入炉蒸气量递减的半水煤气生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种入炉蒸气量递减的半水煤气生产工艺，通过吹风阶段、上吹阶段、下吹阶段、二次上吹阶段和吹净阶段几个步骤连续循环在炉体中完成半水煤气的制备，采用通用的调节阀与蒸汽总阀配合使用，选用等百分比特性的高温套筒阀，根据造气工况，实现上、下吹制气期间蒸汽自动线性递减，操作简单直观，性能可靠，因为调节回路中增加副线，既可调节安全上吹的最小蒸汽流量，又可确保故障情况下的连续生产和维修。此外，因为调节回路与蒸汽总阀串联使用，所以仅通过设置参数便可实现上下吹蒸汽递减、下吹蒸汽递减或上吹蒸汽递减，一种硬件配置即可实现所有形式的蒸汽递减。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种入炉蒸气量递减的半水煤气生产工艺。
技术介绍
半水煤气的制备已经是一项十分成熟的工艺，应用比较广泛的是采用间歇式造气炉循环制气，其中气化层的温度和厚度是造气炉稳定运行、产气量大、气体成分合格的决定性因素。通常，气化温度控制在较小的范围内波动，温度过高，易使气化层温度超过煤层灰熔点，易导致灰渣结块，粘结煤粒，增加炉内阻力，影响高温燃煤在气化层中的均匀分布，会在短时间内形成气沟、炭火层倾斜或烧穿的气化异常现象，使炉况恶化。当气化层温度控制较低时，气化化学反应速度减慢，气化强度降低，产气量降低，蒸汽分解率低，灰渣中残碳量增加，煤气质量变差。常规的调节手段主要靠控制吹风总量(吹风时间，吹风强度)或入炉蒸汽总量控制其炉温，调节炉况。进风量越多，气化层温度越高，造气炉蓄热越多。通入蒸汽进行分解时，蓄热越多，温度越高，其分解率越高。随着供汽时间增长，气化层温度越来越低，此时蒸汽量如果还是与开始同一流量，在制气后期气化层温度降低，则有部分蒸汽不能及时分解，未分解的蒸汽带走气化层内的大量热量，气化层温度急剧下降，蒸汽分解率随之降低，产气率也大大降低，由于温度低，煤气中有效气体成分也随之下降。同时过量的蒸汽使气化层下降的过程中，使部分煤炭颗粒降至反应温度以下，不能及时与蒸汽和空气反应而被带入灰渣层，从而增高了消耗。为较好的解决蒸汽入炉后期分解率急剧降低的矛盾，不少厂家采用过很多方式对入炉蒸汽自动调节，但由于控制方法的不完善或控制器件的选型局限，导致效果都不大理想。一般情况下，造气入炉蒸汽中有较多的过量蒸汽。随着蒸汽通入时间的增长，带走炉内的热量增多，炉温迅速下降，蒸汽分解率急剧降低，未分解的蒸汽带走大量热量，造成蒸汽或热利用率不高，浪费大量能源。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决目前半水煤气生产中的入炉蒸汽中有较多的过量蒸汽，随着蒸汽通入时间的增长，带走炉内的热量增多，炉温迅速下降，蒸汽分解率急剧降低，未分解的蒸汽带走大量热量，造成蒸汽或热利用率不高，浪费大量能源，且气化化学反应速度减慢，气化强度降低，产气量降低，蒸汽分解率低，灰渣中残碳量增加，煤气质量变差的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种入炉蒸气量递减的半水煤气生产工艺，包括如下步骤:(I)吹风阶段:从炉底吹入足量空气与炉内碳元素反应，生成二氧化碳，放出大量热量，使气化层温度升高，蓄热；(2)上吹阶段:通入上吹蒸汽，蒸汽经蒸总阀进入蒸汽调节回路，再经上吹阀从炉体底部进入炉内，蒸汽进入气化层进行高温分解，生成氢气和一氧化碳；所述蒸汽调节回路与蒸总阀串联，蒸汽调节回路包括自动调节阀，自动调节阀为具有等百分比特性的高温套筒阀；刚进入上吹步序时，自动调节阀开度开至上吹设定上限Z1，维持一定时间Tl后，以一定速度Vl减小开度，蒸汽减量供给，至自动调节阀开度开至上吹设定下限值Z2，锁定输出，实现后期蒸汽少量供给；(3)下吹阶段:为防止气化层上升过多，在上吹结束后，通入下吹蒸汽进行下吹过程，蒸汽经蒸总阀进入蒸汽调节回路，再经下吹阀从炉体顶部进入炉内，气化层不断下移，蒸汽进入气化层进行高温分解，生成氢气和一氧化碳；刚进入下吹步序时，自动调节阀开度开至下吹设定上限Z3，维持一定时间T3后，以一定速度V2减小开度，蒸汽减量供给，至自动调节阀开度开至下吹设定下限值Z4，锁定输出，实现后期蒸汽少量供给；(4) 二次上吹阶段:再次通入上吹蒸汽进行短时间的上吹流程，用蒸汽将炉底管道置换干净；(5)吹净阶段:空气经吹风阀进入炉体，回收管道中的剩余煤气。进一步地，所述自动调节阀为气动或电动。进一步地，所述蒸汽调节回路还包括与所述自动调节阀并联的手动调节阀。进一步地，所述自动调节阀为正作用阀门。进一步地，所述自动调节阀的单行程时间小于12s。进一步地，所述自动调节阀的调节精度为1%。本专利技术的有益效果在于:(1)采用通用调节阀，不需定制专业阀门，选型范围宽，通用性好。(2)调节阀阀芯选用等百分比特性的高温套筒阀，彻底改变了传统闸板阀流量调节不均的弱点，使调节更具线性，调节效果更好。(3)调节回路具备副线调节，副线部分能确保最小安全上吹蒸汽用量，同时，主线部分出现故障时，通过手动调节副线部分，可保证连续生产，亦能同时对主线进行维修。传统调节方法中，无副线部分，主线通过机械限位保证最小安全上吹蒸汽流量，如调节阀出现故障时，系统蒸汽无法及时调节，严重影响生产，同时，维修调节阀必须系统停车才能进行，生产的连续性得不到保障。(4)调节回路与蒸汽总阀串联使用，所以能同时对上吹、下吹乃至所有工艺步序段的蒸汽流量进行线性调节，只需通过改变控制程序中参数设定，即可选择任一控制方式，包括对一个、二个甚至多个时序段进行控制，不需改动调节回路的工艺位置，节省成本，操作简单。传统技术中通常用改变调节回路的工艺位置实现不同的调节方式。【附图说明】图1为本专利技术的煤气生产工艺原理图。图2为本专利技术的上吹和下吹阶段控制软件流程图。图中:1炉体；2蒸总阀；3吹风阀；4上吹阀；5下吹阀；6上行阀；7下行阀；8煤总阀；9烟囱阀；10回收阀；11烟囱；KV1自动调节阀；KT1手动调节阀。【具体实施方式】现在结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成，且其不应理解为对本专利技术的限制。如图1-2所示，以目前比较普及的间歇式造气装置为例，说明其工艺流程。该装置主要作用是生产半水煤气，由图1可见，其主要组成部分是炉体1、管道及阀门，其原料有蒸汽、空气及炉体I内的煤炭，其主要热化学反应为:吹风时放热:C+02=CO 2+Q.2C+02= 2C0+Q 2蒸汽高温分解时吸热:C+C02=2C0 - Q 3C+H20 = C0+H2 — Q 4C+H20 = C0+H2- Q 5C0+H20 = C02+H2— Q 6另外，由于煤中有机物的分解及煤的热解，生成部分CH4、H2S、焦油等产物。生产半水煤气的主要过程(简称步序)如下:(I)吹风阶段:从炉体I底部吹入足量空气或氧气与炉内碳元素反应，生成二氧化碳，放出大量热量，使气化层温度升高，蓄热。具体为:空气经风机加压后经吹风阀3进入炉体，与炉体内炙热的炭层反应，耗去其中氧气，生成二氧化碳，同时剩余大量氮气，还有部分因高温导致二氧化碳还原成部分一氧化碳，同时还有少量甲烷等气体。吹风的主要作用是升温、蓄热，其产品气可以通过上行阀6及烟囱阀9后经烟囱11放空，也可经回收阀10进入三废锅炉再次利用，同时，还可经煤总阀8将大量氮气、甲烷及二氧化碳等气体送入后工段。(2)上吹阶段:通入上吹蒸汽，蒸汽经蒸总阀2进入蒸汽调节回路，再经上吹阀4从炉体I底部进入炉内，蒸汽进入气化层进行高温分解，生成氢气和一氧化碳；蒸汽调节回路与蒸总阀2串联，蒸汽调节回路包括自动调节阀KV1，自动调节阀KVl为具有等百分比特性的高温套筒阀；刚进入上吹步序时，自动调节阀KVl开度开至上吹设定上限Z1，维持一定时间Tl后，以一定速度Vl减小开度，蒸汽减量供给，至自动调节阀KVl开度开至上吹设定下限值Z2，锁定输出，实现后当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
入炉蒸气量递减的半水煤气生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)吹风阶段：从炉底吹入足量空气与炉内碳元素反应，生成二氧化碳，放出大量热量，使气化层温度升高，蓄热；(2)上吹阶段：通入上吹蒸汽，蒸汽经蒸总阀进入蒸汽调节回路，再经上吹阀从炉体底部进入炉内，蒸汽进入气化层进行高温分解，生成氢气和一氧化碳；所述蒸汽调节回路与蒸总阀串联，蒸汽调节回路包括自动调节阀，自动调节阀为具有等百分比特性的高温套筒阀；刚进入上吹步序时，自动调节阀开度开至上吹设定上限Z1，维持一定时间T1后，以一定速度V1减小开度，蒸汽减量供给，至自动调节阀开度开至上吹设定下限值Z2，锁定输出，实现后期蒸汽少量供给；(3)下吹阶段：为防止气化层上升过多，在上吹结束后，通入下吹蒸汽进行下吹过程，蒸汽经蒸总阀进入蒸汽调节回路，再经下吹阀从炉体顶部进入炉内，气化层不断下移，蒸汽进入气化层进行高温分解，生成氢气和一氧化碳；刚进入下吹步序时，自动调节阀开度开至下吹设定上限Z3，维持一定时间T3后，以一定速度V2减小开度，蒸汽减量供给，至自动调节阀开度开至下吹设定下限值Z4，锁定输出，实现后期蒸汽少量供给；(4)二次上吹阶段：再次通入上吹蒸汽进行短时间的上吹流程，用蒸汽将炉底管道置换干净；(5)吹净阶段：空气经吹风阀进入炉体，回收管道中的剩余煤气。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋明刚，刘立伟，何友根，
申请(专利权)人：湖南三箭自控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43