系統(tǒng)思考實現(xiàn)造氣爐節(jié)能減排的極限—熱壁高效造氣爐的推廣原理-wenkub
2023-05-02 08:13:51 本頁面
【正文】 ，提高氣固反應的效率，加強間歇反應后氣體產(chǎn)物水煤氣和吹風氣的分離效率是提高造氣爐氣化反應的關鍵。3系統(tǒng)分析降低固定床造氣爐煤耗的方法我們以造氣爐作為一個系統(tǒng)分析。有了這些插件，我們就可用Excel完整解決物料熱量的工藝計算。對于問題（2）表、曲線的查找，Excel沒有提供現(xiàn)成的函數(shù)，可用VLOOKUP、MATCH、IF、OFFSET等函數(shù)的組合或者用圖表擬合公式來解決，但精度太差，只能是勉強近似解決。人們對Excel普遍熟悉的功能是表圖的處理，不太了解其在工程計算(如鍋爐、化工物料熱量衡算)中的應用。計算機是進行系統(tǒng)分析的很好工具，近二十年來，各設計院大量引進國際上著名的化學工程專業(yè)計算軟件，如PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS、HTFS、FRI、HTRI等，版次不斷更新。聯(lián)系二者的是工藝，工藝是設備的靈魂，設備為工藝而存在，但設備已存在，制定工藝必須適應設備以發(fā)揮設備的最大作用。兩者一個是人，一個是物。從系統(tǒng)內(nèi)外來看，對企業(yè)的投資收益最好，對環(huán)境的影響最小，這樣的造氣配置就是最好的技術，但對每個企業(yè)二者都有個最合適值。我們要分析大系統(tǒng)，因為氣流床流化床要進行空分，要多耗電，要多投資。系統(tǒng)外部總有更大的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部至少分為兩個小系統(tǒng)。系統(tǒng)思考實現(xiàn)造氣爐節(jié)能減排的極限—熱壁高效造氣爐的推廣原理王子國1概述何謂系統(tǒng)思考？就是對相對封閉的一個系統(tǒng)內(nèi)部及外部所進行的思考。對造氣的消耗分析，很多廠家往往以噸氨(噸醇)來考核造氣，這不完全正確。多耗電、投資多那個不是用排放CO2換來的？固定床造氣爐通過吹風氣回收燃燒后排CO2，最小投資獲得空氣的分離，更適合活性較低的無煙煤進行氣化。每種氣化爐對所用原料煤都有其具體要求，生產(chǎn)的煤氣用途也不一樣，萬能氣化爐是不存在的。在設備管線未配置之前，設備管線只能適應工程人員的要求配置，這是工程人員的責任。推動二者更好適應的辦法就是技改提高配置，管理提高人員操作技能。其中應用比較廣泛的是PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS。Excel每一個單元格就是一個電子表格，很容易進行一般的加、減、乘、除、乘方、開方，而三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)在EXCEL中可以直接引用內(nèi)部函數(shù)。上海的趙明利公布了一種應用C++程序設計語言，用拉格朗日插值計算法在Excel中建立了自定義函數(shù)數(shù)據(jù)文件生成器LCZmaker，可自定義函數(shù)，筆者把常壓氣體在不同溫度下的焓等表格和設計手冊中的一些曲線函數(shù)化，以方便在Excel中調(diào)用。目前筆者已編制完成了氣液固三廢能源燃燒物料熱量衡算、固定床間歇造氣物料熱量衡算及固定床間歇造氣生產(chǎn)甲醇的物料衡算軟件。在這個系統(tǒng)中，有投入的氣化原料（原料煤和氣化劑），有產(chǎn)出物，產(chǎn)出物又分為我們需要的產(chǎn)物（水煤氣或半水煤氣）及副產(chǎn)物（爐渣、吹風氣、夾套蒸汽、爐子散熱）。原理的突破是最大的突破，下面我們分別從原理上和配置上來討論如何使造氣爐氣化效率最高。我們重點討論原料煤的活性。一般來說，煤的活性和其碳化年齡有關，灰熔點大的往往活性不好，活性好的往往灰熔點低，了解煤的活性灰熔點的不同，我們就可進行混煤摻燒。當無煙煤和煙煤同時從1200K提高到1500K時，按其活化能分別為1117計算。通過觀察下渣形狀可看出造氣爐氣化層溫度是否處于這個階段，氣化層工作在灰熔點T1和T2之間，就可使無煙煤達到兼顧最大活性及最大均布性。燃煤催化劑種類繁多，它包括堿金屬、堿土金屬和過渡元素的氧化物、氫氧化物及其鹽類，其中應用最多的是堿金屬、堿土金屬的鹽類。對于相同的陽離子，不同陰離子的催化活性順序是OH CO3 Cl SO42。針對粘結性過大的煤種，可采用微爆劑來增加碳粒的裂紋，擴大氣固接觸面。應用催化劑的關鍵就是投入產(chǎn)出比，配方中要通過采用降低主催化劑的單價及使用量，添加合理的助催化劑來提高主催化劑的催化活性等方法來達到最佳效果。在碳的燃燒反應中，碳的燃燒速度ωc=βKC∞=βC∞/(1/αk+1/k) 式（11）其中β為C與O2燃燒反應化學當量比，C∞為周圍介質中的氧氣濃度，k為化學反應速度常數(shù)，αk為質量擴散系數(shù)根據(jù)k與αk的大小不同，可以把燃燒分為三種不同規(guī)律的燃燒區(qū)域（或燃燒狀態(tài)）。顯然，對于反應能力強、活化能E小的燃料，可以在較低的溫度區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)燃燒強化；而對于反應能力弱的、活化能E很高的燃料，除了添加催化劑降低原料的活化能E外，只有在更高的溫度條件下才能實現(xiàn)燃燒的強化。在擴散燃燒狀態(tài)下，要提高燃燒速度，強化燃燒過程，最有效、最直接的辦法是強化氣流湍動，增強空氣流與碳粒間的相對速度，提高供氧能力而不是其他。都可一分為三的分為三個過程：動力控制區(qū)、過渡控制區(qū)、擴散控制區(qū)。對于碳與氧氣的反應，一般認為先生成CO2，然后CO2再與碳反應生成CO。對于碳與二氧化碳的反應還原反應在2000℃ 以下，屬于動力學控制，反應速率大致為CO2的一級反應。煤的著火是燃燼的前提，煤粒著火后加速了化學反應動力學控制到擴散控制過程的轉換。氣化劑在原料煤中濃度分布的不均勻性，導致原料煤氣化時的溫度不一致，部分原料煤煤塊不能充分燃燒及氣化，造成造氣爐氣固反應效率低，部分原料煤容易燃燒過火很易結疤掛爐，給穩(wěn)定操作帶來了難度。～ ，飽和蒸汽溫度120～135℃。水夾套冷壁效應直接導致了爐渣中單塊小返焦的產(chǎn)生。隨著碳層的旋轉，水夾套冷壁環(huán)區(qū)不是靜態(tài)的、環(huán)區(qū)內(nèi)的碳粒表面也不是靜態(tài)的。主要原因我們前面原理中已分析過，此區(qū)因溫度過低處于化學動力學控制范圍，采取的措施只能提溫加催化劑才能減少低溫影響。有的研究單位采用夾套內(nèi)用導熱油來控制提溫，由于導熱油的使用溫度一般不能超過350℃，好的有機載熱體使用溫度僅限于400℃以下，所以克服夾套水冷壁效應的作用也不明顯，并且長期運行控制不好導熱油容易結焦和分解，操作不好甚
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