CN109485014B - 一种合成氨造气系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合成氨造气系统，包括煤气发生炉、上吹旋风除尘器、废热锅炉、洗气箱、第一尾气处理器和第二尾气处理器；所述的煤气发生炉的第一出气口通过管路A2与所述上吹旋风除尘器的进气口相连接，所述上吹旋风除尘器的出气口通过管路A3与所述废热锅炉的进气口相连接，所述废热锅炉的出气口通过管路B4与所述洗气箱的进气口相连接，所述废热锅炉的出气口通过通过管路A4分别与所述第一尾气处理器和第二尾气处理器相连接；所述第二尾气处理器包括依次连通的第二U型管和第二烟囱；所述第二烟囱内部装有旋流板除雾器和喷淋组件，所述第二烟囱的内壁上设有通入所述第二烟囱底部的导流管；吹风气经过处理后对天放空，不会造成环境污染。

Description

一种合成氨造气系统

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种合成氨造气系统。

背景技术

造气煤气炉采用1、吹风、2、回收3、上吹4、下吹5、二次上吹6、吹净的六步间歇式固定层制气技术，吹风阶段的吹风气正常生产时送吹回燃烧回收显热和潜热，气体阶段送气到气柜。但是目前遇到吹回紧急情况停车时煤气炉吹风阶段的气体只有从每台煤气炉DN600的烟囱阀放空处理。因为吹风气直接对天放污染环境，其吹风放空气烟尘浓黑，含尘量大，将直接排入大气，造成环境污染，由于环保不达标必须进行技术改造处理，为治理此污染，需要开发一种能处理在开车初期或吹风气回收检修阶段污染大的问题的合成氨造气系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种合成氨造气系统，在正常使用的情况下，第二尾气处理器中的第二U型管水封后不使用，使得吹风阶段的吹风气正常生产送吹回燃烧回收；在开车初期或吹风气回收检修阶段，吹风阶段的气体无需从原有的每台煤气炉DN600的烟囱阀放空处理(此时水封住第一U型管)，而是通过第二尾气处理器经过第二烟囱的回收气燃烧，烟尘处理后放空，放空后无带水带尘现象，对空气无污染。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种合成氨造气系统，包括煤气发生炉、上吹旋风除尘器、废热锅炉、洗气箱、第一尾气处理器和第二尾气处理器；所述的煤气发生炉的第一出气口通过管路A2与所述上吹旋风除尘器的进气口相连接，所述上吹旋风除尘器的出气口通过管路A3与所述废热锅炉的进气口相连接，所述废热锅炉的出气口通过管路B4与所述洗气箱的进气口相连接，所述废热锅炉的出气口通过通过管路A4分别与所述第一尾气处理器和第二尾气处理器相连接，所述的煤气发生炉的第二出气口通过管路C2与所述废热锅炉的进气口相连接；所述第一尾气处理器包括依次连通的第一U型管和第一烟囱；所述第二尾气处理器包括依次连通的第二U型管和第二烟囱；所述第二烟囱内部装有旋流板除雾器和喷淋组件，所述喷淋组件位于所述旋流板除雾器的下方，所述第二烟囱的内壁上设有通入所述第二烟囱底部的导流管。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种合成氨造气系统，在正常使用的情况下，第二尾气处理器中的第二U型管水封后不使用，使得吹风阶段的吹风气正常生产送吹回燃烧回收；在开车初期或吹风气回收检修阶段，吹风阶段的气体无需从原有的每台煤气炉DN600的烟囱阀放空处理(此时水封住第一U型管)，而是通过第二尾气处理器经过第二烟囱的回收气燃烧，喷淋组件和旋流板除雾器等对烟尘处理后放空，放空后无带水带尘现象，对空气无污染。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种合成氨造气系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种合成氨造气系统的第二烟囱的放大结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种合成氨造气系统的喷嘴的结构示意图；

其中图中1、煤气发生炉；2、上吹旋风除尘器；3、废热锅炉；4、洗气箱；5、下吹旋风除尘器；6、阀门；61、富氧空气阀；62、上吹蒸汽阀；63、下吹蒸汽阀；7、第一尾气处理器；71、第一U型管；72、第一烟囱；8、第二尾气处理器；81、第二U型管；82、第二烟囱；821、旋流板除雾器；822、喷淋组件；8221、导管；8222、喷嘴；823、导流管；824、冷风混合反应器；825、冷风风机。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明实施例提供一种合成氨造气系统，包括煤气发生炉1、上吹旋风除尘器2、废热锅炉3、洗气箱4、第一尾气处理器7和第二尾气处理器8；所述的煤气发生炉1的第一出气口通过管路A2与所述上吹旋风除尘器2的进气口相连接，所述上吹旋风除尘器2的出气口通过管路A3与所述废热锅炉3的进气口相连接，所述废热锅炉3的出气口通过管路B4与所述洗气箱4的进气口相连接，所述废热锅炉3的出气口通过通过管路A4分别与所述第一尾气处理器7和第二尾气处理器8相连接，所述的煤气发生炉1的第二出气口通过管路C2与所述废热锅炉3的进气口相连接；所述第一尾气处理器7包括依次连通的第一U型管71和第一烟囱72；所述第二尾气处理器8包括依次连通的第二U型管81和第二烟囱82；所述第二烟囱82内部装有旋流板除雾器821、导流管823、喷淋组件822，所述喷淋组件822位于所述旋流板除雾器821的下方，所述第二烟囱82的内壁上设有通入所述第二烟囱底部的所述导流管823。

本发明提供的一种合成氨造气系统，在正常使用的情况下，第二尾气处理器8中的第二U型管81水封后不使用，使得吹风阶段的吹风气正常生产送吹回燃烧回收；在开车初期或吹风气回收检修阶段，吹风阶段的气体无需从原有的每台煤气炉DN600的烟囱(第一烟囱72)阀放空处理(此时水封住第一U型管71)，而是通过第二尾气处理器8经过第二烟囱81的回收气燃烧，烟尘处理后放空，放空后无带水带尘现象，对空气无污染。本发明中，喷淋组件822起到降低烟气温度的作用，洗掉烟气中粉尘；带水的烟气经旋流板除雾器821的旋流导引离心作用，将大量的水雾旋入塔内壁，顺壁流下经导流管823流入塔底，最后除尘除雾后的烟气从烟筒排出。

本发明采用固定层间歇气化法：用水蒸汽和空气为气化剂，交替地通过固定的燃料层，使燃料气化，制得半水煤气。通入空气的目的是让空气中的氧与燃料中的碳燃烧，以便提高燃料层的温度，为蒸汽与碳的吸热反应提供热量，并为合成氨提供氮气(吹风和吹净过程)。然后向燃料层通入蒸汽(或者配入一定的加氮空气)与碳反应，生成的水煤气和回收的吹风气混合得到半水煤气，其工艺流程如下：

1、吹风阶段(产生热量，提高燃料温度)，其流程为：空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—烟囱放空或送吹风气系统回收；具体地，打开富氧空气阀61，空气经过管路A1进入煤气发生炉1的底部，空气依次经过煤气炉底部、燃料层、炉顶，空气从炉底中心管送入煤气炉，经过炉篦均匀分布通过灰渣层预热后，进入气化层，空气中的氧和赤热的燃料发生燃烧(氧化)反应，放出大量的反应热，贮存在燃料层中，为制气阶段碳与水蒸汽进行气化(吸热)反应提供热量；然后从煤气发生炉1的第一出口出来经过管路A2进入上吹旋风除尘器2，然后从上吹旋风除尘器2的出口出来经过管路A3进入废热锅炉后或者经过管路A4进入第一尾气处理器7排空，故障时通过第二尾气处理器8处理后排空，或者经过管路A5送吹风气系统去集中回收；

2、上吹制气阶段(置换炉底空气，吸收热量，制造半水煤气，同时加入部分氮气)，其流程：水蒸汽和加氮空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—洗气箱—洗气塔—煤气总管—气柜；具体地，打开上吹蒸汽阀62，水蒸汽和加氮空气经过管路B1进入煤气发生炉1的底部，进入煤气发生炉1：吹风阶段后，燃料层中的气化区具有很高的温度(700～1250℃)和足够多的热量，水蒸汽和适量的空气(加入量以满足氢氮比要求为主)从炉底中心管通过炉篦及灰渣层均匀地进入气化区，与赤热的燃料发生气化反应，生成混合煤气、经过自由空间汇聚后进入上气道送出，加氮空气也有减缓气化区温度下降程度的作用；气体从煤气发生炉1的第一出口出来后经过管路B2(实际也为管路A2，为了区分不同阶段同时命名为管路B2)进入上吹旋风除尘器2，然后从上吹旋风除尘器2的出口出来经过管路B3(实际也为管路A3，为了区分不同阶段同时命名为管路B3)进入废热锅炉3后经过管路B4进入洗气箱4，再经过管路B5进入下一阶段的洗气塔、煤气总管、气柜。气体也可从煤气发生炉1的第二出口出来经过管路(图中相应位置的虚线)直接进入废热锅炉3。

3、下吹制气阶段(制取半水煤气，吸收热量，使得上吹后上移的气化层下移)，其流程：蒸汽(不加空气)—炉顶—燃料层—炉底—废热锅炉—洗气箱—洗气塔—煤气总管—气柜；具体地，打开下吹蒸汽阀63，蒸汽(不加空气)经过管路C1进入煤气发生炉1的顶部，进入煤气发生炉1：因为上吹制气阶段，上吹蒸汽入炉后先在气化区下部与赤热燃料进行吸热的气化反应，使气化区底部的燃料温度下降，而气化区上方的干馏区，下部的燃料不断地被高温煤气加热成赤热状态，使气化层(又称为火层)发生上移，煤气炉上部温度升高，上吹煤气及其带出物带走的显热损失增加。为了避免火层上移现象的发生，在上吹制气阶段之后，必须改变气流方向，将蒸汽(不加空气)自炉顶送入，生成的水煤气由炉底引出，这一过程称为下吹制气阶段。这个阶段既生产出水煤气，还使火层(即气化层)的温度和位置稳定在一定的范围内，使燃料充分气化，炉上的热量得到回收。气体从煤气发生炉1下方的出口出来后经过管路C2进入废热锅炉3后经过管路C3进入洗气箱4，再经过管路B5进入下一阶段的洗气塔、煤气总管、气柜。气体也可从煤气发生炉1的另一出口出来经过管路(图中相应位置的虚线)先进入下吹旋风除尘器5再进入废热锅炉3。

4、二次上吹制气阶段流程与一次上吹相同

下吹制气以后，炉内气化层温度大幅度下降，需要再送入空气提高炉温(即火层温度)。但下吹制气刚结束时，炉下部及燃料层内残留着煤气，如果立即送风，空气和水煤气在炉底部混合，遇到火源就会发生爆炸。因此，在下吹制气阶段后，蒸汽和加氮空气再次改变方向，自下而上通过燃料层，进行第二次上吹，上吹的气化剂将炉底部残留的煤气排净并带入炉内，为送入空气创造安全条件，二次上吹阶段主要是防止发生爆炸，但也能生产混合煤气。

二上吹的主要作用是将炉底及进风管路中煤气吹净并回收，确保生产安全。

5、空气吹净阶段，其流程：空气—煤气炉底部—燃料层—炉顶—上旋风除尘器—废热锅炉—洗气箱—洗气塔—煤气总管—气柜；

二次上吹后，煤气炉上部空间及管路中充满着混含煤气，如果直接吹风放空，不仅损失了煤气，而且煤气一出烟囟阀就会与烟囱底部的空气混合，遇到火星也可能引起爆炸。因此，在转入吹风阶段之前，从炉底部吹入空气，生成的空气煤气与残留物混合煤气一并送入气柜，既达到回收残留煤气和保证安全的目的，又为气柜中的煤气补充进足量的氮气。这一过程称为空气吹净阶段。然后转入下一个制气循环的吹风阶段，重复循环。吹净的主要作用是回收造气炉上层空间的煤气及补充适量的氮气，以满足合成氨生产对氮氢比的要求。

需要说明的是所述阀门6包括富氧空气阀61、上吹蒸汽阀62、下吹蒸汽阀63等，还包括图中并未标号的阀门；

优选地，如图2-图3所示，所述喷淋组件822包括水平设置的导管8221和设置在所述导管上的喷嘴8222，所述喷嘴8222与所述导管8221可拆卸连接，且所述喷嘴8222的喷洒方向竖直向下。优选地，所述导管8221设有多个且从上到下依次排列，多个所述导管8221均设有均匀分布的多个所述喷嘴8222。优选地，所述喷嘴8222中间设有喷洒通道，所述喷洒通道靠近所述导管端口径大，远离所述导管端口径小，所述喷洒通道一端的内部设有螺纹，所述喷嘴通过所述螺纹与所述导管螺纹连接。喷淋组件822起到降低烟气温度的作用，洗掉烟气中粉尘。每层喷嘴覆盖整个流道区域，液滴直径控制在3mm以下，通过控制喷液高度延长液滴在第二烟囱82中下落时间，提高气液混合时间，通过控制液滴直径，提高相同流量下所有液滴总表面积，从而提高气液混合接触面积。

优选地，如图1所示，所述第二烟囱82内壁上部设有冷风混合反应器824，所述第二烟囱外设有冷风风机825，所述冷风风机825与所述冷风混合反应器824相连接。继续上升的烟气进入烟囱，烟囱内部独特的冷风混合反应器824，可将烟气从57℃降至53℃，烟气降温冷凝的水分，通过扩口烟囱的收水装置(图中未画出来)收集供所述喷淋组件822喷淋所用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种合成氨造气系统，其特征在于，包括煤气发生炉、上吹旋风除尘器、废热锅炉、洗气箱、第一尾气处理器和第二尾气处理器；所述的煤气发生炉的第一出气口通过管路A2与所述上吹旋风除尘器的进气口相连接，所述上吹旋风除尘器的出气口通过管路A3与所述废热锅炉的进气口相连接，所述废热锅炉的出气口通过管路B4与所述洗气箱的进气口相连接，所述废热锅炉的出气口通过通过管路A4分别与所述第一尾气处理器和第二尾气处理器相连接，所述的煤气发生炉的第二出气口通过管路C2与所述废热锅炉的进气口相连接；所述第一尾气处理器包括依次连通的第一U型管和第一烟囱；所述第二尾气处理器包括依次连通的第二U型管和第二烟囱；所述第二烟囱内部装有旋流板除雾器和喷淋组件，所述喷淋组件位于所述旋流板除雾器的下方，所述第二烟囱的内壁上设有通入所述第二烟囱底部的导流管。

2.根据权利要求1所述的合成氨造气系统，其特征在于，所述喷淋组件包括水平设置的导管和设置在所述导管上的喷嘴，所述喷嘴与所述导管可拆卸连接，且所述喷嘴的喷洒方向竖直向下。

3.根据权利要求2所述的合成氨造气系统，其特征在于，所述导管设有多个且从上到下依次排列，多个所述导管均设有均匀分布的多个所述喷嘴。

4.根据权利要求2所述的合成氨造气系统，其特征在于，所述喷嘴中间设有喷洒通道，所述喷洒通道靠近所述导管端口径大，远离所述导管端口径小，所述喷洒通道一端的内部设有螺纹，所述喷嘴通过所述螺纹与所述导管螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的合成氨造气系统，其特征在于，所述第二烟囱内壁上部设有冷风混合反应器，所述第二烟囱外设有冷风风机，所述冷风风机与所述冷风混合反应器相连接。

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