1 概述
根據目前燃氣站使用的實際情況，我公司組織技術人員進行了認真討論，并進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、成熟、可靠的技術及裝備。
3.2 工藝方案能充分滿足產品的燒成要求及環保要求。
3.3 保證工藝的合理性及長期運行的穩定性。
3.4 實用與節約投資相結合。
4 冷燃氣站工藝方案設計
4.1 根據貴公司的實際需求，對燃氣站整個工程進行統一布局設計，共5臺---4.0米發生爐冷燃氣站。
4.2 上料采用皮帶輸送、自動加料方式。
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，循環水池中主要為生物質燃料所攜帶的自然水分。循環水池收集的生物質燃氣中的冷凝水，經三級濾清池沉淀分離后，定期送往液態肥車間；沉淀物主要以焦油、粉塵為主，進入重質焦油池，定期抽取作為肥料車間燃料使用；電捕焦及間冷器捕集的輕質焦油，用于銷售或作為肥料車間燃料使用）
4.4 氣化爐基建采用混凝土與鋼結構相結合的方案。廠房總高度為22.8米，共四層，為鋼架結構。本結構能夠滿足設備運行的需求，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
· 燃氣低發熱值 5000 kJ/Nm3
· 灰渣含碳率 %
· 蒸氣耗率 100 kg/kg生物質
· 空氣耗率 0.9Nm3/kg生物質
· 爐渣產率 10%-15%
6 原料質量要求及氣化爐燃氣質量
為保證氣化爐燃氣的質量要求，并滿足燃氣制氣的工藝需要，比較適合的原料為硬質生物質壓塊。具體指標詳見下表：
冷燃氣成份（%）
燃氣質量指標
7 生物質氣化原理及工藝流程
7.1 氣化原理
基本化學反應
生物質氣化爐燃氣是通過水蒸氣和空氣混合形成氣化劑后流經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，同時生成了相同體積的H20在還原層，當燃氣通過還原帶時,可燃氣體含量迅速上升,而CO2和水蒸汽含量下降。通過還原帶后，進入干餾段，加入氣化爐的生物質原料，依次被干燥，預熱和干餾，生成的蒸汽、焦油霧和燃氣，一起從發生爐頂部輸出，其溫度在100—150℃左右，通過燃氣洗滌塔除去大量焦油和灰塵后進入電捕焦油器進一步凈化燃氣，這時燃氣溫度在70℃左右，送燃氣間冷器冷卻到45℃，再送入電捕輕油器進一步凈化燃氣，經燃氣加壓機加壓至后工段使用。
7.2 燃氣生產工藝流程簡述（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→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
加料采用自動加料方式，加料由控制室內的【PLC+DCS】可編程控制器自動控制，設有自動、半自動、手動控制，加料閥由液壓系統驅動。
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不需要外來蒸汽。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，使入爐原料接受來自爐內氣化段及耐火材料方向的傳熱，對原料進行充分干餾。
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。氣化劑通過爐柵的布風口均勻分布在爐內，進行氣化反應。
7.2.2.4 液壓除灰系統
爐底灰盆采用鋼球軌道結構，蝸輪蝸桿變頻傳動系統，通過驅動灰盆旋轉，將灰渣犁出，落入溜灰斗。
7.2.2.3 集中干油潤滑系統
氣化爐灰盆傳動機構的鋼球潤滑采用干油多點潤滑系統，潤滑站能夠自動將潤滑脂注入各個潤滑點。
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的粗燃氣進行除塵、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，經脫硫（用戶任選），送往用氣工段使用。
7.2.4工藝流程敘述
將篩分好的生物質顆粒通過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機將空氣鼓入爐底，同時低壓蒸汽通過混合箱與空氣混合作為氣化劑與氣化段900℃高溫的半焦生物質進行氣化反應，同時利用燃氣的余熱對干餾段的原料進行干餾。生成CO約為23—30％，H2約為10—15%，CH4約為2—3％的可燃氣體；產生的燃氣其溫度為100—150℃,經過洗滌塔洗滌焦油和灰塵進入電捕焦進一步捕捉灰塵和焦油，然后進入間冷器冷卻。洗滌塔洗滌水經處理后焦油與水分離循環使用，氣化產生的水通過統一的酚水蒸發器產生蒸汽作為氣化劑送入氣化爐使用，因此整個氣化系統不產生外排廢水，從電捕焦底部出來的邵量水和焦油被送往焦油池。，然后通過間冷器降溫。冷卻后燃氣的溫度約35—40℃，經過電捕輕油器捕灰塵和輕油，然后進入總管經燃氣增壓機增壓后通過燃氣管線送往用氣設備或直接經燃氣風機增壓后通過燃氣管線送往用氣設備。從間冷器出來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。燃氣生產方案采用冷燃氣生產工藝，工藝流程見工藝流程簡圖。
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
近幾年來，我們公司根據用戶不同的要求開發出不同的氣化工藝技術。并根據用戶生產配套設備，在技術、工藝和設備上有獨特的特點，使氣化爐故障率低，運行穩定，。
7.3.1 Φ4.0m生物質氣化工藝與技術，是在引進國外最先進的氣化設備和工藝的基礎上加以消化、吸收，不斷優化的先進氣化設備。
7.3.2 采用氣化爐生產燃氣，氣化效率、熱效率高。生產運行成本較低、勞動強度低、操作環境較好。燃氣雜質含量少、發熱值高而且工藝穩定。
7.3.3 采用間接冷卻器對燃氣進行間接冷卻，實行燃氣間冷工藝，封閉循環冷卻，污水零排放。有效地控制了燃氣與水直接接觸產生大量的含酚污水的缺點。
7.3.4 產生焦油為低溫干餾焦油，粘度低、流動性好，質量好，易于儲存及燃燒。也可作為化工原料外銷。
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的鑄件，耐高溫、耐磨損，壽命長，易維護。
7.3.9 自動化程度高，自控環節多，便于操作管理，勞動強度低。
8 主要設備選型
8.1 氣化爐
選型：本方案選擇Φ4.0m型生物質氣化爐，其技術特性及參數見下表：
Φ4.0生物質氣化爐技術特性及基本參數
根據目前燃氣站使用的實際情況，我公司組織技術人員進行了認真討論，并進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、成熟、可靠的技術及裝備。
3.2 工藝方案能充分滿足產品的燒成要求及環保要求。
3.3 保證工藝的合理性及長期運行的穩定性。
3.4 實用與節約投資相結合。
4 冷燃氣站工藝方案設計
4.1 根據貴公司的實際需求，對燃氣站整個工程進行統一布局設計，共5臺---4.0米發生爐冷燃氣站。
4.2 上料采用皮帶輸送、自動加料方式。
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，循環水池中主要為生物質燃料所攜帶的自然水分。循環水池收集的生物質燃氣中的冷凝水，經三級濾清池沉淀分離后，定期送往液態肥車間；沉淀物主要以焦油、粉塵為主，進入重質焦油池，定期抽取作為肥料車間燃料使用；電捕焦及間冷器捕集的輕質焦油，用于銷售或作為肥料車間燃料使用）
4.4 氣化爐基建采用混凝土與鋼結構相結合的方案。廠房總高度為22.8米，共四層，為鋼架結構。本結構能夠滿足設備運行的需求，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
· 燃氣低發熱值 5000 kJ/Nm3
· 灰渣含碳率 %
· 蒸氣耗率 100 kg/kg生物質
· 空氣耗率 0.9Nm3/kg生物質
· 爐渣產率 10%-15%
6 原料質量要求及氣化爐燃氣質量
為保證氣化爐燃氣的質量要求，并滿足燃氣制氣的工藝需要，比較適合的原料為硬質生物質壓塊。具體指標詳見下表：
| 項 目 | 技 術 要 求 |
| 原料熱值 | ≥3500kcal/kg |
| 粒度分級 | 40MM-100MM |
| 最大粒度/最小粒度 | ≤2 |
| 含雜質率 | ＜2% |
| 揮發分(干基) | ＞25% |
| 灰分(干基) | ＜18% |
| 全硫(干基) | ≤2% |
| 軟化溫度(ST) | ＞1050℃ |
CO |
H2 | CO2 | N2 | CH4 | O2 |
| 15-20 | 8-12 | 8-12 | 45—50 | 2—3 | 0.2—0.6 |
| 編號 | 名 稱 | 單 位 | 指 標 | |
| 1 | 燃氣焦油 | Mg/Nm3 | <50 | |
| 2 | 燃氣含塵量 |
Mg/Nm3 |
<50 | |
| 3 | 燃氣熱值 | KJ/Nm3 | >5000 | |
7 生物質氣化原理及工藝流程
7.1 氣化原理
基本化學反應
生物質氣化爐燃氣是通過水蒸氣和空氣混合形成氣化劑后流經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，同時生成了相同體積的H20在還原層，當燃氣通過還原帶時,可燃氣體含量迅速上升,而CO2和水蒸汽含量下降。通過還原帶后，進入干餾段，加入氣化爐的生物質原料，依次被干燥，預熱和干餾，生成的蒸汽、焦油霧和燃氣，一起從發生爐頂部輸出，其溫度在100—150℃左右，通過燃氣洗滌塔除去大量焦油和灰塵后進入電捕焦油器進一步凈化燃氣，這時燃氣溫度在70℃左右，送燃氣間冷器冷卻到45℃，再送入電捕輕油器進一步凈化燃氣，經燃氣加壓機加壓至后工段使用。
7.2 燃氣生產工藝流程簡述（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→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
加料采用自動加料方式，加料由控制室內的【PLC+DCS】可編程控制器自動控制，設有自動、半自動、手動控制，加料閥由液壓系統驅動。
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不需要外來蒸汽。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，使入爐原料接受來自爐內氣化段及耐火材料方向的傳熱，對原料進行充分干餾。
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。氣化劑通過爐柵的布風口均勻分布在爐內，進行氣化反應。
7.2.2.4 液壓除灰系統
爐底灰盆采用鋼球軌道結構，蝸輪蝸桿變頻傳動系統，通過驅動灰盆旋轉，將灰渣犁出，落入溜灰斗。
7.2.2.3 集中干油潤滑系統
氣化爐灰盆傳動機構的鋼球潤滑采用干油多點潤滑系統，潤滑站能夠自動將潤滑脂注入各個潤滑點。
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的粗燃氣進行除塵、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，經脫硫（用戶任選），送往用氣工段使用。
7.2.4工藝流程敘述
將篩分好的生物質顆粒通過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機將空氣鼓入爐底，同時低壓蒸汽通過混合箱與空氣混合作為氣化劑與氣化段900℃高溫的半焦生物質進行氣化反應，同時利用燃氣的余熱對干餾段的原料進行干餾。生成CO約為23—30％，H2約為10—15%，CH4約為2—3％的可燃氣體；產生的燃氣其溫度為100—150℃,經過洗滌塔洗滌焦油和灰塵進入電捕焦進一步捕捉灰塵和焦油，然后進入間冷器冷卻。洗滌塔洗滌水經處理后焦油與水分離循環使用，氣化產生的水通過統一的酚水蒸發器產生蒸汽作為氣化劑送入氣化爐使用，因此整個氣化系統不產生外排廢水，從電捕焦底部出來的邵量水和焦油被送往焦油池。，然后通過間冷器降溫。冷卻后燃氣的溫度約35—40℃，經過電捕輕油器捕灰塵和輕油，然后進入總管經燃氣增壓機增壓后通過燃氣管線送往用氣設備或直接經燃氣風機增壓后通過燃氣管線送往用氣設備。從間冷器出來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。燃氣生產方案采用冷燃氣生產工藝，工藝流程見工藝流程簡圖。
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
近幾年來，我們公司根據用戶不同的要求開發出不同的氣化工藝技術。并根據用戶生產配套設備，在技術、工藝和設備上有獨特的特點，使氣化爐故障率低，運行穩定，。
7.3.1 Φ4.0m生物質氣化工藝與技術，是在引進國外最先進的氣化設備和工藝的基礎上加以消化、吸收，不斷優化的先進氣化設備。
7.3.2 采用氣化爐生產燃氣，氣化效率、熱效率高。生產運行成本較低、勞動強度低、操作環境較好。燃氣雜質含量少、發熱值高而且工藝穩定。
7.3.3 采用間接冷卻器對燃氣進行間接冷卻，實行燃氣間冷工藝，封閉循環冷卻，污水零排放。有效地控制了燃氣與水直接接觸產生大量的含酚污水的缺點。
7.3.4 產生焦油為低溫干餾焦油，粘度低、流動性好，質量好，易于儲存及燃燒。也可作為化工原料外銷。
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的鑄件，耐高溫、耐磨損，壽命長，易維護。
7.3.9 自動化程度高，自控環節多，便于操作管理，勞動強度低。
8 主要設備選型
8.1 氣化爐
選型：本方案選擇Φ4.0m型生物質氣化爐，其技術特性及參數見下表：
Φ4.0生物質氣化爐技術特性及基本參數
| 序號 | 名 稱 | 特 性 及 基 本 參 數 |
| 1 | 爐膛直徑 | 4.0m |
| 2 | 爐膛斷面積 | 12.56㎡ |
| 3 |
適用燃料 |
生物質成型燃料 |
| 4 | 燃料塊度 | 40㎜-100mm |
| 5 | 燃料消耗量 | 3000-3500 kg/h |
| 6 | 燃氣產量 | 6000—7000m3/h |
| 7 | 燃氣熱值 | 5000kJ/m3 |
| 8 | 爐底鼓風壓力 | 7.5 kPa |
| 9 | 鼓風飽和溫度 | 55—65℃ |
| 10 | 水套受熱面積 | 50m2 |
| 11 | 水套蒸汽壓力 | 70（294） kPa |
| 12 | 水套蒸汽產量 | 500 kg/h |
| 13 | 灰 盤 轉 速： | 1.5 r/h |
| 14 | 灰盤傳動功率： | 11 kW |