試談熱壁高效造氣爐的推廣原理-預(yù)覽頁
【正文】 焦），在爐膛里起骨架作用，有利于降低床層阻力和提高入爐風(fēng)量。可見活化能越大的煤種，提高溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響越大。 —催化劑針對(duì)無煙煤活性不高的情況，除了采用提高溫度外，還可采用添加催化劑來解決。煤自身也存在上述催化元素。實(shí)際應(yīng)用的催化劑往往不是單一組分，常由多種成分配合而成。微爆劑的加入量不能造成碳粒破碎嚴(yán)重，帶出物過大。造氣工藝中，可分為碳的空氣燃燒貯熱同時(shí)產(chǎn)生吹風(fēng)氣、碳的蒸汽降溫氣化同時(shí)產(chǎn)生水煤氣兩個(gè)間歇交替過程。1）當(dāng)kαk時(shí)，折算反應(yīng)常數(shù)K≈k，式（11）變?yōu)? ωc≈βkC∞=βk0 exp （E/RT）C∞ 此時(shí)的燃燒狀態(tài)稱為動(dòng)力燃燒。2）當(dāng)kαk時(shí)，折算反應(yīng)常數(shù)K≈αk。3）當(dāng)ｋ≈αk時(shí)，既化學(xué)反應(yīng)能力與氧氣擴(kuò)散能力處在同一數(shù)量級(jí)的情況下，此時(shí)燃燒強(qiáng)化的實(shí)現(xiàn)與ｋ和αk兩者均有關(guān)，無論提高ｋ或者αK都可以收到強(qiáng)化燃燒的效果。適于固定床間歇造氣強(qiáng)化反應(yīng)的措施主要有：1） 原料的選擇及摻混，必須兼顧原料的活性及灰融點(diǎn)。T 775℃時(shí)，屬動(dòng)力學(xué)控制區(qū)，T 900℃ 時(shí)，屬擴(kuò)散控制區(qū)。一般可這樣認(rèn)為，碳的兩種氣化反應(yīng)在溫度低于1250K時(shí)，反應(yīng)速度對(duì)溫度是敏感的，可認(rèn)為是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)因素起主要控制作用?？梢妼?duì)于氣化層區(qū)域溫度，最低要求是在大于無煙煤的燃點(diǎn)以上，以使煤粒著火后加速化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制到擴(kuò)散控制過程的轉(zhuǎn)換。 目前用于生產(chǎn)甲醇、合成氨的水煤氣、半水煤氣固定床煤氣發(fā)生爐，其氣固反應(yīng)效率不很高，主要表現(xiàn)在：水夾套的水冷壁效應(yīng)導(dǎo)致爐渣里單塊小返焦中殘?zhí)几撸辉厦旱幕钚圆桓咴斐蔂t渣里成型渣塊中的殘?zhí)几?、氣化?qiáng)度低；煤氣發(fā)生爐上行煤氣出口處于爐體的側(cè)面或爐頂?shù)膫?cè)面，這樣導(dǎo)致爐內(nèi)氣化劑在流通過程中分布不均勻，在吹風(fēng)或制氣過程中，爐內(nèi)部分碳層不能有效發(fā)揮作用，造成氣化效率的降低。固定床煤氣發(fā)生爐采用的制氣原料一般為無煙煤或無煙煤制成的型煤。在制氣階段，由于此區(qū)溫度低，水蒸汽不能很好地氣化，加上氣流本身存在的趨壁效應(yīng)，導(dǎo)致此區(qū)的蒸汽分解率非常低，這也是目前造氣爐蒸汽分解率在40～60%的主要原因。環(huán)區(qū)還受到周圍碳?；鹧娴妮椛洌档土怂浔诘挠绊?，環(huán)區(qū)自身的碳粒表面也能在部分時(shí)間內(nèi)進(jìn)入擴(kuò)散控制，只是時(shí)間較短。提溫至少應(yīng)保證原料煤的燃點(diǎn)以上，無煙煤保證在600～800℃，最好同氣化層溫度一致工作在擴(kuò)散控制之下(1250K以上)。有的單位擬對(duì)夾套內(nèi)采用熔鹽來控制提溫，熔鹽是由硝酸鉀、亞硝酸鈉及硝酸鈉的混合物，工作溫度350～530℃。有的煤種粘結(jié)性過大，氣化劑不易擴(kuò)散進(jìn)碳粒內(nèi)部，也造成爐渣里成型渣塊中的殘?zhí)几?。筆者調(diào)查了多家化肥廠造氣車間工段長(zhǎng)，在圖一造氣爐型實(shí)際生產(chǎn)中，氣化層的發(fā)軟結(jié)疤總是在爐體出口的一側(cè)或其對(duì)側(cè)概率最多，原料采用活性較差的無煙煤多數(shù)為爐體出口的一側(cè)，原料采用活性較好的型煤多數(shù)為爐體出口的對(duì)側(cè)。該爐型原料煤層和爐膛頂部氣體空間死區(qū)都很大，隨著爐膛內(nèi)徑的增大、爐內(nèi)碳層的高徑比過小都會(huì)擴(kuò)大原料煤層氣固反應(yīng)的死區(qū)空間，這也是中氮肥的大爐型不如小氮肥的小爐型運(yùn)行好的一項(xiàng)主要原因，這是目前大量應(yīng)用但需要徹底淘汰的爐型。由于考慮到目前Φ2800造氣爐爐型較大，爐膛存有的死區(qū)也就較大，運(yùn)行不如Φ2400、Φ2600效果好。生產(chǎn)甲醇的水煤氣制氣過程分吹風(fēng)（其氣去吹風(fēng)氣余熱回收）、蒸汽吹凈（其氣去吹風(fēng)氣余熱回收或放空）、上吹制氣（其氣去水煤氣）、下吹制氣（其氣去水煤氣）、二次上吹（其氣去水煤氣同時(shí)用于保證空氣吹凈的安全）、空氣吹凈（其氣去水煤氣）六個(gè)過程。筆者采用自編程序，模擬了以下數(shù)據(jù)來分析采用固定床造氣爐制氣、全低變、PSA脫碳提氫工藝生產(chǎn)單醇時(shí)，造氣成分對(duì)消耗的影響，來顯示水煤氣和吹風(fēng)氣分離的重要性。其中計(jì)算條件1～4中：爐渣組成C %、 S %、 A 85%，吹風(fēng)階段散熱比例6%，%計(jì)算條件5中：爐渣組成C 8%、 S %、 A %，吹風(fēng)階段散熱比例3%，制氣階段散熱比例2%（3）分別模擬計(jì)算的數(shù)據(jù)并匯總結(jié)果計(jì)算條件序號(hào)吹風(fēng)效率制氣效率總過程效率100kg燃料產(chǎn)水煤氣量(Nm3)噸醇耗水煤氣量(Nm3)噸醇放空氣量(Nm3)噸醇煤耗（kg)噸醇吹風(fēng)氣因含CO燃燒排放CO2量（kg)1%%% 2%%% 3%%% 4%%% 5%%% 注：噸醇吹風(fēng)氣排放CO2量中已含吹風(fēng)氣中的CO折算成CO2的量。、水煤氣混和空間過大目前的煤氣發(fā)生爐及其相連管道吹風(fēng)氣、水煤氣混和空間較大，吹風(fēng)氣和水煤氣分離不好，導(dǎo)致吹風(fēng)氣中有效氣體CO、H2成分高，水煤氣中無效氣CHON2高。用于生產(chǎn)合成氨的半水煤氣需要部分吹風(fēng)氣來形成合適的氫氮比，水煤氣有效成分低就不能更多回收吹風(fēng)氣來加氮,導(dǎo)致制氣效率低。經(jīng)化驗(yàn)分析下吹制氣比上吹制氣低10%左右。正常生產(chǎn)洗氣塔處設(shè)水封是很不合適的，它不能限制造氣爐之間的串倒氣，并且增加了系統(tǒng)制氣阻力。（3）、爐內(nèi)及爐外吹風(fēng)氣和水煤氣的混合空間交錯(cuò)過大導(dǎo)致吹風(fēng)氣有效氣成分高氣量大、煤氣中有效氣成分低氣量小的問題。熱壁以耐高溫耐磨不結(jié)渣多層復(fù)合特種陶瓷涂層砌筑在水夾套內(nèi)部，可保證氣化層溫度運(yùn)行在氣化劑擴(kuò)散控制范圍內(nèi)(大于900℃)且不結(jié)渣，蒸汽分解率提高5%以上，造氣爐產(chǎn)氣量提高15～20%。在多爐共用一鍋一塔流程中，正常生產(chǎn)中洗氣塔進(jìn)口煤氣管道不進(jìn)行水封，多爐檢修時(shí)采用
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