1、城镇燃气设计规范 GB50028-2006101 提出使城镇燃气工程设计符合安全生产、保证供 应、经济合理、保护环境的要求，这是结合城镇燃气特点提出的。由于燃气是公用的，它具有压力，又具有易燃易爆和有毒等特性，所以强调安全生产是非常必要的。保证供应这个要求是与安全生产密切联系的。要求城镇燃气在质量上要达到一定的质量指标，同时，在量的方面要能满足任何情况下的需要，做到持续、稳定的供气，满足用户的要求。102 本规范适用范围明确为“城镇燃气工程” 。所谓城镇燃气，是指城市、乡镇或居民点中，从地区性的气源点，通过输配系统供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户公用性质的，且符合本规
2、范燃气质量要求的气体燃料。103 积极采用行之有效的新技术、新工艺、新材料和新 设备，早日改变城镇燃气落后面貌，把我国建设成为社会主义的现代化强国，需要在设计方面加以强调，故作此项规定。104 城镇燃气工程牵涉到城市能源、环保、消防等的全面布局，城 镇燃气管道、设备建设后，也不应轻易更换，应有一个经过全面系统考虑过的城镇燃气规划作指导。使当前建设不致于盲目进行，避免今后的不合理或浪费。因而提出应遵循能源政策，根据城镇总体规划进行设计，并应与城镇能源规划、环保规划、消防规划等相结合。前言根据建设部建标200187 号文的要求，由建设部负责主编，具体由中国市政工程华北设计研究院会同有关单位共同对城
3、镇燃气设计规范GB 50028-93 进行了修订，经建设部 2006 年 7 月 12 日以中华 人民共和国建设部公告第 451 号批准发布。为便于广大设计、施工、科研、学校等有关单位人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，城镇燃气设计规范编制组根据建设部关于编制工程标准、条文说明的统一规定，按城镇燃气设计规范的章、节、条的顺序，编制了本条文说明，供本规范使用者参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见函寄：天津市气象台路，中国市政工程华北设计研究院城镇燃气设计规范国家标准管理组(邮政编码：300074)。1 总 则2 术 语本章所列术语，其定义及范围，仅适用于本规范。3 用气量和
4、燃气质量3.1 用气量3.1.1 供气原则是一项与很多重大设计原则有关联的复杂问题，它不仅涉及到国家的能源政策，而且和当地具体情况、条件密切有关。从我国已有煤气供应的城市来看，例如在供给工业和民用用气的比例上就有很大的不同。工业和民用用气的比例是受城市发展包括燃料资源分配、环境保护和市场经济等多因素影响形成的，不能简单作出统一的规定。故本规范对供气原则不作硬性规定。在确定气量分配时，一般应优先发展民用用气，同时也要发展一部分工业用气，两者要兼顾，这样做有利于提高气源厂的效益，减少储气容积，减轻高峰负荷，增加售气收费，有利于节假日负荷的调度平衡等。那种把城镇燃气单纯地看成是民用用气是片面的。采暖
5、通风和空调用气量，在气源充足的条件下，可酌情纳入。燃气汽车用气量仅指以天然气和液化石油气为气源时才考虑纳入。其他气量中主要包括了两部分内容：一部分是管网的漏损量；另一部分是因发展过程中出现没有预见到的新情况而超出了原计算的设计供气量。其他气量中的前一部分是有规律可循的，可以从调查统计资料中得出参考性的指标数据；后一部分则当前还难掌握其规律，暂不能作出规定。3.1.3 居民生活和商业的用气量指标，应根据当地居民生活和商业用气量的统计数据分析确定。这样做更加切合当地的实际情况，由于燃气已普及，故一般均具备了统计的条件。对居民用户调查时：1 要区分用户有无集中采暖设备。有集中采暖设备的用户一般比无集
6、中采暖设备用户的用气量要高一些，这是因为尤集中采暖设备的用户在采暖期采用煤火炉采暖兼烧水、做饭，因而减少了燃气用量。一般每年差 10 %20，这种差别在采暖期比较长的城市表现得尤为明显；2 一般瓶装液化石油气居民用户比管道供燃气的居民用户用气量指标要低 10 %15%；3 根据调研表明，居民用户用气量指标增加是非常缓慢的，个别还有下降的情况，平均每年的增长率小于 1，因而在取用气量指标时，不必对今后发展考虑过多而加大用气量指标。3.2 燃气质量3.2.1 城镇燃气是供给城镇居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等做燃料用的，在燃气的输配、储存和应用的过程中，为了保证城镇燃气系统和用户的安
7、全，减少腐蚀、堵塞和损失，减少对环境的污染和保障系统的经济合理性，要求城镇燃气具有一定的质量指标并保持其质量的相对稳定是非常重要的基础条件。为保证燃气用具在其允许的适应范围内工作，并提高燃气的标准化水平，便于用户对各种不同燃具的选用和维修，便于燃气用具产品的国内外流通等，各地供应的城镇燃气(应按基准气分类)的发热量和组分应相对稳定，偏离基准气的波动范围不应超过燃气用具适应性的允许范围，也就是要符合城镇燃气互换的要求。具体波动范围，根据燃气类别宜按现行的国家标准城市燃气分类GBT 13611 的规定采用并应适当留有余地。现行的国家标准城市燃气分类GBT 13611。详见表 1(华白数按燃气高发热
8、量计算)。以常见的天然气 10T 和 12T 为例(相当于国际联盟标准的 L 类和 H 类)，其成分主要由甲烷和少量惰性气体组成，燃烧特性比较类似，一般可用单一参数(华白数)判定其互换性。表 1 中所列华白数的范围是指 GBT 13611 - 92 规定的最大允许波动范围，但作为商品天然气供给作城镇燃气时，应适当留有余地，参考英国规定。是留有 3%5%的余量，则 10T和 12T 作城镇燃气商品气时华白数波动范围如表 2，可作为确定商品气波动范围的参考。表 1 GBT 13611-92 城市燃气的分类(干,0,101.3kPa)华白数 w，MJm 3(kcalm 3) 燃烧势 CP类别标准 范
9、围 标准 范用5R 22.7(5430) 21.1(5050)24.3(5810) 94 55966R 27.1(6470) 25.2(6017)29.0(6923) 108 63110 人工煤气7R 32.7(7800) 30.4(7254)34.9(8346) 121 721284T 18.O(4300) 16.7(3999)19.3(4601) 25 22576T 26.4(6300) 2d.5(5859)28.2(6741) 29 2565 10T 43.8(10451) 41.2(9832)47.3(11291) 33 3134 天然气12T 53.5(12768)48.1(1149
10、5)57.8(13796) 40368813T 56.5(13500)54.3(12960)58.8(1 4040) 41409419Y 81.2(19387) 76.9(18379)92.7(22152) 48 4249 20Y 84.2(20113) 76.9(18379)92.7(22152) 46 4249 液化石油气22Y 92.7(22152)76.9(18379)92.7(22152) 424249注：6T 为液化石油气混空气，燃烧特性接近天然气。表 2 10T 和 12T 天然气华白数波动范围(MJm 3)类别 标准(基准气) GBT 1361192 范围 城镇燃气商品气范围1
11、0T 43.8 41.247.3 -5.94%+8%42.4945.99-3%+5% 12T 53.5 48.157.8 -10.1+850.8356.18 -5+53.2.2 本条对作为城镇燃气且已有产品标准的燃气引用了现行的国家标准，并根据城镇燃气要求作了适当补充；对目前尚无产品标准的燃气提出了质量安全指标要求。1 天然气的质量技术指标国家现行标准天然气GB 17820 - 1999 的一类气或二类气的规定，详见表 3。表 3 天然气的技术指标项 目 一类 二类 三类 试验办法高位发热量,MJm 3 31.4 GBT 11062总硫(以硫计)，mgm 3 100 200 460 GBT 1
12、1061硫化氧，mgm 3 6 20 4460 GBT 11060.1二氧化碳，(体积分数) 3.O GBT 13610水露点， 在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5GBT 17283 注：1 标准中气体体积的标准参比条件是 101.325kPa.20；2 取样办法按 GBT 13609。本规范历史上对燃气中硫化氢的要求为小于或等于 20mgm 3，因而符合二类气的要求是允许的；但考虑到今后户内燃气管的暗装等要求，进一步降低 H2S 含量以减少腐蚀，也是适宜的。故在此提出应符合一类气或二类气的规定；应补充说明的是：一类或二类天然气对二氧化碳的要求为小于或等于 3
13、(体积分数)，作为燃料用的城镇燃气对这一指标要求是不高的，其含量应根据天然气的类别而定，例如对 10T 天然气，二氧化碳加氮等惰性气体之和不应大于 14，故本款对惰性气体含量未作硬性规定。对于含惰性气体较多、发热量较低的天然气，供需双方可在协议中另行规定。3 人工煤气的质量技术指标中关于通过电捕焦油器时氧含量指标和规模较小的人工煤气工程煤气发热量等需要适当放宽的问题，于正在进行修订中的人工煤气GB 13621 标准中表达。故本规范在此采用引用该标准。4 采用液化石油气与空气的混合气做主气源时，液化石油气的体积分数应高于其爆炸上限的 2 倍(例如液化石油气爆炸上限如按 10计，则液化石油气与空气
14、的混合气做主气源时，液化石油气的体积分数应高于 20%)，以保证安全，这是根据原苏联建筑法规的规定制定的。3.2.3 本条规定 r 燃气具有臭味的必要及其标准。1 关于空气一燃气中臭味“应能察觉”的含义“应能察觉”与空气中的臭味强度和人的嗅觉能力有关。臭味的强度等级国际上燃气行业一般采用 Sales 等级，是按嗅觉的下列浓度分级的：0 级没有臭味；0.5 级极微小的臭味(可感点的开端)；1 级弱臭味；2 级臭味一般，可由一个身体健康状况正常且嗅觉能力一般的人识别，相当于报警或安全浓度；3 级臭味强；4 级臭味非常强；5 级最强烈的臭味，是感觉的最高极限。超过这一级，嗅觉上臭味不再有增强的感觉。
15、“应能察觉”的含义是指嗅觉能力一般的正常人，在空气一燃气混合物臭味强度达到2 级时，应能察觉空气中存在燃气。2 对无毒燃气加臭剂的最小用量标准美国和西欧等国，对无毒燃气(如天然气、气态液化石油气)的加臭剂用量，均规定在无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的 20%时，应能察觉。故本规范也采用这个规定。在确定加臭剂用量时，还应结合当地燃气的具体情况和采用加臭剂种类等因素，有条件时，宜通过试验确定。据国外资料介绍，空气中的四氢噻吩(THT)为 0.08mg/m3时，可达到臭味强度 2 级的报警浓度。以爆炸下限为 5%的天然气为例，则 5%20%1%，相当于在天然气中应加 THT 8mgm 3，这是一
16、个理论值。实际加入量应考虑管道长度、材质、腐蚀情况和天然气成分等因素，取理论值的 23 倍。以下是国外几个国家天然气加臭剂量的有关规定：1) 比利时加臭剂为四氢噻吩(THT) 1820mgm 32)法国加臭剂为四氢噻吩(THT)低热值天然气 20mgm 3高热值天然气 25mgm 3当燃气中硫醇总量大于 5mgm 3时，可以不加臭。3)德国加臭剂为四氢噻吩(THT) 17.5mgm 3加臭剂为硫醇(TBH) 49mgm 34)荷兰加臭剂为四氢噻吩(THT) 18mgm 3据资料介绍，北京市天然气公司、齐齐哈尔市天然气公司也采用四氢噻吩(THT)作为加臭剂，加入量北京为 18ragm 3，齐齐哈
17、尔为 1620mgm 3。根据上述国内外加臭剂用量情况，对于爆炸下限为 5%的天然气，取加臭剂用量不宜小于 20mgm 3。并以此作为推论，当不具备试验条件时，对于几种常见的无毒燃气，在空气中达到爆炸下限的 20时应能察觉的加臭用量，不宜小于表 4 的规定，可做确定加臭剂用量的参考。表 4 几种常见的无毒燃气的加臭剂用量燃气种类 加臭剂用量(mg/m3)天然气(天然气在空气中的爆炸下限为 5)20液化石油气(C 3和C4各占一半) 50液化石油气与空气的混合气(液化石油气：空气=50：50；液化石油气成分为 C3和 C4各占一半)25 注：1 本表加臭剂按四氧噻吩计。2 当燃气成分与本表比例不
18、同时，可根据燃气在空气中的爆炸下限，对比爆炸下限为5的天然气的加臭剂用量，按反比计算出燃气所需加臭剂用量。3 对有毒燃气加臭剂的最少用量标准有毒燃气一般指含 CO 的可燃气体。CO 对人体毒性极大，一旦漏入空气中，尚未达到爆炸下限 20时，人体早就中毒，故对有毒燃气，应按在空气中达到对人体允许的有害浓度之时应能察觉来确定加臭剂用量。关于人体允许的有害浓度的含义，根据“一氧化碳对人体影响”的研究，其影响取决于空气中 CO 含量、吸气持续时问和呼吸的强度。为了防止中毒死亡，必须采取措施保证在人体血液中决不能使碳氧血红蛋白浓度达到 65，因此，在相当长的时间内吸人的空气中 CO 浓度不能达到 0.1
19、。当然这个标准是一个极限程度，空气中 CO 浓度也不应升高到足以使人产生严重症状才发现，因而空气中 CO 报警标准的选取应比 0.1低很多，以确保留有安全余量。含有 CO 的燃气漏入室内，室内空气中 CO 浓度的增长是逐步累计的，但其增长开始时快而后逐步变缓，最后室内空气中 CO 浓度趋向于一个最大值 X，并可用下式表示：式中 V漏出的燃气体积(m 3h)；K燃气中 CO 含量()(体积分数)；J房间的容积(m 3)。此式是在时间 t，自然换气次数 n1 的条件下导出的。对应于每一个最大值 X，有一个人体血液中碳氧血红蛋白浓度值，其关系详见表 5。表 5 空气中不同的 CO 含量与血液中最大的
20、碳氧血红蛋白浓度的关系空气中 CO含量 X()(体积分数)血液中最大的碳氧血红蛋白浓度()，对人影响0.1 67 致命界限0.05 50 严重症状0.025 33 较重症状0.018 25 中等症状0.01 17 轻度症状德、法和英等发达国家，对有毒燃气的加臭剂用量，均规定为在空气中一氧化碳含量达到 0.025(体积分数)时，臭味强度应达到 2 级.以便嗅觉能力一般的正常人能察觉空气中存在燃气。从表 5 可以看到，采用空气中 CO 含量 0.025为标准，达到平衡时人体血液中碳氧血红蛋白最高只能到 33，对人一般只能产生头痛、视力模糊、恶心等，不会产生严重症状。据此可理解为，空气中 CO 含量
21、 0.025 %作为燃气加臭理论的“允许的有害浓度”标准，在实际操作运行中，还应留有安全余量，本规范推荐采用 0.02。一般含有 CO 的人工煤气未经深度净化时，本身就有臭味，是否应补充加臭，有条件时，宜通过试验确定。3.2.4 本条 14 款对加臭剂的要求是按美国联邦法规第 49 号 192 部分和美国联邦标准 ANSIASME B31.8 规定等效采用的。其中“加臭剂不应对人体有害”是指按本规范第3.2.3 条要求加人微量加臭剂到燃气中后不应对人体有害。4.1 一般规定4.1.1 本章节内容属人工制气气源，其工艺是成熟的，运行安全可靠，所采用的炉型有焦炉、直立炉、煤气发生炉、两段煤气发生炉
22、、水煤气发生炉、两段水煤气发生炉、流化床水煤气炉与三筒式重油裂解炉、二筒式轻油裂解炉等。国内外虽还有新的工艺、新的炉型，但由于在国内城镇燃气方面尚未普遍应用，因此未在本规范中编写此类内容。4.1.2 本条文规定了炉型选择原则。目前我国人工制气厂有大、中、小规模 70 余家，大都由上述某单一炉型或多种炉型互相配合组成。其中小气源厂制气规模为 10104510 5m3d，有的大型气源厂制气规模达到51051010 5m3d 以上。各制气炉型的选择，主要应根据制气原料的品种：如取得合格的炼焦煤，且冶金焦有销路，则选择焦炉作制气炉型；当取得气煤或肥气煤时，则采用直立炉作为制气炉型，副产气焦，一般作为煤
23、气发生炉、水煤气发生炉的原料生产低热值煤气供直立炉加热和调峰用；其他炉型选择条件，可详见本章有关条文。焦炉及煤气发生炉的工艺设计，除本章内结合城镇燃气设计特点重点列出的条文以外，还可参照炼焦土艺设计技术规定 YB 906996 及发生炉煤气站设计规范GB 5019594。4.1.3 附录 A 是根据建筑设计防火规范GBJ 1697、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 5005892 和制气生产工艺特殊要求编制的。4.2 煤的干馏制气4.2.1 本条提出了煤干馏炉煤的质量要求。1 直立炉装炉煤的坩埚膨胀序数，葛金指数等指标规定的理由：因直立炉是连续干馏制气炉型，它的装炉煤要求与焦炉有所不同。
24、装炉煤的粘结性和结焦性的化验指标习惯上均采用国际上通用的指标。在坩埚膨胀序数和葛金指数方面，从我国各直立炉煤气厂几十年的生产经验来看，装炉煤的坩埚膨胀序数以在“ 4”之间为好，特别是“34”时更适用于直立炉的生产。此时煤斤行速正常、操作顺利，生产的焦炭块度大小适当。其中块度为 2550mm 的焦炭较多。但煤的粘结性和结焦性所表达的内容还有所不同，故还必须得到煤的葛金指数。葛金指数中 A、B、C 型表明是不粘结或粘结性差的，所产焦块松碎。这种煤装人炉内将使生产操作不正常，容易脱煤，甚至造成炉子爆炸的恶性事故。某煤气厂就因此发生过事故，死伤数人。其主要原因就是煤不合要求(当时使用的主要煤种是阜新煤
25、，其坩埚膨胀序数为 葛金指数为 B，颗粒小于 10mm 的煤占重量的80以上)。因此，对连续式直立炉的装炉煤的质量指标作本条规定。葛金指数必须在FG1 的范围，以保证直立炉的安全生产。经过十余年的运行管理与科学研究，通过排焦机械装置的改进，可以扩大直立炉使用的煤种，生产焦炭新品种。鞍山热能研究所与大连煤气公司、大同矿务局与杨树浦煤气厂在不同时间，不同地点相继对弱粘结性的大同煤块在直立炉中作了多次成功的试验，炼制出合格的高质量铁合金焦。因此对炼制铁合金焦时的直立炉装炉煤质安全指标在注中明确煤种可选用弱粘结煤，但煤的粒度应为 1550mm 块煤。灰分含量应小于 10，并具有热橡定性大于 60的煤种
26、。目前大同矿务局连续直立式炭化炉，采用大同煤块炼制优质铁合金焦，运行良好。直立炉的装炉煤粒度定为小于 50mm，是防止过大的煤块堵塞辅助煤箱上的煤阀进口。2 焦炉装炉煤的各项主要指标是由其中各单种煤的性质及配比决定的。目前我国炼焦工业的配煤大多数立足本省、本区域的煤炭资源，在满足生产工艺要求的范围内，要求充分利用我国储量较多，具有一定粘结性的高挥发量煤(如肥气煤)进行配煤，因此冶金工业中炼焦煤的挥发分(干基)已达到了 24%31%，胶质层指数(Y)在 1420mm。(详：炼焦工艺设汁技术规定YB 9069)。对于城市煤气厂，为了不与冶金炼焦争原料，装炉煤的气、肥气煤种的配人量要多一些，一般到
27、70%80%。很多炼焦制气厂装炉煤挥发分高达 32 %34%，而胶质指数(Y)甚至低到13mm。结合上述因素.在制定本条文时，考虑到冶金，城建等各方面的炼焦工业，对装炉煤挥发分规定为“2432”及胶质层指数(Y)规定为 1320mm。配煤粘结指数(G)的提出，是由于单用胶质层指数(Y)这项指标有其局限性，即对瘦煤和肥煤的试验条件不易掌握，因此就必须采用我国煤炭学会正式选定的烟煤粘结指数 G 与 Y 值共同决定炼焦用煤的粘结性。焦炉用煤的灰分、硫分、粒度等指标均是为了保证焦炭的质量。灰分指标对冶金工业和煤气厂(站)都很重要，炼焦原煤灰分越高，焦炭的灰分越大，则高炉焦比增加，致使高炉利用系数和牛产
28、效率降低。焦炭的灰分过高，焦炭的强度也会下降。耐磨性变坏，关系到高炉生产能力，所以规定装炉煤的灰分含量小于或等于 11(对10004000m3 高炉应为 9 %10，对大于 4000m3 高炉应小于或等于 9)。用于水煤气、发生炉作气化原料的焦炭，由于所产焦为气焦，原料煤中的灰分可放宽到 16。原料煤中 6070 %的硫残留在焦炭中，焦炭硫含量高，在高炉炼铁时，易使生铁变脆，降低生铁质量。所以规定煤中硫含量应小于 1(对 10004000m3 高炉应为 0.60.8%，对大于 4000m3 高炉应小于 0.6)。原料煤的粒度，决定装炉煤的堆积密度，装炉煤的堆积密度越大，焦炭的质量越好，但原料煤
29、粉碎得过细或过粗都会使煤的堆积密度变化。因此本条文根据实际生产经验总结规定炼焦装炉煤粒度小于 3mm 的含量为 75 %80。各级别高炉对焦炭质量要求见表 6(重庆钢铁设计院编制的“炼铁工艺设汁技术规定”)。表 6 各级别高炉对焦炭质量要求装炉煤的各质量指标的测定应按国家煤炭试验标准方法进行(见表 7)。表 7 装炉煤质量指标的测定方法序号 质量指标 国家煤炭试验标准 标准号1 水分、灰分、 煤的 T 业分 GB 212挥发分 析方法2坩埚膨胀序数(F、S、I)烟煤自由膨胀序数(亦称坩埚膨胀)测定方法GB 54483 葛金指数煤的葛金低温干馏试验方法GB 13414胶质层指数(Y)焦块最终收缩
30、度(X)烟煤胶质层指数测定方法GB 4795粘结指数(G)烟煤粘结指数测定方法 GB 54476 全硫(St.d)煤中全硫的测定方法 GB 2147热稳定性(TS+6)煤的热稳定性测定方法 GB 15738抗碎强度(25mm)煤的抗碎强度测定方法 GB 154599 灰熔点(ST)煤灰熔融性的测定方法 GB 219烟煤罗加指数测定方法 GB 544910 罗加指数(RI) 煤对二氧化碳化学反应性的11 煤的化学反应性(a) 测定方法 GB 220 12 粒度分级煤炭粒度分级 GB 1894.2.2 直立炉对所使用装炉煤的粒度大小及其级配含量有一定要求，目的在于保证生产。直立炉使用煤粒度最低标准
31、为：粒度小于 50mm，粒度小于 10mm 的含量小于 75。所以在煤准备流程中应设破碎装置。直立炉一般采用单种煤干馏制气，当煤种供应不稳定时，不得不采用一些粘结性差的煤，为了安全生产，必须配以强粘结性的煤种；有时为适应高峰供气的需要，也可适当增加一定配比的挥发物含量大于 30 %的煤种。因此直立炉车间应设置配煤装置。例：葛金指数为 0 的统煤，可配以 1：1G 3的煤种或配以 1：2G 2的煤种，使混配后的混合煤葛金指数接近 FG 1。对焦炉制气用煤的准备，工艺流程基本上有两种，其根本区别在于是先配煤后粉碎(混合粉碎)，还是先粉碎后配煤(分级粉碎)，就相互比较而言各有特点。先配后粉碎工艺流程
32、是我国目前普遍采用的一种流程，具有过程简单、布置紧凑、使用设备少、操作方便、劳动定员少，投资和操作费用低等优点。但不能根据不同煤种进行不同的粉碎细度处理，因此这种流程只适用于煤质较好，且均匀的煤种。当煤料粘结性较差，且煤质不均时宜采用先粉碎后配煤的工艺流程，也就是将组成炼焦煤料各单种煤先根据其性质(不同硬度)进行不同细度的分别粉碎，再按规定的比例配合、混匀，这对提高配煤的准确度、多配弱粘结性煤和改善焦炭质量有好处。因此目前国内有些焦化厂采用了这种流程。但该流程较复杂。基建投资也较多，配煤成本高。对于城市煤气厂，目前大量使用的是气煤，所得焦炭一般符合气化焦的质量指标。生产的煤气的质量不会因配煤工
33、艺不同而异，因此煤准备宜采用先配煤后粉碎的流程。由于炼焦进厂煤料为洗精煤，粒度较小，无需设置破碎煤的装置。4.2.3 原料煤的装卸和倒运作业量很大，如果不实行机械化作业，势必占用大量的劳动力并带来经营费用高、占地面积大、煤料损失多、积压车辆等问题。因此，无论大、中、小煤气厂原料煤受煤、卸煤、储存、倒运均应采用机械化设备，使机械化程序达到 80 %90%以上。机械化程度可按下式评定：式中 机械化程度(%)；n1采用某种机械化设备后，作业实需定员(人)；n2全部人工作业时需要的定员(人)。4.2.4 本条文规定了储煤场场地确定原则。1 影响储煤量大小的因素是很多的，与工厂的性质和规模，距供煤基地的
34、远近、运输情况，使用的煤种数等因素都有关系。其中以运输方式为主要因素。因此储煤场操作容量：当由铁路来煤时，宜采用 1020d 的用煤量；当由水路来煤时，宜采用 1530d 的用煤量；当采用公路来煤时，宜采用 3040d 的用煤量。2 煤堆高度的确定，直接影响储煤场地的大小，应根据机械设备工作高度确定，目前煤场各种机械设备一般堆煤高度如下：推煤机 79m履带抓斗、起重机 7m扒煤机 79m桥式抓斗起重机一般 79m门式抓斗起重机一般 79m装卸桥 9m斗轮堆取料机 1012m由于机械设备在不断革新，设计时应按厂家提供的堆煤高度技术参数为准。3 储煤场操作容量系数储煤场操作容量系数即储煤场的操作容
35、量(即有效容量)和总容量之比。储煤场的机械装备水平直接影响其操作容量系数的大小。根据某些机械化储煤场，来煤供应比较及时的情况下的实际生产数据分析，储煤场操作容量系数一般可按 0.650.7 进行选用。根据操作容量、堆煤高度和操作容量系数可以大致确定煤场的储煤面积和总面积：式中 F H煤场的储煤面积(m 2)；W操作容量(t)；Hm实际可能的最大堆煤高度(m)；K与堆煤形状有关的系数：梯形断面的煤堆 K=0.750.8；三角形断面的煤堆K=0.45；r0煤的堆积密度(tm 3)。煤场的总面积 F(m2)可按下式计算4.2.5 本条规定了关于配煤槽和粉碎机室的设计要求。1 配煤槽设计容量的正确合理
36、，对于稳定生产和提高配煤质量都有很大的好处。如容量过小，就使得配煤前的机械设备的允许检修时间过短，适应不了生产上的需要，甚至影响正常生产，所以应根据煤气厂具体条件来确定。2 配煤梢个数如果少了就不能适应生产上的需要，也不能保证配煤的合理和准确。如果个数太多并无必要且增加投资和土建工程量。因此，各厂应根据本身具体条件按照所用的煤种数目、配煤比以及清扫倒换等因素来决定配煤槽个数。3 煤料中常混有或大或小的铁器。如铁块、铁棒、钢丝之类，这类东西如不除去，影响粉碎机的操作，熔蚀炉墙，损害炉体，故必须设置电磁分离器。4 粉碎机运转时粉尘大，从安全和工业卫生要求必须有除尘装置。5 粉碎机运转时噪声较大，从
37、职工卫生和环境的要求，必须采取综合控制噪声的措施，按工业企业噪声控制设计规范 GBJ 87 要求没计。4.2.6 煤准备系统中各工段生产过程的连续性是很强的，全部设备的启动或停止都必须按一定的顺序和方向来操作。在生产中各机械设备均有出现故障或损坏的可能。当某一设备发生故障时就破坏了整个工艺生产的连续性，进而损坏设备。故作本条规定以防这一恶性事故的发生。应设置带有模拟操作盘的连锁集中控制装置。4.2.7 直立炉的储煤仓位于炉体的顶层，其形状受到工艺条件的限制及相互布置上的约束而设计为方形。这就造成了下煤时出现“死角”现象，实际下煤的数量只有全仓容量的 1223(现也有在煤仓底部的中间增加锥形的改
38、进设计)。直立炉的上煤设备检修时间一般为 8h。综合以上两项因素，储煤仓总容量按 36h 用量设计一般均能满足了。某地新建直立炉储煤仓按 32h 设计，一般情况下操作正常，但当原煤中水分较大不易下煤时操作就较为紧张。所以在本条中推荐储煤仓总容量按 36h 用煤量计算。规定辅助煤箱的总容量按 2h 用煤量计算。这就是说，每生产 1h 只用去箱内存煤量的一半，保证还余下一半煤量可起密封作用，用以在炉顶微正压的条件下防止炉内煤气外窜，并保证直立炉的安全正常操作。直立炉正常操作中每日需轮换两门炭化室停产烧空炉，以便烧去炉内石墨(俗称烧煤垢)，保证下料通畅。烧垢后需先加焦，然后才能加煤投入连续生产。另外
39、，在直立炉的全年生产过程中，往往在供气量减少时安排停产检修，在这种情况下，为了适应开工投产的需要，故规定“储焦仓总容量按一次加满四门炭化室的装焦量计算”。对于焦炉储煤塔总容量的设计规定，基本上是依据鞍山焦耐院多年来从设计到生产实践的经验总结。炭化室有效容积大于 20m3焦炉总容量一般都是按 16h 用煤量计算的，有的按 12h 用煤量计算。焦炉储煤塔容量的大小与备煤系统的机械化水平有很大的关系，因此规定储煤塔的容量均按 1216h 用量计算，主要是为了保证备煤系统中的设备有足够的允许检修时间。4.2.8 煤干馏制气产品产率的影响因素很多，有条件时应作煤种配煤试验来确定。但在考虑设计方案而缺乏实
40、测数据时可采用条文中的规定。因为煤气厂要求的主要产品是煤气，气煤配人量一般较多，配煤中挥发分也相应增加，因而单位煤气发生量一般比焦化厂要大。根据多年操作实践证明，配煤挥发分与煤气发生量之间有如下关系：根据一些焦化厂的生产统计数据证明：当配煤挥发分在“28%30%”时，煤气发生量平均值为“45m 3t”。但南方一些煤气厂和焦化厂操作条件有所不同，即使在配煤情况相近时，煤气发生量也不相同，因此只能规定其波动范围(见表 8)。表 8 焦炉煤气的产率挥发分(Vf，) 27 28 29 30煤气生产量(m3t) 324 326 348 360全焦产率随配煤挥发分增加相应要减少，焦炭中剩余挥发分的多少也影
41、响全焦率的大小。在正常情况下，全焦率的波动范围较小，实际全焦率大于理论全焦率，其差值称为校正系数“”。煤料的初次产物(荒煤气)遇到灼热的焦炭裂解时会生成石墨沉积于焦炭表面；挥发分越高，其裂解机会越多，“”值也就越大。全焦率计算公式：式中 B 焦 全焦率(%)；V 干煤 配煤的挥发分(干基)(%)；V 干焦 焦炭中的挥发分(干基)(%)。本规范所定全焦率指标就是根据此公式计算的。此公式经焦化厂验证，实际全焦率与理论计算值是比较接近的。生产统计所得校正系数“”相差不超过 1。直立炉所产的煤气及气焦的产率与挥发分、水分、灰分、煤的粒度及操作条件有关，条文中所规定各项指标也都是根据历年生产统计资料制定
42、的。4.2.9 焦炉的结构有单热式和复热式两种。焦炉的加热煤气耗用量一般要达到自身产气量的 4560。如果利用其他热值较低的煤气来代替供加热用的优质回炉煤气，不但能提高出厂焦炉气的产量达 1 倍左右，而且也有利于焦炉的调火操作。各地煤气公司就是采用这种办法。此外，城市煤气的供应在 1 年中是不均衡的。在南方地区一般是寒季半年里供气量较大。此时焦炉可用热值低的煤气加热；而在暑季的半年里供气量较小，此时又可用回炉煤气加热。所以针对煤气厂的条件来看以采用复热式的炉型较为合适。4.2.10 本条规定了加热煤气耗热量指标。当采用热值较低的煤气作为煤干馏炉的加热煤气以顶替回炉煤气时，以使用机械发生炉(含两
43、段机械发生炉或高炉)煤气最为相宜，因为它具有燃烧火焰长，可用自产的中小块气焦(弱粘结烟煤)来生产等项优点。上海、长春、昆明、天津、北京、南京等煤气公司加热煤气都是采用机械发生炉(或两段机械发生炉)煤气。煤干馏炉的加热煤气的耗热量指标是一项综合性的指标。焦炉的耗热量指标是按鞍山焦耐院多年来的经验总结资料制定的。对炭化室有效容积大于 20m3的焦炉。用焦炉煤气加热时规定耗热量指标为 2340kJkg。而根据实测数据，当焦炉的均匀系数和安定系数均在0.95 以上时，3 个月平均耗热量为 2260kJkg；当全年的均匀系数和安定系数均在 0.90以上时，耗热量为 2350kJkg。这说明本条规定的指标
44、是符合实际情况的。根据国务院国办200310 号文件及国家经贸委第 14 号令的精神：今后所建焦炉炭化室高度应在 4m 以上(折合容积大于 20m3)。因此炭化室容积约为 10m3和小于 6m3的焦炉耗热量指标不再编入本条正文中。故在此条文说明中保留，以供现有焦炉生产、改建时参考(见表 9)。表 9 焦炉耗热量指标kJkg(煤)炭化室有效容积(m 3)加热煤气种类 约 10 教民 005 号)；1989 年又提出流化床间歇制气工艺，并通过 200mm 实验装置的小试，1990 年在镇江市灯头厂建立 400mm 的流化床水煤气试验示范站，日产气 3000m3，为工业化提供了可靠的技术数据及放大经
45、验，并获国家发明专利(专利号 ZL90105680.4)。1996 年郑州永泰能源新设备有限公司从江苏理工大学购置粉煤流化床水煤气炉发明专利的实施权，经过开发 1998 年完成 1.6m 气化炉的工业装置成套设备，并建成郑州金城煤气站 31.6m 炉，日供煤气量 48000m3，向金城房地产公司居民小区供气，经过生产运行，气化炉的各技术指标达到设计要求。同年由国家经贸委委托河南省经贸委组织中国工程院院士岑可法教授等 12 位专家对“常压流化床水煤气炉”进行了新产品(新技术)鉴定(鉴定验收证号、豫经贸科鉴字1999039)；河南省南阳市建设 51.6m 气化炉煤制气厂，日产煤气 10 万 m3(
46、采用沼气、LPG 增热)，1999 年 9 月向市区供气。该产品被国家经贸委、国经贸技术(1999)759 号文列为 1999 年度国家重点新产品。郑州永泰能源新设备有限公司，在此基础上又进行多项改进，并放大成 2.5m 炉，逐步推广到工业用气领域。近年来上海沃和拓新科技有限公司购买了该技术实施权从事流化床水煤气站工程建设。目前采用该技术的厂家有：文登开润曲轴有限公司、南阳市沼气公司、鲁西化工；正在兴建的有高平铸管厂、二汽襄樊基地第二动力分厂、贵州毕节市、新余恒新化工、兴义市等。总的说来该炉型号以粉煤作原料，采用鼓泡型流化床技术，根据水煤气制气工艺原理，制取中热值煤气，工艺流程短、产品单一。经
47、过开发、制造、建设、运行、取得了可靠成熟的经验，可作为我国利用粉煤制气的城市(或工业)煤气气源。2002 年国家科学技术部批准江苏大学为国家科技成果重点推广计划项目“常压循环流化床水煤气炉”的技术依托单位项目编号 2002EC000198。4.3.2 煤的气化制气，所产煤气一般是热值较低，煤气组分中一氧化碳含量较高，如要作为城市煤气主气源，前者涉及煤气输配的经济性，后者与煤气使用安全强制性要求指标(CO 含量应小于 20)相抵触，因此提出必须采取有效措施使气质达到现行国家标准人工煤气GB 13612 的要求。4.3.3 气化用煤的主要质量指标的要求是根据煤炭粒度分级 GB 189、发生炉煤气站
48、设计规范GB 50195、常压固定床煤气发生炉用煤质量标准GB 9143 以及现有煤气站实际生产数据总结而编写的。1 根据气化原理，要求气化炉内料层的透气性均匀，为此选用的粒度应相差不太悬殊，所以在条文中发生炉煤气燃料粒度不得超过两级。当发生炉、水煤气作为煤气厂辅助气源时，从煤气厂整体经济利益考虑并结合两种气化炉对粒度的实际要求，粒度 25mm 以上的焦炭用于水煤气炉，而不用于发生炉。当煤气厂自身所产焦炭或气焦，其粒度能平衡时发生炉也可使用大于 25mm 的焦炭或气焦。其粒度的上、下限可放宽选用相邻两级。煤的质量指标：灰分：固定床煤气发生炉用煤质量标准GB 9143 规定，发生炉用煤中含灰分的要求小于 24。由于煤气厂采用直立炉作气源时，要求煤中含灰分小于 25，制成半焦后，其灰分上升至 33。从煤气厂总体经济利益出发，这种高灰分半焦应由厂内自身平衡，做水煤气炉和发生炉的原料。由于中块以上的焦供水煤气炉，小块焦供发生炉，条文中规定水煤气炉用焦含灰分小于 33；发生炉用焦含灰分小于 35 %。灰熔点(ST)：在煤气厂中，发生炉热煤气的主要用途是作直立炉的加热燃料气，加热火道中的调节砖温度约 1200，热煤气中含尘量较高，当灰熔点低于 1250，灰渣在调节砖上熔融，造成操作困难。所以在条文中规定，当发生炉生产热煤气时，灰熔点(ST)应大于 1250。2 两段煤气(水煤气)发生炉如果
