【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 過(guò)程中，甲烷生成的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著壓力升高，生成甲烷反應(yīng)速度加快，反應(yīng)釋放出的熱量增加，這些反應(yīng)熱可為水蒸汽分解、二氧化碳還原等吸熱反應(yīng)提供熱源，因此甲烷生成的放熱反應(yīng)即成為氣化爐內(nèi)除碳燃燒反應(yīng)以外的第二熱源，從而減少了碳燃燒反應(yīng)中氧的消耗，故隨氣化壓力提高，氧氣的消耗量減少。隨著氣化壓力升高，水蒸氣消耗量增加。因壓力升高，生成甲烷所耗氫量增加，則氣化系統(tǒng)需要水蒸氣分解的絕對(duì)量增加，而壓力增高卻使水蒸氣分解反應(yīng)向左進(jìn)行的速度增大，即水蒸氣分解率降低。由于水蒸氣分解率下降，使加壓氣化的熱效率有所降低。壓力對(duì)氣化爐生產(chǎn)能力的影響氣化爐的生產(chǎn)能力取決于氣化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速度和氣固相的擴(kuò)散速度。隨著氣化壓力的提高，既加快了氣化反應(yīng)進(jìn)行的速度，又增加了氣—固反應(yīng)接觸的時(shí)間（氣流在爐內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)），從而強(qiáng)化了生產(chǎn)。在加壓情況下，同樣的溫度條件，可以獲得較大的生成甲烷的反應(yīng)速度。因而在相同溫度下加壓氣化的化學(xué)反應(yīng)速度比常壓快，對(duì)提高氣化爐的生產(chǎn)能力有利。爐內(nèi)氣流速度的提高，對(duì)提高生產(chǎn)能力亦是重要的措施。氣化溫度相同，在壓力P下操作的氣化爐內(nèi)的氣流僅為常壓氣化氣流速度的1/P。由此可見(jiàn)，在不增大飛灰的前提下，加壓氣化的氣流速度可以大大提高。根據(jù)計(jì)算，加壓氣化爐的生產(chǎn)能力比常壓氣化大約高出根號(hào)P倍。氣化層溫度與氣化劑溫度對(duì)煤氣生產(chǎn)的影響氣化層溫度降低，有利于放熱反應(yīng)的進(jìn)行，也就是有利于甲烷的生成反應(yīng)，使煤氣熱值提高，但溫度降低太多，如在650～700℃時(shí)，無(wú)論是甲烷生成反應(yīng)或其他氣化反應(yīng)的反應(yīng)速度都非常緩慢，也會(huì)使灰中殘余碳量增加，增大了原料損失。同時(shí)低溫還會(huì)使灰變細(xì)，增大了床層阻力，降低了氣化爐的生產(chǎn)負(fù)荷。氣化層溫度的選擇取決于煤的熔化特性，根據(jù)灰熔點(diǎn)來(lái)確定氣化層溫度，此溫度對(duì)氣化反應(yīng)速度及平衡常數(shù)有很大的影響，同時(shí)還影響到煤氣的組成，在實(shí)際操作中，氣化層溫度在很大程度上取決于水蒸汽和氧氣消耗量，隨著溫度的提高，COCHH2O諸氣體組分的形成量明顯下降，CO、H2的量增加。溫度的提高，可以加快反應(yīng)速度。氣化劑溫度是指氣化劑入爐前的溫度，提高氣化劑溫度可以減少用于預(yù)熱氣化劑的熱量消耗，從而減少氧氣消耗量，較高的氣化劑溫度有利于碳的燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，使氧的利用率提高。一般在氣化劑溫度較低時(shí)，則帶進(jìn)爐內(nèi)的顯熱相應(yīng)減少，為了保持爐中正常氣化溫度和反應(yīng)熱平衡，應(yīng)適當(dāng)提高氣化劑中的氧含量，增加一些碳的燃燒熱。因此，隨著氣化劑溫度降低，亦應(yīng)降低汽氧比，隨著氣化劑溫度的提高，水蒸汽的消耗量略為上升，而分解率下降，這是由于在較高的氣化劑溫度下，2C+O2=2CO2和CO2+C=2CO反應(yīng)能力加強(qiáng)，使粗煤氣中CO2和CH4的含量略有降低，因而煤氣產(chǎn)率獲得增加。水蒸汽的過(guò)熱度太低，也是不允許的，一方面由于氧氣耗量增加太多而不經(jīng)濟(jì)，另一方面可能造成氣化爐下灰的困難。氣化層溫度的降低，將有助于下列諸反應(yīng)的進(jìn)行C+CO+3H2CH4+CO2+4H2CH4+2CO+2H2CH4+汽氧比的選擇汽氧比是指氣化過(guò)程中，水蒸汽與氧氣耗量比，改變汽氧比，實(shí)際上是調(diào)整與控制氣化過(guò)程的溫度。碳化程度深的煤，采用的汽氧比較小，能適當(dāng)提高氣化爐內(nèi)的溫度，以提高生產(chǎn)能力。采用不同的汽氧比，對(duì)煤氣生產(chǎn)過(guò)程的影響主要有：①在一定的熱負(fù)荷條件下，水蒸汽的消耗量隨汽氧比的增加而增加，氧氣的消耗量隨汽氧比的增加而相應(yīng)減少。②隨著汽氧比的提高，水蒸汽分解率顯著降低。③汽氧比的改變對(duì)煤氣組成的影響很大，隨著汽氧比的增加，氣化爐內(nèi)反應(yīng)溫度降低，氣化爐內(nèi)CO+H2OCO2+H2的還原反應(yīng)增強(qiáng)，使得煤氣組成中CO含量減少，COH2含量增加，甲烷的增量在粗煤氣的組成中尚不顯著，但在脫除CO2后的凈煤氣組成中相應(yīng)增加，煤氣發(fā)熱值提高。④汽氧比改變和爐內(nèi)溫度的變化對(duì)產(chǎn)品和焦油的性質(zhì)也有影響，提高汽氧比，焦油中堿性組分下降，芳烴組分則顯著增加。案例分析（僅為示例，請(qǐng)參照格式補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容）例1：E爐YV910閥桿折，點(diǎn)動(dòng)YV911煤噴出，險(xiǎn)些傷人一、事故時(shí)間：2010年10月21日后夜班二、事故地點(diǎn)：造氣分廠造氣車間七樓E爐三、事故經(jīng)過(guò)：21日凌晨0:40分，造氣車間E爐煤鎖上錐閥YV910出現(xiàn)故障信號(hào)，當(dāng)班人員王英民馬上通知當(dāng)班班長(zhǎng)劉志峰去現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)閥位，告知開(kāi)關(guān)都到位，點(diǎn)動(dòng)后充壓，但壓力不漲，通知車間主任及分廠領(lǐng)導(dǎo)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)YV910故障，摘完L406射源后，檢修人員拆料筐手孔，由于汽大，無(wú)法看清閥的情況也無(wú)法處理，又將手孔帶上，請(qǐng)示停車泄壓后處理，四點(diǎn)多鐘通過(guò)YV914放空管泄壓的氣化爐壓力已經(jīng)泄凈了，檢修工再次拆開(kāi)手孔，仍有氣，車間主任讓中控打開(kāi)YV911將煤加到氣化爐以后，重新點(diǎn)動(dòng)YV911，然后再進(jìn)行處理，此時(shí)，從料筐手孔竄出氣流夾帶煤塊，將七樓東側(cè)的玻璃打碎。四、事故原因：（一）主要原因：①爐內(nèi)沒(méi)有排料，煤鎖有煤，雖無(wú)壓，但很熱，點(diǎn)動(dòng)煤鎖下錐閥YV911時(shí)，強(qiáng)烈的熱氣流夾帶粉煤從手孔竄出；②手孔沒(méi)有及時(shí)用螺絲擰緊。（二）間接原因：①判斷不準(zhǔn)，如果直接判斷出閥頭掉了，就不必拆手孔；②經(jīng)驗(yàn)不足，爐內(nèi)沒(méi)有排料，雖然無(wú)壓了，但很熱，手孔開(kāi)著的時(shí)候，不應(yīng)點(diǎn)動(dòng)煤鎖下錐閥YV911；③為了搶進(jìn)度，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不夠。五、防范措施車間開(kāi)展一次安全學(xué)習(xí)大討論，加強(qiáng)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高安全意識(shí)，真正做到“四懂三會(huì)”；堅(jiān)決按照檢修規(guī)程作業(yè)，不要為了搶進(jìn)度，搶時(shí)間，違章作業(yè)。六、事故教訓(xùn)：此次事故暴露出我們的安全意識(shí)不強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的能力不足，判斷故障的水平欠缺，希望大家在以后的工作中，要認(rèn)真學(xué)習(xí)，加強(qiáng)防范，提高自己的業(yè)務(wù)水平和安全水平，舉一反三、警鐘長(zhǎng)鳴。此次幸好沒(méi)有造成人員傷害，一旦造成事故，后果將極其嚴(yán)重。希望大家引以為戒，確保生產(chǎn)和檢修的絕對(duì)安全。七、安全紅線：嚴(yán)格按照檢修規(guī)程左右，杜絕違章作業(yè)。分享與討論（作業(yè)）：（僅為示例，請(qǐng)參照格式補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容）（1）煤鎖就地檢查哪些內(nèi)容？①現(xiàn)場(chǎng)壓力表功能是否正常；②檢查個(gè)閥門、錐閥以及閘閥的密封性；③檢查各閥門、錐閥和閘閥液壓缸的活塞桿和密封圈的密封性，檢查填料密封函，閥門法蘭密封性；④閥門的正確位置（2）控制室監(jiān)測(cè)內(nèi)容有哪些？①P216指示功能是否正常指示功能是否正常，角閥、錐閥、插板閥以及料位顯示功能是否正常；②監(jiān)測(cè)加煤過(guò)程是否正常；③液壓油壓力P2201；④潤(rùn)滑泵NBA97NBA976每小時(shí)2分鐘；⑤加煤筐吹掃氮?dú)釬001是否正常；⑥監(jiān)測(cè)煤樣灰分儀是否正常（A840A8402）。 （3）煤鎖泄壓困難原因？①儀表顯示故障，指示不準(zhǔn)；②蒸汽吹掃閥YV905內(nèi)漏；③煤鎖充壓閥YV908內(nèi)漏④煤鎖下錐閥YV911不密封。相關(guān)鏈接（僅為示例，請(qǐng)參照格式補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容）1 金仲秋，：人民交通出版社，2007本章小結(jié)：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX第二章 PKM加壓氣化本章介紹：造氣分廠PKM加壓氣化裝置概述PKM加壓氣化原理及工藝流程各工藝參數(shù)的控制指標(biāo)第二章 PKM加壓氣化一、造氣分廠PKM加壓氣化裝置中煤龍化化工公司造氣分廠造氣車間共設(shè)有五臺(tái)PKM加壓氣化爐，四臺(tái)為原民主德國(guó)制造，一臺(tái)為太原重型機(jī)械廠制造，分兩期工程，Ⅰ期安裝三臺(tái)氣化爐，Ⅱ期安裝兩臺(tái)氣化爐，在正常生產(chǎn)負(fù)荷下，有一臺(tái)處于備用狀態(tài)。每臺(tái)氣化爐單獨(dú)配有一臺(tái)洗滌冷卻器和一臺(tái)廢熱鍋爐。二、PKM加壓氣化PKM加壓氣化是一種自熱式、逆流移動(dòng)床生產(chǎn)工藝，以依蘭長(zhǎng)焰煤為原料，（表壓）壓力下，900℃～1100℃的溫度條件下，用高壓蒸汽和氧氣為氣化劑進(jìn)行氣化，生產(chǎn)粗煤氣。生產(chǎn)的煤氣經(jīng)凈化，一部分作為城市燃?xì)猓硪徊糠钟糜诩状己铣傻脑蠚?。就單臺(tái)氣化爐而言，粗煤氣的能力為35000Nm3/h，當(dāng)整個(gè)裝置的負(fù)荷增加到120%時(shí)，干基粗煤氣的總產(chǎn)量可達(dá)到138000 Nm3/h。粗煤氣從氣化爐以6954 Nm3/h進(jìn)入洗滌冷卻器頂部，在此對(duì)含有水蒸汽、焦油和粉塵的粗煤氣用熱酚水進(jìn)行洗滌，將粗煤氣從出口溫度550℃驟冷至約210℃，，并沉積釜底，產(chǎn)生的酚水焦油根據(jù)液位調(diào)節(jié)送往回收工段的液態(tài)產(chǎn)分離裝置。為了回收余熱，每臺(tái)氣化爐配置一臺(tái)廢熱鍋爐，粗煤氣的部分熱能傳遞給水，生產(chǎn)飽和蒸汽，在正常操作條件下，根據(jù)氧負(fù)荷調(diào)節(jié)蒸汽壓力，在粗煤氣產(chǎn)量為35000 Nm3/h的情況下，～（表壓）蒸汽量約為22000Kg/h，此蒸汽量隨壓力的升高和負(fù)荷的降低而減少，在廢熱鍋爐生成的煤氣冷凝液經(jīng)過(guò)液位調(diào)節(jié)，通過(guò)角閥和利用壓差排往酚水站，作為噴冷器的洗滌用水。氣化爐需連續(xù)加煤和間斷排灰，在氣化爐生產(chǎn)能力為35000 Nm3/h粗煤氣情況下，通過(guò)煤鎖進(jìn)入氣化爐的煤量為27195Kg/h，通過(guò)灰鎖排出的灰量為7743Kg/h。產(chǎn)品說(shuō)明如下：狀態(tài)介質(zhì)壓力溫度產(chǎn)量來(lái)源（MPa）℃Ⅰ期Ⅱ期出處去處粗煤氣18053395 Nm3/h61605 Nm3/h氣化爐后續(xù)工號(hào)廢熱蒸汽15834478Kg/h39779Kg/h0060總廠管網(wǎng)表21產(chǎn)品說(shuō)明氣化原料煤原料煤來(lái)自于依蘭縣達(dá)連河煤礦的長(zhǎng)焰煤組分分析： 水 9重量% 灰 26重量% 揮發(fā)分 32重量% 固定碳 33重量% 100重量%元素分析： 水 9重量% 灰 26重量% C % O % H % N % S % 100重量%膨脹指數(shù)—O（不粘結(jié)）投料粒度—～50mm（%重量）灰熔點(diǎn)—高于1400℃煤氣化工藝的模擬條件氣化用原料煤由煤鎖通過(guò)煤分布器進(jìn)入到氣化爐中，并與氣化劑逆流流動(dòng)，原料由上往下，氣化劑由上而下，逐漸完成煤炭由固態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)化，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)熱的放出或吸收，使料層縱向溫度分布并不均勻，依據(jù)料層各區(qū)域不同的溫度特征，將料層分為以下六層：（1）灰渣層：該層位于料層的最底部。該層中碳基本耗盡，氣化反應(yīng)已告結(jié)束，因而溫度急劇下降，在保護(hù)了爐篦不被灼熱的碳層燒壞或變形的同時(shí)，又使剛?cè)霠t的氣化劑得到預(yù)熱，把熱量帶回反應(yīng)層中。（2）第一反應(yīng)層：既氧化區(qū)，主要進(jìn)行碳的氧化反應(yīng)，生成大量的二氧化碳和少量的一氧化碳，該層主要反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，是氣化反應(yīng)的主要供熱層，為了保證工藝熱量，大約30%的煤需燃燒掉。（3）第二反應(yīng)層：該層中氧已全部消耗，水蒸汽開(kāi)始大量分解，CO2被還原，因此一氧化碳、氫氣的量增加，二氧化碳和水蒸汽量逐漸減少。該層反應(yīng)主要為還原反應(yīng)，為吸熱反應(yīng)，因而上部料層溫度逐漸下降。（4）甲烷層：該層進(jìn)行的主要反應(yīng)是碳與氫及一氧化碳和氫之間生成甲烷的反應(yīng)，生成甲烷速度比氧化層和還原層反應(yīng)速度小得多，因此，可以通過(guò)該層厚度的調(diào)整，來(lái)調(diào)節(jié)煤氣中甲烷含量。（5）干餾層：在干餾層干燥的原料煤在300℃和700℃之間，通過(guò)凈煤氣蒸汽混合物進(jìn)行熱分解（熱解作用），生成熱解水及各種干餾產(chǎn)物，干餾產(chǎn)物不是煤中原有的，而是在高溫作用下生成的，從煤的分子結(jié)構(gòu)看，熱解過(guò)程是煤的基本結(jié)構(gòu)單元周圍的側(cè)鏈和官能團(tuán)等，對(duì)熱不穩(wěn)定成分不斷裂解，形成低分子化合物并揮發(fā)出去，其基本結(jié)構(gòu)單元的縮合芳香核部分對(duì)熱穩(wěn)定，互相縮聚形成固體產(chǎn)品（半焦或焦碳），熱解過(guò)程中，焦油生成的曲線大約從320℃開(kāi)始，在約430℃時(shí)，達(dá)到最高值。在焦油生成的同時(shí)，溫度高于400℃就會(huì)產(chǎn)生脂肪族類型的碳?xì)浠衔铮ㄈ缂淄椋┖退逆溝N化合物的同系物。只有在溫度欲為420℃時(shí)才開(kāi)始裂解出氫。在含氫的情況下尤其是溫度和壓力很高時(shí)，會(huì)明顯提高熱解時(shí)揮發(fā)組分的產(chǎn)出率。通過(guò)熱解作用，原料煤被轉(zhuǎn)化為焦油、煤氣和焦碳。（6）干燥層：入爐原料煤在上升熱煤氣流的對(duì)流傳熱作用下，失去外在水分，并逐漸升溫，預(yù)熱溫度程度決定與原料煤中的水分。各層間并沒(méi)有十分明確的界面，氣化爐內(nèi)的反應(yīng)是十分復(fù)雜的，大部分反應(yīng)相互交溶在一起，因此只能視其主要反應(yīng)或特性進(jìn)行分層。氣化反應(yīng)的熱力學(xué)氣化熱立學(xué)主要研究氣化過(guò)程進(jìn)行的方向和限度，以解決在某種控制條件下氣化反應(yīng)的可能性問(wèn)題。由于煤是一種復(fù)雜的化合物，在加熱過(guò)程中又發(fā)生熱分解，其熱力學(xué)性質(zhì)較難測(cè)定，文獻(xiàn)上的數(shù)據(jù)也不一致。氣化過(guò)程的主要反應(yīng)，既碳與水發(fā)生的異相反應(yīng)，是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)。（1）碳的氧化反應(yīng)：C+O2CO2+（2）碳的不完全氧化反應(yīng)：2C+O22CO+ KJ/mol（3）二氧化碳還原反應(yīng)：C+ KJ/mol（4）水蒸汽分解：C+H2OH2+ KJ/mol（5）水蒸汽分解反應(yīng)：C+2H2O2H2+ KJ/mol（6）一氧化碳變換反應(yīng)：CO+H2OCO2+H2+41 KJ/mol（7）異相甲烷化反應(yīng)：C+2H2CH4+ KJ/mol（8）均相甲烷化反應(yīng)：CO+3H2CH4+H2O+ KJ/mol（9）均相甲烷化反應(yīng)：2CO+3H2CH4+CO2+ KJ/mol（10）均相甲烷化反應(yīng)：CO2+4H2CH4+2H2O+ KJ/mol注：“+”表示為放熱反應(yīng)，“”為吸熱