兰炭炉工艺设计及建设规范

兰炭炉工艺设计及建设规范

  • 2021年11月18日 09:51
  • 来源:中国铁合金网

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  • 关键字:兰炭炉,工艺设计,建设规范
[导读]本《规范》发布单位:神木市兰炭产业办。

【中国铁合金网】

1总则
1.0.1为促进兰炭(半焦)产业高质量发展,引导和规范企业投资建设和生产经营,促进技术进步,提高经济、环境和社会效益,依据国家有关法律法规、产业政策和标准规范等,制定本规范条件。
1.0.2本规范条件适用于陕西省神木市所管辖的兰炭(半焦)生产企业。
1.0.3兰炭(半焦)热解装置设计应积极采用安全可靠、先进适用、经济合理和节能环保的新工艺、新技术、新材料、新设备,提高综合效益。
1.0.4兰炭(半焦)工艺设计除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
 
2术语
2.0.1内热式直立兰炭(半焦)炭化炉(以下称“兰炭炉”)
将原料煤(低阶煤)中低温热解成兰炭(半焦),并产生煤气和煤焦油,并设有煤气净化的生产装置。加热方式分内燃内热式、外燃内热式。
2.0.2 内燃内热式
煤气在兰炭炉内炭化室燃烧释放热量加热炭化室内原料煤的方式。
2.0.3外燃内热式
煤气在兰炭炉外燃烧室加热到一定温度后进入兰炭炉炭化室,通过热交换加热炭化室内原料煤的方式。
2.0.4煤焦油
是煤热解过程中生成的粗煤气的产物之一,是从粗煤气中冷凝得到的黑色或黑褐色黏稠液体,具有特殊气味。属中低温焦油。
2.0.5半焦
弱粘煤、不粘煤、长焰煤、褐煤在中低温条件下热解,得到的较低挥发份的固体炭质产品。
2.0.6成焦率
兰炭炉低温热解生成的半焦(干基)与入炉煤(空气干燥基)的质量百分比。
2.0.7煤的热稳定性
指煤块在燃烧或气化高温作用下保持原来粒度的性质的指标,是我国评价块煤质量指标之一。
 
3基本规定
3.0.1在进行兰炭工艺设计时,应按本规范的要求落实原料的数量、质量和供应条件。
3.0.2兰炭炉的炉型和炉组数,应根据建设规模、建设条件、煤炭资源、技术装备水平以及工艺的选择等综合确定,应符合“焦化行业规范条件”的要求。
3.0.3兰炭单位产品能耗不超过《兰炭单位产品能源消耗限额》(GB 29995-2013)的规定的限定值。
 
4原料、燃料的要求
4.1装炉煤的质量要求
装炉煤的质量宜符合表4.1的要求。
表4.1装炉煤的质量要求
 
4.2燃料的要求
兰炭炉回炉煤气应采用兰炭炉自身产生的干馏煤气。应符合下列要求:
焦油≤100mg/m3。
压力稳定,接点压力P≥3.5kPa。
 
5产品指标
5.1兰炭产品指标
兰炭产品指标根据不同的用途应符合GB/T25212-2010标准中相关规定。
5.2煤焦油产品指标
陕西地区的煤焦油指标应符合DB61/T 995-2015,其它地区煤焦油可参考本标准执行。
 
6备煤及筛焦
6.1备煤(筛焦)工艺布置
6.1.1备煤(筛焦)工艺布置应根据场地、兰炭炉炉体的位置和煤塔高度确定。
6.1.2备煤(筛焦)皮带机通廊应短捷顺畅,减少转运次数,且不宜穿越净化区及其他主要生产装置区。
6.1.3备煤(筛焦)系统一般采用单路布置。
6.1.4 建设规模较大且场地条件允许时,可设置两套上煤系统并行互为备用,且两套上煤系统宜根据相关规范要求设置适当间距。
6.1.5上煤系统设备能力应满足兰炭炉连续生产的要求。
6.1.6上煤系统宜由储煤场、受煤给料设备、筛分系统、皮带输送机、溜槽等组成。
6.1.7 原煤(半焦)储存方式
1 原煤(半焦)采用连排筒仓,筒仓数量根据煤种和储量确定,筒仓宜设置氮气保护和清堵器等安全防护设施。
2 原煤(半焦)采用棚储
煤棚为全封闭结构,棚内设置喷雾洒水装置,通风装置,煤(焦)尘检测报警装置。煤(焦)棚地面全部硬化,出入煤(焦)棚口位置,设置自动洗车装置,运输车辆采取密闭运输。
6.1.8 筒仓储存的上煤系统宜在筒仓一侧另设置一套辅助上煤系统,保证清仓时系统可连续生产。
6.1.9 车间内的主要建(构)筑物四周应有环形道路,以便检修车辆和消防车辆通过。
6.1.10备煤及筛焦工段应设置计量装置,输煤系统带式输送机上宜设置计量装置。
6.1.11煤棚(筒仓)操作储量应根据来煤方式确定,铁路来煤宜按半焦炉15d~20d用煤量,汽车来煤宜按7d~15d用煤量,煤棚操作容量系数宜取0.7。
6.1.12 备煤、筛焦工段通廊、转运站、筛煤楼、筛焦楼必须密闭,皮带机各转载部位设置无动力除尘,筛煤楼、筛焦楼应设置布袋除尘。
6.1.13配套有洗煤工段的兰炭企业,原煤输送系统应参照备煤工段要求执行。
 
7炭化
7.1新建项目:单炉产能≥20万吨/年(半焦)或处理原煤≥30万吨/年。技改项目另行规定。
7.2炉顶布料采用双室双闸自动给料结构,控制装煤过程中溢出的煤气及粉尘。
7.3兰炭炉内应设置炉体温度、炉顶压力、监控仪表。
7.4 兰炭炉宜采用整体密封型式,防止煤气和焦油外泄。
7.5 熄焦系统全密闭,工艺应采用干熄焦或低水分熄焦工艺,鼓励半焦余热利用,熄焦水应采用清水或处理合格后的水,水质应符合《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中相关规定,在熄焦水管路预留取样口,严禁采用氨水熄焦。
7.6 兰炭出焦采用双室双闸结构,防止煤气外溢。
7.7 鼓励炭化炉采用外燃内热式炭化炉或其他方式的炭化炉,提升煤气品质。
7.8 煤气管道:
1.煤气总管应设置压力监测及报警、连锁装置,外供管道设置流量、压力监测及自动调节装置,保证总管压力。
2.送往每个兰炭炉的煤气支管上应设置压力、流量监测及报警、连锁装置和自动调节装置。
3.回炉煤气管道末端应设爆破板。
4.煤气管道上应设置煤气取样口、冷凝液回收装置、排空口。
5.电捕焦油器前(或后)煤气管道上应设置氧含量在线分析及报警、连锁装置。
7.9空气管道
1空气总管应设置压力、流量监测及报警、连锁装置。
2送往每个兰炭炉的空气支管上应设置压力、流量监测、报警、连锁和自动调节装置。
3 空气管道末端应设爆破板。
7.10兰炭炉集气系统的设计应符合下列规定:
1 集气管应设置温度、压力测量装置,集气管的压力应有显示和记录,并设置集气管压力自动调节设施;
2 集气系统应设置事故时煤气自动放散装置,并与兰炭炉加热系统连锁控制;
3 桥管上应设置循环氨水喷洒装置。
 
8煤气净化
8.1冷凝鼓风工段
8.1.1工艺设计原则
1 热解煤气的初步冷却宜采用直间相结合的冷却工艺。
2 冷凝鼓风工段应有两路电源。
3 焦油氨水分离系统应建在地面以上,并密闭,设置液位监测、报警和连锁装置,设置观测孔、呼吸孔气体收集系统收集处置。
4 鼓风机应设置在室内,并应采取降噪、消音措施,鼓风机室内应设置煤气监测及报警装置、通风装置。
5电捕焦油器应符合下列规定:
-----电捕焦油器入口和出口应设隔断装置;
-----电捕焦油器应设泄爆装置,应定期检查;
-----当下列情况之一发生时,电捕焦油器应设置能及时切断电源的装置:
煤气含氧量达2%;
绝缘保温箱的温度低于规定(一般不低于煤气入口温度加25℃);
-----电捕焦油器应设放散管、蒸汽管;
-----电捕焦油器底部应设保温或加热装置;
-----电捕焦油器沉淀管间应设带阀门的连接管。
6 循环氨水泵应设置在室内,地面硬化,并与事故池联通。
7净化工段煤气鼓风机宜设置备用,并应设置相应的安全连锁。
8净化工段设备应设置可靠的操作平台。
9净化工段各种塔器入口和出口管道应设有温度计和压力计。
未尽事宜应参照GB6222-2005《工业企业煤气安全规程》中相关规定。
8.1.2工艺布置
1)设备应按工艺流程顺序和同类设备集中的原则进行布置,并应符合下列规定:
应为操作、检修、装卸和吊装留有所需的场地和通道;
应满足设备和构架的平台、梯子的布置;
应满足设备基础、埋地管道、管沟和排水沟的布置。
2)直冷塔、初冷器、鼓风机室、电捕焦油器、冷凝泵房、焦油氨水分离及其贮存设备等的相互关系和彼此间距,应考虑操作环境及管路布置合理。
3)直冷塔、初冷器一般正对鼓风机室按单行排列,各设备之间应预留有足够的安装及操作检修空间。
4)鼓风机进出口煤气总管应布置在室外。
5)鼓风机机组之间的距离,应考虑当其中一台检修时,不能妨碍其它各台的正常操作。
6)考虑到对鼓风机厂房的采光影响,根据电捕焦油器的直径大小,其中心与相邻鼓风机室行列线的距离,以6~8米为宜。
7)电捕焦油器的操作走台布置,须考虑其顶部绝缘箱的操作检修。
8.2煤气脱硫工段
8.2.1工艺设计原则
1)脱硫工艺宜采用湿法脱硫工艺。
2)应设溶液事故槽,其容积应大于脱硫塔和再生塔(再生槽)的溶液体积之和。
2)脱硫塔、再生塔(再生槽)和溶液槽等设备的内壁应进行防腐处理。
3)采用高塔再生时,进再生塔的压缩空气管和溶液管,均应高于再生塔液面,且溶液管上应设防虹吸管或采取其它防虹吸措施。
4)再生塔与脱硫塔之间的溶液管,应设U形管,其液面高度应大于煤气计算压力(以mmH2O)加500mm。
7)采用高塔再生时,应控制压缩空气流量及压力,防止再生塔溢塔,泡沫槽溢流。
8.2.3工艺布置(熔硫工艺)
1)为了便于管理,将硫泡沫系统和熔硫系统置于脱硫厂房内。
2)硫泡沫管应有大于1%的坡度,并用压缩空气吹扫管接头。
3)硫泡沫槽宜设两台,轮换使用(两槽之间应有溢流连接管)以保证硫泡沫有足够的静止沉降时间。
4)脱硫厂房内应考虑通风,特别是放硫室必须有机械通风设施。
5)放硫室硫蒸汽腐蚀严重,故土建、电气及通风设施均应采取防腐措施。
6)脱硫装置设置前端和末端均可以,须达到国家有关标准。
 
9电气
9.1兰炭设计要求设置全厂独立变电所,布置在用电负荷为中心。供电按二类负荷考虑,按双回路电源设计。
9.2对工艺要求用以改善电机起动性能的部分用电设备,加装变频起动装置或软启动器。
9.3对于用电设备200KW及以上的电动机功率宜采用高压电动机。
9.4低压电机保护要求采用电动机综合保护器作为过负荷保护设备。
9.5主要生产工段用电设备的运行、控制及故障信号等送入控制系统进行监控。
9.6备煤及筛焦工段皮带输送系统应设置皮带机启动应答装置,信号要求进入控制系统,并能实现顺序启停。
9.7全厂工作场所应设置正常照明及应急照明,爆炸危险场所照明应采用防爆照明及防爆应急照明,厂区内高度超过45米的建构筑物应根据规范设置航空障碍照明。
9.7.1照明控制方式:爆炸与火灾危险场所的照明灯具采用由照明控制器控制或由照明配电箱集中控制;道路照明采用照明控制器自动控制,其他正常场所的照明均采用分散就地控制。
9.7.2照明光源宜采用高效节能的LED灯为主。
9.8防雷措施:
本工程各装置工段建筑物、构筑物的防雷分类及防雷措施,按照现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的有关规定执行。其中炭化、煤气净化、污水处理、输煤转运站等必须设置防雷接地装置。
9.8.1对于户外装置区及罐区的防雷设计按照《石油化工装置防雷设计规范》GB50650-2011和《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008的有关规定执行。
工艺装置露天布置的塔、容器等,符合相关规范防雷设计要求时,可不设接闪器、带保护,但必须与全厂接地系统相连。
9.8.2对属于三类防雷建筑物的辅助生产设施及公用设施,根据地区雷电活动的特点要求装设接闪带。对装有计算机、电子器件等敏感设备的建筑物做好防雷分区和防电磁脉冲的过电压保护措施。
在总变配电所的每段高压母线上装设避雷器。在低压电源进线处和装有电子设备的电源侧装设电源避雷器或浪涌保护器。
9.9防静电措施
对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道,均应采取防静电接地措施。可燃气体、可燃液体、可燃固体的管道在下列部位设消除静电接地设施:
1. 进出装置或设施处;
2. 爆炸危险场所的边界;
3. 管道泵及泵入口永久过滤器、缓冲器等。
在需进入爆炸危险区域操作的入口处,应设置消除人体静电装置。
除第一类防雷系统的接闪器装置的接地体外,其他用途的接地体,均可用于防静电接地。
防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等采用共用接地装置,其接地电阻应不大于1欧姆。
9.10 各工段的防爆区域划分应符合现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058的有关规定。
 
10自动化
10.1全厂装置应设置现场仪表和远传仪表,其设计应符合国家现行标准《HG/T 20507自动化仪表选型设计规范》有关规定,对于涉及安全的重要监测点需要冗余设置。
10.2全厂应设中心控制室进行集中操作。根据实际需要,可在装置区域内设置现场控制室或机柜室,其设计应符合国家现行标准《HG/T20508控制室设计规范》有关规定,在中心控制室内设置可视化智能化管控平台。
10.3全厂自动控制系统应选用分散型控制系统,其设计应符合国家现行标准《HG/T 20573分散型控制系统工程设计规范》有关规定。
10.4全厂装置应设置可燃和有毒气体检测报警系统,爆炸危险重点区域如炭化炉、煤气风机房、焦油储罐等建构筑物内应设置可燃有毒气体探测器,探测器具备声光报警功能。报警控制单元应设置在有人值守的控制室操作区内。其设计应符合国家现行标准《GB/T 50493石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》有关规定。
10.5全厂应设置火灾自动报警系统,其设计应符合国家现行标准《GB50116火灾自动报警设计规范》有关规定,系统由集中报警控制器、区域报警控制器、烟感、温感自动传感器、手动报警按钮、编址型声光报警和相关设备组成。系统设置单独UPS供电。
10.6全厂须设置工业电视系统,可采取固定、可变焦、云台监视的相结合方式,重要岗位监视的应为360度的可变焦摄像头,工业监控系统选型应考虑防爆、防尘、高温情况,其设计应符合国家现行标准《GB/T50115工业电视系统工程设计标准》有关规定。
10.7中心控制室及现场控制室设固定式电话或通信装置。
10.8全厂仪表控制系统,火灾自动报警系统及可燃气体和有毒有害气体报警系统应采用双UPS供电,仪表气源应采用洁净、干燥的压缩空气,并符合国家现行标准《HG/T20510仪表供气设计规范》有关规定。
10.9鼓风机的仪表室宜设在主厂房两侧或端部,当毗邻厂房外墙设置时,应用耐火极限不低于3h的非燃烧墙体与厂房隔开。
10.10各工段应实现下列控制功能:
(一)备煤工段
1.备煤输运系统主要设备宜采用控制系统联锁启停,并具备就地启停功能。
2.煤塔、煤仓应设置料位检测装置。
3.备煤输运输系统与半焦炉顶布料系统的衔接,符合上煤节奏智能匹配功能。
(二)炭化工段
1.兰炭炉燃烧系统应根据工艺要求不同,选择合适的工艺设计调节方式;
2.兰炭炉集气系统应与净化煤气系统自动联锁控制调节;
3.兰炭炉顶部布料应采取智能、优化控制策略进行自动联锁控制;
4.兰炭炉顶压力应采取自动调节控制,且炉组间的压力耦和应以智能化控制策略进行解耦调节,保证兰炭炉组系统压力的稳定。
5.炉顶除尘的各支路入口应设置压力检测和调节控制回路,智能化自动联锁调节下料点的吸力,保证系统除尘效率。
6.在回炉煤气、回炉空气中,应设置温度、压力、流量检测装置。
7.兰炭炉燃烧系统(煤气系统及空气系统)的回炉煤气空气管应设压力安全报警联锁。
 (三)筛焦工段
1.低水分熄焦系统联锁控制;
2.双仓双阀采用自动联锁控制调节。
3.兰炭双仓上安装料位检测装置。
4.筛焦输运系统主要设备宜采用控制系统联锁启停,并具备就地启停功能。
(四)煤气净化工段
1.电捕焦油器煤气管道应设置氧含量分析仪,并与电捕焦油器联锁。电捕焦油器设计采取的安全措施以及机组运行主要参数设定值,应符合现行国家标准《焦化安全规程》GB 12710的有关规定;
2.煤气鼓风机机组设计采取的安全措施以及机组运行主要参数的设定值,应符合现行国家标准《焦化安全规程》GB 12710的有关规定。
 
11环保
11.1兰炭企业应严格执行大气排放标准《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012及《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996的有关规定。
11.2兰炭企业应执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008中规定。
11.3兰炭企业应同步配套建设污水焚烧装置或生化污水处理装置,或输送至有资质的污水处理机构处理。
11.4兰炭炉起炉气需要同步处理,达标排放。
11.5炉顶布料装置及煤塔应设置高效布袋除尘装置。
11.6熄焦装置出焦皮带机前后应设置烟气粉尘收集和处理装置。
11.7 各工段储罐放散管排出气体应采用呼吸阀,减少废气排放。
11.8 兰炭企业应同步建设VOCs 深度治理装置。
 
12兰炭清洁生产
12.1兰炭企业生产应满足兰炭清洁生产的要求。
 
神木兰炭建设规范强制十条
1、所有物料必须全部棚式或仓式储存,煤棚及焦棚地面应全部硬化,同时棚内应加装降尘,报警等装置,并在大棚进出口加装车辆冲洗装置。
2、备煤、筛焦工段通廊、转运站、筛煤楼、筛焦楼必须密闭,皮带机设置无动力除尘,筛煤楼、筛焦楼设置布袋除尘。炉顶布料采用双室双闸自动给料。
3、熄焦系统全密闭,工艺应采用干熄焦或低水分熄焦工艺,排焦传动电机应采用变频电机,熄焦水应采用清水或处理合格后的水,水质应符合《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中相关规定,在熄焦水管路预留取样口。
4、熄焦采用双室双闸结构,熄焦系统及出焦走廊必须全部密闭,出焦皮带机前后端需封闭运行并加装烟气收集装置,所有收集的烟气必须通过VOCS治理装置处理后达标排放。
5、焦油罐池和氨水分离系统需建在地面以上,采取全封闭并设置气体收集系统回收治理。
6、对于产生噪声的设备,如水泵、煤气风机,应设置在室内,并加装降噪措施。
7、兰炭企业的防爆区域划分应符合现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058的有关规定。
8、集气系统应设置事故时煤气自动放散装置;兰炭炉的起炉煤气需要同步接入VOCS治理装置,处理后达标排放。
9、所有兰炭企业必须建设VOCS挥发性气体治理装置,其中新建企业必须同步配套建设兰炭废水处理装置。
10、所有企业上煤和出焦系统需加装自动计量装置,涉及到安全自动联锁联控的必须实现自动化控制,其它的自动控制装置参照《兰炭工艺规范》设计建设实施。
 
本《规范》发布单位:神木市兰炭产业办,本《规范》编制支持单位:中钢集团鞍山热能研究院有限公司、神木市三江煤化工有限公司、陕西冶金设计研究院有限公司,本《规范》发布日期2020年5月。
  • [责任编辑:kangmingfei]

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