試談熱壁高效造氣爐的推廣原理-閱讀頁
2025-07-11 22:08本頁面
【正文】 使其環(huán)區(qū)脫離動力學(xué)控制，進(jìn)而達(dá)到同氣化層溫度一致進(jìn)入擴(kuò)散控制范圍。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)几摺Ｔ趫D一造氣爐型中，由于上行煤氣出口（吹風(fēng)氣出口）在爐體的一側(cè)，這樣在吹風(fēng)時將導(dǎo)致靠近吹風(fēng)氣出口側(cè)氣流速度比另一側(cè)快，空氣偏流導(dǎo)致氣化層有的地方反應(yīng)劇烈，有的地方反應(yīng)不充分，有的地方熱量能帶出，有的地方熱量帶不出。筆者調(diào)查了多家化肥廠造氣車間工段長，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)為爐體出口的對側(cè)。當(dāng)然存在的氣化層相對反應(yīng)死區(qū)不是靜態(tài)的，但煤粒每走到此氣化層相對反應(yīng)死區(qū)都要受到影響。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。此爐型當(dāng)時是為了提高碳層而不用加高爐體采取的辦法，但同時也增強(qiáng)了氣固接觸反應(yīng)的均勻性，也減少了爐膛氣體混合空間。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。在固定床煤氣發(fā)生爐氣化整個過程中，從大的方面講，可分為煤的空氣燃燒貯熱同時產(chǎn)生吹風(fēng)氣、煤的蒸汽降溫氣化同時產(chǎn)生水煤氣、分離吹風(fēng)氣水煤氣三個過程。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（其氣去水煤氣同時用于保證空氣吹凈的安全）、空氣吹凈（其氣去水煤氣）六個過程。提高水煤氣的有效成分及流量，降低吹風(fēng)氣有效氣成分及流量的方法，除了提高其氣固反應(yīng)效率外，只有通過加強(qiáng)分離效果來實(shí)現(xiàn)。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，造氣成分對消耗的影響，來顯示水煤氣和吹風(fēng)氣分離的重要性。帶出物損失比例4% 上行煤氣溫度350℃，下行煤氣溫度250℃， 蒸汽溫度220℃空氣溫度30℃，%，爐渣溫度250℃。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。模擬計(jì)算結(jié)論：從以上數(shù)據(jù)分析可看出，吹風(fēng)氣成分和水煤氣成分對噸醇煤耗影響非常大，計(jì)算條件4是按中氮肥大爐型數(shù)據(jù)進(jìn)行的模擬，最高消耗和最低消耗噸醇差300多公斤，噸醇煤耗上升后，還可造成造氣排到大氣中的CO2增加。、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。這些混和空間造成了分離吹風(fēng)氣水煤氣時效率不高。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。另外由于目前的煤氣發(fā)生爐上部混和空間比爐下混和空間大，下吹蒸汽行程長，部分蒸汽分散于爐內(nèi)空間，無法到達(dá)氣化層參與反應(yīng)，在進(jìn)行下一時段(上吹)時，被吹出煤氣發(fā)生爐，致使下吹蒸汽分解率較低。經(jīng)化驗(yàn)分析下吹制氣比上吹制氣低10%左右。目前的煤氣發(fā)生爐多采用三、四臺一組，水煤氣共用一臺聯(lián)合除塵器除塵、一臺廢鍋回收煤氣顯熱，一臺洗氣塔洗滌降溫，單爐設(shè)干式水封以方便檢修，只在洗氣塔處設(shè)水封與后工序隔開。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。4小結(jié)—系統(tǒng)分析降低固定床造氣爐煤耗的設(shè)備管線配置依據(jù)上述系統(tǒng)分析，筆者設(shè)計(jì)出了均布?xì)饣療岜诖呋咝Х蛛x固定床造氣爐，并已申請了多個多項(xiàng)專利保護(hù)（專利號： 專利號： 專利號：ZL ），它的爐體及管道配置形式有多種，但都圍繞著解決了以往造氣爐中存在的如下缺點(diǎn)：（1）、水夾套的冷壁效應(yīng)環(huán)區(qū)導(dǎo)致爐渣里單塊小返焦中殘?zhí)几?、蒸汽分解率低、造氣污水外排循環(huán)量大、水煤氣中含氧的問題。（3）、爐內(nèi)及爐外吹風(fēng)氣和水煤氣的混合空間交錯過大導(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。均布?xì)饣療岜诖呋咝Х蛛x固定床造氣爐有多種形式，下圖是其中兩種配置結(jié)構(gòu)示意圖，氣化層采用的是絕熱壁及半絕熱壁。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%。（3）、采用爐頂爐底氣流通道各一根管道及耐磨一控多通異型閥，流程簡捷、置換時間最短，水煤氣和吹風(fēng)氣分離徹底，爐外氣流空間無死角。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，多爐檢修時采用水封。集成采用時，該爐型及配套流程可比普通造氣爐氣化強(qiáng)度增加20%以上，水煤氣有效成分提高2%以上，噸醇噸氨煤耗至少降低10%～3
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