5.3 常压气化制气

    (1) 煤气/水煤气发生炉要求气化炉内料层的透气性均匀，为此选用的粒度应相差不太悬殊，所以在条文中发生炉煤气燃料粒度不得超过两级。当发生炉煤气、水煤气作为煤气厂辅助气源时，从煤气厂整体经济利益考虑并结合两种气化炉对粒度的实际要求，粒度25mm以上的焦炭用于水煤气炉，而不用于发生炉。当煤气厂自身所产焦炭或气焦，其粒度能平衡时发生炉也可使用大于25mm的焦炭或气焦。其粒度的上、下限可放宽选用相邻两级。

    现行国家标准《常压固定床气化用煤技术条件》GB/T 9143规定，气化用煤(Ⅲ级)中对无烟块煤灰分的要求在19％～22％之 间，对其他块煤灰分的要求在18％～25％之间。由于煤气厂采用直立炉制气作气源时，要求煤中含灰分小于25％，制成半焦后，其灰分上升至33％～35％。从煤气厂总体经济利益出发，这种高灰分半焦应由厂内自身平衡，作水煤气炉和发生炉的原料。由于中块以上的焦供水煤气炉，小块焦供发生炉，条文中规定水煤气炉用焦含灰分小于33％；发生炉用焦含灰分小于35％。

    在煤气厂中，发生炉热煤气的主要用途是作直立炉的加热燃料气。加热火道中的调节砖温度约1200℃，热煤气中含尘量较高，当灰熔点低于1250℃，灰渣在调节砖上熔融，造成操作困难。所以在条文中规定，当发生炉生产热煤气时，灰熔点(ST)应大于1250℃。另外，其他气化炉用煤灰熔点要求不低于1200℃，其目的是有利于提高气化温度，改善煤气品质，避免炉内结渣。

    (2) 两段煤气/水煤气发生炉如果炉内煤块大小相差悬殊，会使大块中挥发分干馏不透，影响了干馏和气化效果，因此条文中规定用煤粒度限使用其中的一级。所使用的煤种主要是弱黏结性烟煤，为了提高煤气热值，并扩大煤源，条文中规定干基挥发分大于或等于20％。煤中干基灰分定为小于或等于25％，其理由是两段炉干馏段内半焦产率约为75％～80％，则进入气化段的半焦灰分不致高于33％。

    煤的自由膨胀序数(F.S.I)和罗加指标(R.I)代表烟煤的黏结性指标，两个指标起互补作用。本条文规定的指标数值对保证炉子的安全生产有很大的意义，如果指标过高，煤熔融的膨胀量超过干馏段的锥度，则煤层与炉壁黏附导致不能均匀下降，此时必须采取打钎操作，这样不但造成煤层不规则的大幅度下降，而且钎头多次打击炉壁，会使炉膛损坏。我国两段炉大都使用大同煤、阜新煤、神府煤等，F.S.I均小于2，R.I小于20。

    两段炉使用弱黏结性烟煤，其热稳定性优于无烟煤，因此仍采用一段炉对煤种热稳定性指标大于60％的要求。

    两段炉加煤时，煤的落差较一段炉小，但两段炉标高较高，煤提升高度大，因此对用煤抗碎强度的规定不应低于一般炉的60％的要求。

    根据我国煤资源情况提出煤灰熔融性软化温度大于或等于1250℃，是能达到的，满足了两段炉生产的要求，不会产生结渣现象。 

    (3) 流化床水煤气炉最好是采用粒度1mm～13mm均匀的煤。目前实际供应的末煤小于13mm或小于25mm的较多，为了防止煤气的带出物过多，使灰渣含碳量降低，对粒度1mm以下，13mm以上的煤分别规定为小于10％和小于15％的要求。当使用烟煤作原料时，要求罗加指数小于45，以防流化床气化时产生煤干馏黏结。流化床气化，气化速度比固定床煤气化反应时间短，速度要高得多，故提出要求煤的化学反应性(α)大于30％。 

    (4) 现行国家标准《常压固定床气化用煤技术条件》GB/T 9143规定，各气化用煤(Ⅲ级)的含硫量均控制在1.5％以内，符合节能、减排、发展循环经济、保护环境和可持续发展的政策要求，低中硫煤、中硫煤和高硫煤不准使用。

    (5) 气化用煤的各质量指标的测定应按国家煤炭试验标准方法进行。

5.3.2  确定煤场储煤量的因素较多，主要与煤源远近、供应的均衡性、运输方式、季节性、气候条件对运输方式的影响等条件有关。同时与气化煤气厂站建站规模大小、工艺流程和用地紧张程度等因素有关。结合上述因素，参照现行国家相关规范，制定了本条文规定。

5.3.3  本条文是按气化炉为三班连续运行规定的，否则，煤斗中有效储煤量相应减少。按现行国家标准《发生炉煤气站设计规范》GB 50195规定，运煤系统为一班制工作时，储煤斗的有效储煤量为气化炉18h～20h入炉煤量；运煤系统为二班制工作时，储煤斗的有效储煤量为气化炉12h～14h入炉煤量；而本条文的有效储煤量的上、下限分别增加2h，是因为在人工制气厂站中干馏炉、气化炉和锅炉等四大炉的上煤系统基本是共用的，且人工制气厂站应连续供气。在运煤系统前端运输带出故障修复后，四大炉需要依次供煤，排在供煤系统最后的气化炉，煤斗容量应适当增大。

    备煤系统不宜按三班工作制的理由是为了留有充裕的设备检修时间。

5.3.4  气化炉原料煤采购一般为统配块煤，原料煤在装卸、运输、转运至人工制气厂站储煤场等过程中会产生部分末煤(0mm～13mm)。气化炉除流化床水煤气炉生产原料为末煤外，其他4种气化炉入炉煤应为块煤，且入炉煤粒度不得超过相邻两级。如果入炉煤中末煤含量大，则煤气中带出物增多，料层阻力增大，致使气化强度降低，同时容易造成炉内结渣。两段式煤气发生炉、两段式水煤气发生炉在炉顶均设有二级振动筛，严控气化炉入炉煤粒度，确保气化炉运行稳定、操作可靠。故本条文中规定气化炉原料煤在进入储煤斗前应进行筛分。

    根据调查，国内各煤气站末煤的总储量一般都能储存一昼夜的末煤产生量。通常末煤用火车或汽车运出厂外时，采用一班工作制，故本条文中规定，末煤斗的总储量不小于人工制气厂站气化炉原料煤1d的末煤产量。

    当末煤供人工制气厂站内锅炉房或其他末煤用户使用时，因运输距离短，其总储量可酌情减少。当末煤供人工制气厂站气化炉制气配套设置的流化床水煤气炉时，应依据选用的流化床水煤气炉消耗量、运行时间、选择台数等条件统一考虑末煤斗总储量，合并建设末煤仓，但末煤斗的总储量仍然不小于人工制气厂站气化炉原料煤1d的末煤产量。

5.3.6  各种煤气化炉煤气低热值指标的规定与炉型、工艺特点、煤的质量及操作条件有关。本条文提出的指标是基于气化炉入炉煤质量在满足气化用煤主要质量指标(见本规范表5.3.1)前提条件下，正常操作可以达到的指标。倘若用户对煤气低热值指标有较高要求，可采用热值增富方法，如富氧气化或掺入液化气(LPG)、压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)等。

5.3.7  气化炉吨煤产气率指标与选用的炉型有关，如W-G型炉比D型炉产气率要高。煤的质量与气化率也有密切的关系，如大同煤的气化率较高。煤的粒度大小与均匀性也直接影响气化炉的产气率。所以，本条文写明要把各种因素综合加以考虑。对已用于煤气站气化的煤种，应采用平均产气率指标(指在正常、稳定生产条件下所达到的指标)。对未曾用于气化的煤种，要根据气化试验报告的产气率确定。本条文提出的产气率指标是在缺乏上述条件时，供设计人员参考。

5.3.8  人工制气厂站当选定煤气化炉作为加热或掺混辅助气源时，应依据主气源(焦炉、直立炉)最大的加热消耗量和最大外供掺混气量之和确定。

5.3.10  本条文规定气化炉每1台～4台宜另设1台备用，主要是考虑城市煤气厂供气不允许间断，设备的完好率要求高。人工制气厂站气化炉的检修率一般在25％左右。

5.3.11  对水煤气发生炉、两段水煤气发生炉，以3台编为1组再备用1台最佳，因为鼓风阶段约占循环周期1/3时间。3台炉共用1台鼓风机比较合理。而流化床水煤气的鼓风(或制气)阶段约为循环周期1/2时间，因此2台编为一组为最佳。鉴于上述3种气化炉均属于间歇式循环制气，采用PLC计算机编程控制工艺生产，按上述编制方法，可以保持气量均衡，这样可以合用一套煤气冷却和废气处理及鼓风设备，既节约投资，又方便管理，实践证明是经济合理的。

5.3.12  由于并联工作台数过多，造成效率下降、不稳定因素增加，故本条文规定并联工作台数不宜超过3台。

5.3.13  循环气化炉的空气鼓风机的风压应按空气系统、燃烧后的废气系统的阻力损失和废气系统出口压力之和来确定。即应按鼓风加热阶段系统的全部阻力确定。

5.3.14  一般循环制气炉的缓冲气罐，由于气量变化频繁，罐的上下位置移动大，若采用小型螺旋气罐易于卡轨，很多煤气厂均有反映，不得不改为直立式低压储气罐。该罐的容积定为0.5h～1.0h煤气产气量，完全满足需要。

5.3.15  循环制气炉因系间歇制气，作为气化剂的蒸汽也是间歇供应的，但锅炉(余热锅炉)是连续生产的，故应设置蒸汽蓄能器，作为蒸汽的缓冲容器。由于蒸汽蓄能器不设备用，其系统中配套装置与仪表一旦破坏，就无法向煤气炉供应蒸汽。因此，煤气站宜另设一套备用的蒸汽系统，以保证正常生产。

5.3.16  煤气排送机房为甲、乙类生产厂房，空气鼓风机和循环水泵房等为丁/戊类生产厂房。合建则空气鼓风机和循环水泵房等动力设备和检测设施均必须按防爆设计选型，厂房也必须按防爆设计，造成气化炉制气厂站投资增加。

    气化炉制气厂站中，空气鼓风机和煤气排送机为大型动力设备，生产运行中产生振动和噪声。设置在气化炉主厂房内的化验室、中控室、变配电室等有防振要求，且风机运行噪声对主厂房和生产辅助间内的操作工人不利。另一方面，各种动力设备产生的噪声强度和声波不同，分开布置的目的是避免相互影响和采取相应的治理措施。

5.3.17  气化炉制气厂站中，空气鼓风机、煤气排送机、循环水泵各自单排布置，便于管线的布置和操作管理。设备散热、通风条件较好，有利于改善工人操作环境。设备与设备、墙、柱的净距应满足设备日常操作、安装和设备检修时零部件拆装及运输的需要。同时，应满足操作人员安全疏散的要求。按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016规定，疏散走道的最小净宽度不宜小于1.4m，故本规范条文规定设备与设备之间、设备与墙的净距宜为1.5m，当用作主要通道时，不宜小于2.0m。