增設風氣燃燒爐，以回收吹風氣中 CO 潛熱，產生低壓蒸汽供制氣用。另外，回收下吹氣的顯熱用于加熱鍋爐給水等，也是一項有效的節能措施。 Ⅱ 中小型氨廠中，造氣、變換和合成工段存在一定的余熱，可以加以利用，而造氣變換和銅洗工段又需要供應一定的蒸汽。余熱綜合利用的目的是更多地回收余熱并減少外供蒸汽的用量，以降低燃料煤的消耗。 總而言之，在中小型氨廠中，分級利用過程余熱，日益受到工廠的重視。例如，變換余熱供銅洗使用，合成余熱產生蒸汽供變換使用，造氣余熱轉化為 低壓蒸汽自身過程使用。其余低溫余熱做預熱鍋爐熱水之用等等，這些方法都已為眾多氨廠所使用。 第十章 設計總結 隨著畢業日子的即將到來，我們的畢業設計也劃上了圓滿的句號。畢業設計是我們學業生涯的最后一個環節，不僅是對所學基礎知識和專業知識的一種綜合應用，更是對我們所學知識的一種檢測與豐富，是一種綜合的再學習、再提高的 過程，這一過程對我們的學習能力、獨立思考及工作能力也是一個培養 。 在沒有做畢業設計以前覺得畢業設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業設計發現自己的看法有點太片面。畢業設計不僅是對前面所學知 識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。我們設計畢業論文就是運用已有的專業基礎知識，獨立進行科學研究活動，分析和解決一個理論問題或實際問題，把知識轉化為能力的實際訓練。畢業設計是對我們的知識和相關能力進行一次全面的考核， 是對我們進行科學研究基本功的訓練，培養我們綜合運用所學知識獨立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業學術論文打下良好的基礎。 我認為，畢業設計也是對在校大學生最后一次 知識的全面檢驗，是對學生基本知識、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測試。畢業論文不是單一地對學生進行某一學科已學知識的考核，而是著重考查學生運用所學知識對某一問題進行探討和研究的能力。畢業設計還能培養我們的科學研究能力，使我們初步掌握進行科學研究的基本程序和方法。我們大學生畢業后，不論從事何種工作，都必須具有一定的研究和寫作能力，要學會收集和整理材料，能提出問題、分析問題和解決問題，并將其結果以文字的形式表達出來。我們當代大學生應該具有開拓精神，既有較扎實的基礎知識和專業知識，又能發揮無限的創造力， 不斷解決實際工作中出現的新問題 。 畢業論文的過程是訓練我們獨立地進行科學研究的過程。撰寫畢業論文是學習怎么進行科學研究的一個極好的機會，有指導教師的指導與傳授，可以減少摸索中的一些失誤，少走彎路，而且直接參與和親身體驗了科學研究工作的全過程及其各環節，是一次系統的、全面的實踐機會。撰寫畢業論文的過程，同時也是專業知識的學習過程，而且是更生動、更切實、更深入的專業知識的學習。畢業設計論文是結合科研課題，把學過的專業知識運用于實際，在理論和實際結合過程中進一步消化、加深和鞏固所學的專業知識，并把所學的專業知識轉 化為分析和解決問題的能力。同時，在搜集材料、調查研究、接觸實際的過程中，既可以印證學過的書本知識，又可以學到許多課堂和書本里學不到的活生生的新知識。此外，學生在畢業論文寫作過程中，對所學專業的某一側面和專題作了較為深入的研究，會培養學習的志趣，這對于我們今后確定具體的專業方向，增強攀登某一領域科學高峰的信心大有裨益。所以畢業設計的研究對我們來說，意義非凡。 在此要感謝我的指導 老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不 少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西