降低固定床煤氣爐煤耗的方法

1、降低固定床煤氣爐煤耗的方法江蘇恒盛化肥有限公司李曉雷摘要：本文主要論述了降低固定床煤氣爐煤耗的措施方法固定床煤氣爐在中國已經(jīng)有50多年發(fā)展史，雖然它的熱利用率低下的詬病是行業(yè)公認(rèn)，但是由于其投資少、見效快、工藝穩(wěn)定、能夠長(zhǎng)期為合成氨生產(chǎn)提供穩(wěn)定的氣源的特點(diǎn)，使之其現(xiàn)在還是近70%合成氨廠家造氣的選擇。固定床煤氣爐的煤耗占合成氨總消耗的70%左右，近年來隨著煤炭?jī)r(jià)格的一漲再漲，如何降低固定床煤氣爐的煤耗已經(jīng)成為關(guān)系企業(yè)生存發(fā)展的頭等大事。以塊煤為原料的固定床煤氣爐煤炭在制氣過程的消耗方式主要有以下幾種：氣體帶走煤炭，吹風(fēng)過程消耗的煤炭，轉(zhuǎn)入合成氨原料氣中的碳，灰渣中的殘?zhí)?，轉(zhuǎn)化成水蒸氣的煤炭，熱

2、量損失造成的煤炭損失，系統(tǒng)跑冒滴漏的損失。針對(duì)以上幾點(diǎn)，筆者談一些個(gè)人看法供同行參考。一、減少氣體帶走煤末氣體帶走煤末每減少1%可以降低噸氨煤耗10千克左右，有些做的好的廠家氣體帶走煤末只占總耗煤的2%左右，而有的廠家氣體帶走煤末只占總耗煤的10%左右，只此一項(xiàng)煤耗就可能懸殊80千克，減少氣體帶走煤末應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：1、 盡量選用機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性高煤炭做原料。2、 嚴(yán)把煤炭加工質(zhì)量，減少原料煤的含末量。3、 盡量減少煤炭在入爐輸送過程中的環(huán)節(jié)，減少中途成末性。4、 精心操作長(zhǎng)期穩(wěn)定氣化層處于合理位置，降低爐面溫度，減少煤炭在干燥層破碎機(jī)會(huì)。5、 在維持生產(chǎn)正常穩(wěn)定的前提下，盡量降低風(fēng)壓。二、

3、提高吹風(fēng)效率，減少吹風(fēng)過程中消耗的煤碳吹風(fēng)的目的是提高氣化層溫度并積蓄熱量為制氣過程創(chuàng)造條件。吹風(fēng)效率是積蓄于燃料層中的熱量和消耗燃料所具有的熱值之比。其意義可用下式表示：E吹風(fēng)= (Q反- Q氣)/ Q燃×100 % 式中：E吹風(fēng)吹風(fēng)階段的效率%； Q燃吹風(fēng)階段消耗的燃料所具有的熱值(KJ)； Q反吹風(fēng)時(shí)反應(yīng)放出的熱量(kJ)； Q氣吹風(fēng)氣帶走的熱量(kJ)。 很明顯，要提高吹風(fēng)效率(E吹風(fēng))，只有努力增大Q反，降低Q氣。吹風(fēng)階段發(fā)生的化學(xué)方應(yīng)：C+O2CO2+ 393.51KJ （1）2C+O22CO+ 221.04 KJ （2）CO2+ C2CO KJ （3）由化學(xué)反應(yīng)式可知，

4、同樣一千摩爾碳反應(yīng)，生成產(chǎn)物一氧化碳放出的反應(yīng)熱Q反393.51KJ和生成二氧化碳放出的反應(yīng)熱Q反110.52KJ之比僅為28 %。由此可知吹風(fēng)階段主要希望發(fā)生反應(yīng)（1）的反應(yīng)，減少反應(yīng)（2）（3）的反應(yīng)，日常生產(chǎn)中采用的方法有：1、 控制氣化層溫度在適宜的范圍內(nèi)。由反應(yīng)平衡常數(shù)表可知在高溫下碳和氧發(fā)生反應(yīng)幾乎全部生成一氧化碳，正常生產(chǎn)中溫度一般控制在1250以下。2、 提高空氣流速。提高空氣流速可以減少CO2和碳接觸時(shí)間減少減少反應(yīng)（3）的發(fā)生。3、 精心操作長(zhǎng)期穩(wěn)定氣化層處于合理位置。散亂的氣化層必然導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，造成煤炭損失。所以，根據(jù)各廠所用燃料的特性、粒度等條件，選擇適宜的風(fēng)壓、

5、風(fēng)量參數(shù)的鼓風(fēng)機(jī)和循環(huán)時(shí)間、吹風(fēng)百分比，控制適宜的炭層高度和氣化層溫度、厚度、位置，全方位降低熱量損失，是提高碳的利用率，降低煤碳消耗的主要途徑之一。 三、提高制氣效率，制取高質(zhì)量的煤氣制氣階段的效率E制氣是指所獲得半水煤氣熱值Q氣與氣化時(shí)所消耗的燃料所具有的熱值Q燃、氣化劑(蒸汽)所帶入的熱量Q蒸及吹風(fēng)階段時(shí)積蓄于燃料層可利用熱量Q利用三者之和之比。 E制氣= Q氣/(Q燃+Q蒸+ Q利用)×100% Q利用=Q反+Q氣+Q損 Q反制氣反應(yīng)吸收的熱量，kJ/mol； Q氣水煤氣及未分解蒸汽帶出的熱量，kJ/mol； Q損夾套等熱量損失，kJ； Q利用吹風(fēng)儲(chǔ)存到燃料層的熱量，KJ。

6、從上式中可以看出，要提高制氣效率，必須提高Q氣，即提高單位制氣量和水煤氣中的有效成份一氧化碳、氫氣含量。制氣過程中，在Q燃消耗和氣化劑蒸汽所帶入熱量Q蒸一定的前提下，提高制氣效率就是提高吹風(fēng)時(shí)積蓄于燃料層內(nèi)可以利用的熱量Q利用的有效利用率。 吹風(fēng)時(shí)積蓄于燃料層內(nèi)可以利用的熱量Q利用，應(yīng)相當(dāng)于氣化反應(yīng)時(shí)所吸收的熱量、反應(yīng)后水煤氣和末分解的水蒸汽所帶走的熱量與損失熱之和。日常生產(chǎn)中采用的措施主要是：1、 控制氣化層溫度在合適范圍之內(nèi)。在氣化層溫度低的情況下，會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，生成甲烷和二氧化碳。日常生產(chǎn)中氣化層溫度最低應(yīng)大于1000.2、 控制適宜的蒸汽用量和減壓后蒸汽壓力。蒸汽用量大，爐溫下降快，蒸

7、汽分解率降低，產(chǎn)氣量降低，氣質(zhì)差，而且大量未分解蒸汽帶走大量熱量，造成熱量損失。蒸汽用量的確定應(yīng)根據(jù)燃料的性質(zhì)、風(fēng)機(jī)的性能、氣候的變化、下灰情況、爐溫情況及時(shí)調(diào)整。3、 控制適宜的減壓后蒸汽壓力。制氣階段發(fā)生的主要反應(yīng)方程式：C+2H2OCO2+ 2H280.4KJC+H2OCO+ H2122.67KJ從上式可知制氣階段主要反應(yīng)是吸熱體積增大反應(yīng)，降低蒸汽壓力，降低蒸汽壓力有利于提高蒸汽分解率，獲得高質(zhì)量煤氣。正常生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)阻力和煤氣爐爐況盡量降低減壓后蒸汽壓力，利用開大入爐蒸汽閥開啟度來調(diào)節(jié)蒸汽量，以盡量調(diào)高蒸汽分解率。4、減少熱量損失。首先應(yīng)選擇先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，如中壓夾套鍋爐、油冷壁

8、夾套，降低夾套鍋爐傳熱損失，其次其次選擇合理適宜的運(yùn)行工藝和氣化條件，使?fàn)t氣爐處于良好的蓄熱狀態(tài)，即維持較高的氣化層溫度，而爐頂、爐底溫度都處于較低的范圍。此外，蒸汽用量過大，也是造成熱量損失的一個(gè)重要方面。蒸汽用量過大，大量未分解蒸汽帶走了爐內(nèi)熱量，使氣化層溫度下降，不但氣化效率降低，而且浪費(fèi)了蒸汽?？傊覀儜?yīng)盡最大可能把熱量留在爐內(nèi)供制氣使用，而不是用來副產(chǎn)蒸汽。 四、降低灰渣中的殘?zhí)苛炕以械暮剂炕以械暮剂颗c灰量之比，稱為返炭率。返炭率每降低1%，可以降低噸氨煤耗2千克?；以堤悸矢?，多屬煤氣爐爐底防溜裝置存有缺陷，操作工藝不合理，煤氣爐氣化不良所造成的。日常生產(chǎn)中降低返碳率的措施

9、主要有：1、 完善爐底防溜裝置。現(xiàn)在各廠煤氣爐為提高產(chǎn)氣量經(jīng)過一再擴(kuò)徑，而灰盤直徑卻沒有變化，造成灰渣過渡區(qū)幾乎沒有，如果不對(duì)其進(jìn)行改造，經(jīng)常會(huì)發(fā)生溜碳現(xiàn)象，各廠家一般在夾套內(nèi)壁下灰口上部加裝內(nèi)防溜板或在灰倉內(nèi)加裝外放溜板解決這個(gè)問題，筆者根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)防溜板寬度應(yīng)保持灰渣過渡區(qū)300mm為宜。2、 控制合理的吹風(fēng)強(qiáng)度、蒸汽用量，合理的調(diào)節(jié)上下吹百分比和上下吹蒸汽比例。生產(chǎn)中應(yīng)在保持最大限發(fā)揮風(fēng)機(jī)性能的情況下選擇一個(gè)合理的吹風(fēng)強(qiáng)度，然后根據(jù)爐況合理調(diào)整蒸汽用量，并盡量減少波動(dòng)。合理的調(diào)節(jié)上下吹百分比和上下吹蒸汽比例應(yīng)以保持適宜的氣化層位置，盡可能低的上下行溫度，灰渣均勻，松散，成渣率大于65%為

10、宜。3、 維持合理而穩(wěn)定的爐條機(jī)轉(zhuǎn)速。在很多廠家使用爐條機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)上下行溫度、碳層高度、煤氣爐爐況現(xiàn)象，筆者個(gè)人認(rèn)為這種做法是錯(cuò)誤的。爐條機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的正確依據(jù)應(yīng)以保持入爐燃料的灰量和實(shí)際下灰量平衡為宜，只有這樣才能保證合理的灰渣層厚度，合理的氣化層位置，爐況出現(xiàn)問題應(yīng)根據(jù)具體情況具體解決。適宜的爐條機(jī)轉(zhuǎn)速是保證爐況穩(wěn)定的前提，試想如果入爐燃料每班23噸，灰分含量14%，那么理論排灰量應(yīng)是3.22噸，加上10%的允許生碳含量，應(yīng)在3.5噸左右，如果你長(zhǎng)期維持一個(gè)下灰量在4.5噸或3噸的爐條機(jī)轉(zhuǎn)速，如何來維持合理的灰渣層厚度和合理的氣化層位置。在正常生產(chǎn)中在選擇了一個(gè)合理的爐條機(jī)轉(zhuǎn)速后，應(yīng)盡可能微

11、調(diào)，避免大幅度調(diào)節(jié)，現(xiàn)在的DCS系統(tǒng)的使用已經(jīng)為我們提供了可靠地監(jiān)測(cè)手段。五、降低系統(tǒng)跑冒滴漏的損失。系統(tǒng)跑冒滴漏的損失屬于人為可控的，只要我們建立合理的監(jiān)督考核制度，并且嚴(yán)格考核實(shí)施，就一定可以根治。總之，降低造氣原料煤、蒸汽和電的消耗，影響因素多，涉及面廣，在生產(chǎn)實(shí)踐中，需通過以下途徑加以應(yīng)對(duì)。 (1)設(shè)計(jì)選擇科學(xué)合理的工藝流程和設(shè)備。 (2)探索制定適合本企業(yè)特點(diǎn)的煤氣爐運(yùn)行工藝和氣化條件。 (3)制定嚴(yán)格的入爐原料質(zhì)量管理制度。 (4)采取有效措施，最大限度地減小吹風(fēng)氣帶走的熱量損失(潛熱和顯熱)。 (5)控制適宜的灰渣層厚度，盡量提高灰渣結(jié)渣率和降低其含碳量。 (6)力求減小上行、下行氣體帶出物。 (7)選擇適宜的炭層高度，努力降低上、下行煤氣溫度，減少熱量損失，提高碳的有效利用率。 (8)選擇合理的循環(huán)