1 概述
根据目前燃气站使用的实际情况，我公司组织技术人员进行了认真讨论，并进行了详尽的研究计算，设计出本方案。
2 设计依据
根据贵公司提供的资料进行计算，以确定燃气炉的型号及数量。
3 设计原则
3.1 选择先进、成熟、可靠的技术及装备。
3.2 工艺方案能充分满足产品的烧成要求及环保要求。
3.3 保证工艺的合理性及长期运行的稳定性。
3.4 实用与节约投资相结合。
4 冷燃气站工艺方案设计
4.1 根据贵公司的实际需求，对燃气站整个工程进行统一布局设计，共5台---4.0米发生炉冷燃气站。
4.2 上料采用皮带输送、自动加料方式。
4.3 本方案燃气采用间接冷却，避免了燃气直接和水的接触，从而减少了污染，利于环保。（燃气净化采用喷淋塔、电捕焦、间冷器、电捕轻四级净化方式；除去喷淋塔补充清水外，循环水池中主要为生物质燃料所携带的自然水分。循环水池收集的生物质燃气中的冷凝水，经三级滤清池沉淀分离后，定期送往液态肥车间；沉淀物主要以焦油、粉尘为主，进入重质焦油池，定期抽取作为肥料车间燃料使用；电捕焦及间冷器捕集的轻质焦油，用于销售或作为肥料车间燃料使用）
4.4 气化炉基建采用混凝土与钢结构相结合的方案。厂房总高度为22.8米，共四层，为钢架结构。本结构能够满足设备运行的需求，又可以最大限度地降低基建成本。
5 原料及主要气化指标
5.1 原料
应符合国家相关标准，粒度 40MM-10MM 、机械强度（堆积密度） 700kg/m3 、固定碳 15% 、含水率 ≦15% ，发热值 >14600MJ/kg。
5.2 主要气化指标
· 气化强度 600 m3/（m2 h）
· 干燃气化率 2.2 Nm3/kg
· 燃气低发热值 5000 kJ/Nm3
· 灰渣含碳率 %
· 蒸气耗率 100 kg/kg生物质
· 空气耗率 0.9Nm3/kg生物质
· 炉渣产率 10%-15%
6 原料质量要求及气化炉燃气质量
为保证气化炉燃气的质量要求，并满足燃气制气的工艺需要，比较适合的原料为硬质生物质压块。具体指标详见下表：
冷燃气成份（%）
燃气质量指标
7 生物质气化原理及工艺流程
7.1 气化原理
基本化学反应
生物质气化炉燃气是通过水蒸气和空气混合形成气化剂后流经炽热的固定燃烧床生成的.空气中所含的氧和蒸汽与燃料中的碳反应,生成了含有CO, CO2, H2, CH4, C2H4, N2等成分的燃气。
蒸汽与碳反应是吸热反应: C + H2O---à CO + H2
当氧和碳反应时就放出热量 2C + O2--—> 2CO
一氧化碳与蒸汽反应： CO + H2O à CO2 + H2
这里一些蒸汽还与CO反应，由于每体积CO转化为CO2时，同时生成了相同体积的H20在还原层，当燃气通过还原带时,可燃气体含量迅速上升,而CO2和水蒸汽含量下降。通过还原带后，进入干馏段，加入气化炉的生物质原料，依次被干燥，预热和干馏，生成的蒸汽、焦油雾和燃气，一起从发生炉顶部输出，其温度在100—150℃左右，通过燃气洗涤塔除去大量焦油和灰尘后进入电捕焦油器进一步净化燃气，这时燃气温度在70℃左右，送燃气间冷器冷却到45℃，再送入电捕轻油器进一步净化燃气，经燃气加压机加压至后工段使用。
7.2 燃气生产工艺流程简述（间冷工艺）
本工艺分为元；原料贮存、输送系统、加料系统、制气系统、净化冷却系统及气体输送系统。
7.2.1原料贮存、提升输送系统
气化站料场→筛分系统→输送系统→料仓→加料系统→气化炉
7.2.2 气化系统
气化系统为常压生物质气化炉，由炉体系统、炉栅系统、液压除灰系统、电气控制等系统组成。
7.2.2.1 加料系统
加料采用自动加料方式，加料由控制室内的【PLC+DCS】可编程控制器自动控制，设有自动、半自动、手动控制，加料阀由液压系统驱动。
7.2.2.2 炉体系统
本设计炉体夹套为常压容器，在气化站正常运行时不需要外来蒸汽。汽包含有水位控制器，液位计及蒸汽管路，供气化站内使用。炉体内干馏段砌筑耐火炉衬，组成内外包围的加热空间，使入炉原料接受来自炉内气化段及耐火材料方向的传热，对原料进行充分干馏。
7.2.2.3 炉栅系统
炉栅由耐热耐磨合金铸铁制成，安装在炉栅支座上。气化剂通过炉栅的布风口均匀分布在炉内，进行气化反应。
7.2.2.4 液压除灰系统
炉底灰盆采用钢球轨道结构，蜗轮蜗杆变频传动系统，通过驱动灰盆旋转，将灰渣犁出，落入溜灰斗。
7.2.2.3 集中干油润滑系统
气化炉灰盆传动机构的钢球润滑采用干油多点润滑系统，润滑站能够自动将润滑脂注入各个润滑点。
7.2.3 净化冷却系统
净化冷却系统由洗涤塔、电捕焦油器、间接冷却器、电捕轻油器组成。主要是对气化炉生产的粗燃气进行除尘、电捕焦油、降温处理、电捕轻油。处理后的燃气温度达到35-40℃，燃气含尘量<100 Mg/Nm3 。然后由燃气加压机加压后，经脱硫（用户任选），送往用气工段使用。
7.2.4工艺流程叙述
将筛分好的生物质颗粒通过输送设备输送到储料仓，由程序控制的给料设备将原料加入到气化炉的干馏段。空气鼓风机将空气鼓入炉底，同时低压蒸汽通过混合箱与空气混合作为气化剂与气化段900℃高温的半焦生物质进行气化反应，同时利用燃气的余热对干馏段的原料进行干馏。生成CO约为23—30％，H2约为10—15%，CH4约为2—3％的可燃气体；产生的燃气其温度为100—150℃,经过洗涤塔洗涤焦油和灰尘进入电捕焦进一步捕捉灰尘和焦油，然后进入间冷器冷却。洗涤塔洗涤水经处理后焦油与水分离循环使用，气化产生的水通过统一的酚水蒸发器产生蒸汽作为气化剂送入气化炉使用，因此整个气化系统不产生外排废水，从电捕焦底部出来的邵量水和焦油被送往焦油池。，然后通过间冷器降温。冷却后燃气的温度约35—40℃，经过电捕轻油器捕灰尘和轻油，然后进入总管经燃气增压机增压后通过燃气管线送往用气设备或直接经燃气风机增压后通过燃气管线送往用气设备。从间冷器出来的油水混合物被分别分离，轻焦油被送入轻焦油池，水送入酚水池。燃气生产方案采用冷燃气生产工艺，工艺流程见工艺流程简图。
合格原料---料仓---气化炉---洗涤塔---电捕焦---间冷器---电捕轻油器---燃气加压机---用气端
7.3 工艺特点
近几年来，我们公司根据用户不同的要求开发出不同的气化工艺技术。并根据用户生产配套设备，在技术、工艺和设备上有独特的特点，使气化炉故障率低，运行稳定，。
7.3.1 Φ4.0m生物质气化工艺与技术，是在引进国外最先进的气化设备和工艺的基础上加以消化、吸收，不断优化的先进气化设备。
7.3.2 采用气化炉生产燃气，气化效率、热效率高。生产运行成本较低、劳动强度低、操作环境较好。燃气杂质含量少、发热值高而且工艺稳定。
7.3.3 采用间接冷却器对燃气进行间接冷却，实行燃气间冷工艺，封闭循环冷却，污水零排放。有效地控制了燃气与水直接接触产生大量的含酚污水的缺点。
7.3.4 产生焦油为低温干馏焦油，粘度低、流动性好，质量好，易于储存及燃烧。也可作为化工原料外销。
7.3.5 加料机构采用插板阀，结构紧凑，密封性好，安全可靠、维护方便。
7.3.6 采用耐火衬里干馏段，传热好，干馏充分，热损失少。
7.3.7 炉底鼓风压力大，气化强度高，输送距离远，能保证系统正压运行，可靠方便。
7.3.8 炉栅支座采用整体结构，炉栅不同部位采用不同材质的铸件，耐高温、耐磨损，寿命长，易维护。
7.3.9 自动化程度高，自控环节多，便于操作管理，劳动强度低。
8 主要设备选型
8.1 气化炉
选型：本方案选择Φ4.0m型生物质气化炉，其技术特性及参数见下表：
Φ4.0生物质气化炉技术特性及基本参数
根据目前燃气站使用的实际情况，我公司组织技术人员进行了认真讨论，并进行了详尽的研究计算，设计出本方案。
2 设计依据
根据贵公司提供的资料进行计算，以确定燃气炉的型号及数量。
3 设计原则
3.1 选择先进、成熟、可靠的技术及装备。
3.2 工艺方案能充分满足产品的烧成要求及环保要求。
3.3 保证工艺的合理性及长期运行的稳定性。
3.4 实用与节约投资相结合。
4 冷燃气站工艺方案设计
4.1 根据贵公司的实际需求，对燃气站整个工程进行统一布局设计，共5台---4.0米发生炉冷燃气站。
4.2 上料采用皮带输送、自动加料方式。
4.3 本方案燃气采用间接冷却，避免了燃气直接和水的接触，从而减少了污染，利于环保。（燃气净化采用喷淋塔、电捕焦、间冷器、电捕轻四级净化方式；除去喷淋塔补充清水外，循环水池中主要为生物质燃料所携带的自然水分。循环水池收集的生物质燃气中的冷凝水，经三级滤清池沉淀分离后，定期送往液态肥车间；沉淀物主要以焦油、粉尘为主，进入重质焦油池，定期抽取作为肥料车间燃料使用；电捕焦及间冷器捕集的轻质焦油，用于销售或作为肥料车间燃料使用）
4.4 气化炉基建采用混凝土与钢结构相结合的方案。厂房总高度为22.8米，共四层，为钢架结构。本结构能够满足设备运行的需求，又可以最大限度地降低基建成本。
5 原料及主要气化指标
5.1 原料
应符合国家相关标准，粒度 40MM-10MM 、机械强度（堆积密度） 700kg/m3 、固定碳 15% 、含水率 ≦15% ，发热值 >14600MJ/kg。
5.2 主要气化指标
· 气化强度 600 m3/（m2 h）
· 干燃气化率 2.2 Nm3/kg
· 燃气低发热值 5000 kJ/Nm3
· 灰渣含碳率 %
· 蒸气耗率 100 kg/kg生物质
· 空气耗率 0.9Nm3/kg生物质
· 炉渣产率 10%-15%
6 原料质量要求及气化炉燃气质量
为保证气化炉燃气的质量要求，并满足燃气制气的工艺需要，比较适合的原料为硬质生物质压块。具体指标详见下表：
| 项 目 | 技 术 要 求 |
| 原料热值 | ≥3500kcal/kg |
| 粒度分级 | 40MM-100MM |
| 最大粒度/最小粒度 | ≤2 |
| 含杂质率 | ＜2% |
| 挥发分(干基) | ＞25% |
| 灰分(干基) | ＜18% |
| 全硫(干基) | ≤2% |
| 软化温度(ST) | ＞1050℃ |
CO |
H2 | CO2 | N2 | CH4 | O2 |
| 15-20 | 8-12 | 8-12 | 45—50 | 2—3 | 0.2—0.6 |
| 编号 | 名 称 | 单 位 | 指 标 | |
| 1 | 燃气焦油 | Mg/Nm3 | <50 | |
| 2 | 燃气含尘量 |
Mg/Nm3 |
<50 | |
| 3 | 燃气热值 | KJ/Nm3 | >5000 | |
7 生物质气化原理及工艺流程
7.1 气化原理
基本化学反应
生物质气化炉燃气是通过水蒸气和空气混合形成气化剂后流经炽热的固定燃烧床生成的.空气中所含的氧和蒸汽与燃料中的碳反应,生成了含有CO, CO2, H2, CH4, C2H4, N2等成分的燃气。
蒸汽与碳反应是吸热反应: C + H2O---à CO + H2
当氧和碳反应时就放出热量 2C + O2--—> 2CO
一氧化碳与蒸汽反应： CO + H2O à CO2 + H2
这里一些蒸汽还与CO反应，由于每体积CO转化为CO2时，同时生成了相同体积的H20在还原层，当燃气通过还原带时,可燃气体含量迅速上升,而CO2和水蒸汽含量下降。通过还原带后，进入干馏段，加入气化炉的生物质原料，依次被干燥，预热和干馏，生成的蒸汽、焦油雾和燃气，一起从发生炉顶部输出，其温度在100—150℃左右，通过燃气洗涤塔除去大量焦油和灰尘后进入电捕焦油器进一步净化燃气，这时燃气温度在70℃左右，送燃气间冷器冷却到45℃，再送入电捕轻油器进一步净化燃气，经燃气加压机加压至后工段使用。
7.2 燃气生产工艺流程简述（间冷工艺）
本工艺分为元；原料贮存、输送系统、加料系统、制气系统、净化冷却系统及气体输送系统。
7.2.1原料贮存、提升输送系统
气化站料场→筛分系统→输送系统→料仓→加料系统→气化炉
7.2.2 气化系统
气化系统为常压生物质气化炉，由炉体系统、炉栅系统、液压除灰系统、电气控制等系统组成。
7.2.2.1 加料系统
加料采用自动加料方式，加料由控制室内的【PLC+DCS】可编程控制器自动控制，设有自动、半自动、手动控制，加料阀由液压系统驱动。
7.2.2.2 炉体系统
本设计炉体夹套为常压容器，在气化站正常运行时不需要外来蒸汽。汽包含有水位控制器，液位计及蒸汽管路，供气化站内使用。炉体内干馏段砌筑耐火炉衬，组成内外包围的加热空间，使入炉原料接受来自炉内气化段及耐火材料方向的传热，对原料进行充分干馏。
7.2.2.3 炉栅系统
炉栅由耐热耐磨合金铸铁制成，安装在炉栅支座上。气化剂通过炉栅的布风口均匀分布在炉内，进行气化反应。
7.2.2.4 液压除灰系统
炉底灰盆采用钢球轨道结构，蜗轮蜗杆变频传动系统，通过驱动灰盆旋转，将灰渣犁出，落入溜灰斗。
7.2.2.3 集中干油润滑系统
气化炉灰盆传动机构的钢球润滑采用干油多点润滑系统，润滑站能够自动将润滑脂注入各个润滑点。
7.2.3 净化冷却系统
净化冷却系统由洗涤塔、电捕焦油器、间接冷却器、电捕轻油器组成。主要是对气化炉生产的粗燃气进行除尘、电捕焦油、降温处理、电捕轻油。处理后的燃气温度达到35-40℃，燃气含尘量<100 Mg/Nm3 。然后由燃气加压机加压后，经脱硫（用户任选），送往用气工段使用。
7.2.4工艺流程叙述
将筛分好的生物质颗粒通过输送设备输送到储料仓，由程序控制的给料设备将原料加入到气化炉的干馏段。空气鼓风机将空气鼓入炉底，同时低压蒸汽通过混合箱与空气混合作为气化剂与气化段900℃高温的半焦生物质进行气化反应，同时利用燃气的余热对干馏段的原料进行干馏。生成CO约为23—30％，H2约为10—15%，CH4约为2—3％的可燃气体；产生的燃气其温度为100—150℃,经过洗涤塔洗涤焦油和灰尘进入电捕焦进一步捕捉灰尘和焦油，然后进入间冷器冷却。洗涤塔洗涤水经处理后焦油与水分离循环使用，气化产生的水通过统一的酚水蒸发器产生蒸汽作为气化剂送入气化炉使用，因此整个气化系统不产生外排废水，从电捕焦底部出来的邵量水和焦油被送往焦油池。，然后通过间冷器降温。冷却后燃气的温度约35—40℃，经过电捕轻油器捕灰尘和轻油，然后进入总管经燃气增压机增压后通过燃气管线送往用气设备或直接经燃气风机增压后通过燃气管线送往用气设备。从间冷器出来的油水混合物被分别分离，轻焦油被送入轻焦油池，水送入酚水池。燃气生产方案采用冷燃气生产工艺，工艺流程见工艺流程简图。
合格原料---料仓---气化炉---洗涤塔---电捕焦---间冷器---电捕轻油器---燃气加压机---用气端
7.3 工艺特点
近几年来，我们公司根据用户不同的要求开发出不同的气化工艺技术。并根据用户生产配套设备，在技术、工艺和设备上有独特的特点，使气化炉故障率低，运行稳定，。
7.3.1 Φ4.0m生物质气化工艺与技术，是在引进国外最先进的气化设备和工艺的基础上加以消化、吸收，不断优化的先进气化设备。
7.3.2 采用气化炉生产燃气，气化效率、热效率高。生产运行成本较低、劳动强度低、操作环境较好。燃气杂质含量少、发热值高而且工艺稳定。
7.3.3 采用间接冷却器对燃气进行间接冷却，实行燃气间冷工艺，封闭循环冷却，污水零排放。有效地控制了燃气与水直接接触产生大量的含酚污水的缺点。
7.3.4 产生焦油为低温干馏焦油，粘度低、流动性好，质量好，易于储存及燃烧。也可作为化工原料外销。
7.3.5 加料机构采用插板阀，结构紧凑，密封性好，安全可靠、维护方便。
7.3.6 采用耐火衬里干馏段，传热好，干馏充分，热损失少。
7.3.7 炉底鼓风压力大，气化强度高，输送距离远，能保证系统正压运行，可靠方便。
7.3.8 炉栅支座采用整体结构，炉栅不同部位采用不同材质的铸件，耐高温、耐磨损，寿命长，易维护。
7.3.9 自动化程度高，自控环节多，便于操作管理，劳动强度低。
8 主要设备选型
8.1 气化炉
选型：本方案选择Φ4.0m型生物质气化炉，其技术特性及参数见下表：
Φ4.0生物质气化炉技术特性及基本参数
| 序号 | 名 称 | 特 性 及 基 本 参 数 |
| 1 | 炉膛直径 | 4.0m |
| 2 | 炉膛断面积 | 12.56㎡ |
| 3 |
适用燃料 |
生物质成型燃料 |
| 4 | 燃料块度 | 40㎜-100mm |
| 5 | 燃料消耗量 | 3000-3500 kg/h |
| 6 | 燃气产量 | 6000—7000m3/h |
| 7 | 燃气热值 | 5000kJ/m3 |
| 8 | 炉底鼓风压力 | 7.5 kPa |
| 9 | 鼓风饱和温度 | 55—65℃ |
| 10 | 水套受热面积 | 50m2 |
| 11 | 水套蒸汽压力 | 70（294） kPa |
| 12 | 水套蒸汽产量 | 500 kg/h |
| 13 | 灰 盘 转 速： | 1.5 r/h |
| 14 | 灰盘传动功率： | 11 kW |