化學(xué)工程師Sum 114 No.3Chemical Engineer2005年3月文章編號(hào):1002- 12005)0303 - 0041 - 02害氣化爐操作條件優(yōu)化術(shù)孫彥發(fā)造(哈爾濱氣化廠造氣分廠黑龍江哈爾濱154854)摘要:本文介紹了哈爾濱氣化廠PKM煤氣發(fā)生裝置的操作狀況,探討了工藝參數(shù)的變化對(duì)煤氣產(chǎn)量生產(chǎn)成本、能耗的影響。并對(duì)所采用的原料煤的具體情況提出了-套優(yōu)化操作方案及所達(dá)到的效果。關(guān)鍵詞:優(yōu)化操作;煤氣;氣化爐;節(jié)能降耗中圖分類號(hào):文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AOperate condition optimization for gasifcation fumanceSUN Yan-fa(Harbin Gasifcation Plunt, Hubin 154854.China)Abstract; Harbin Gasification Plant, the operate condition of the gas equipments of PKM was introduced, the efectsfor gas output, production costs and consumpion of enengy were probed by technologiceal parameter changing. A system ofoptinizer operate plan and the raw material coal.Key words:optimization condition; gasgasifcation fumnace; energy conservation and decrease of powerPKM加壓氣化是一種自熱式、逆流移動(dòng)床生產(chǎn)固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程,實(shí)際上就是改變?nèi)剂现蠧、工藝,我廠采用依蘭長焰煤為原料,在2.8MPa(表H比結(jié)構(gòu)的過程。壓)和900~ 1000C的溫度條件下,用高壓蒸汽和氧從化學(xué)工程角度分析,要生產(chǎn)出滿足要求的煤氣為氣化劑進(jìn)行氣化,生產(chǎn)粗煤氣。氣,首先必須維持一定的氧負(fù) 荷，這是煤氣化的基裝置的粗煤氣生產(chǎn)能力:礎(chǔ)。但氧負(fù)荷過高,將導(dǎo)致原料煤損失和由此導(dǎo)致I期:53395Nm3.h-粗煤氣(干基)的熱量損失,需要維持合適的蒸汽量,以滿足煤氣化II期:61605Nm3'.h-粗煤氣(干基)的需要。但過高的水蒸汽在體系內(nèi)循環(huán)，勢(shì)必造成整個(gè)裝置:115000Nm3.h-粗煤氣(干基)增大水處理的負(fù)荷,增大能耗;生成甲烷的反應(yīng)為分由于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不足,操作參數(shù)不協(xié)調(diào)等諸多因子數(shù)減少的可逆放熱反應(yīng),增大體系壓力對(duì)生成甲素的影響,生產(chǎn)負(fù)荷低，煤氣產(chǎn)量始終達(dá)不到設(shè)計(jì)烷有利,同時(shí)體系內(nèi)部產(chǎn)熱量增大,有利于節(jié)能和降值,盡管采取了不少相應(yīng)的措施,但是效果不明顯，低煤的氣化消耗。因此，在原料煤相對(duì)穩(wěn)定的條件煤氣產(chǎn)量提高幅度不大,能耗居高不下,嚴(yán)重影響著下,提高煤氣產(chǎn)量的主要方法是對(duì)氣化爐的操作參工廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，從化學(xué)工程角度全方位優(yōu)數(shù)進(jìn)行全方 位優(yōu)化，使氣化爐的綜合效果達(dá)到較好化操作，節(jié)能降耗,提高產(chǎn)量,降低成本勢(shì)在必行。的水平。本文將從煤的組成、氧負(fù)荷、氣氧比、操作壓力等方面探討提高氣化爐的煤氣產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本2操作條件優(yōu)化前的生產(chǎn)狀況的途徑,并提出相應(yīng)的優(yōu)化操作條件,僅供參考。煤中含碳量越高,碳?xì)浠衔餄舛仍礁?產(chǎn)氣量1生產(chǎn)原理越大。在正常生產(chǎn)條件下,氣化用煤相對(duì)穩(wěn)定,其它組成基本不變(見表1)。因此,本文著重討論其它煤的氣化,在本質(zhì)上是將煤由高分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變因素的影響。為低分子氣態(tài)物質(zhì)。煤是一種固體化石燃料,與一表1氣化用煤的組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %)般的燃料比較,其元素組成中C、H比較高,將煤由H0灰分HNS2649.98 3.90 10.08 0.78 0.26收稿日期:2005 - 01-07氣化爐運(yùn)行工藝參數(shù)見表2。作者簡介:孫彥發(fā)(1970- ).男,中專,助理工程師，黑龍江哈爾濱人,主要從事PKM魯齊加壓氣化技術(shù)工作。42孫彥發(fā):氣化爐操作條件優(yōu)化2005年第3期表2氣化爐主要工藝參數(shù)速度和氣固兩相間的擴(kuò)散速度。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度氧負(fù)荷汽氧比氣化壓力分析,在反應(yīng)溫度恒定的條件下,壓力提高可以增加/m2°h-1(kg蒸/m? 02)/MPa反應(yīng)物H2.CO.CO2的濃度。使生成甲烷的反應(yīng)速3000~ 40005:12.6度加快,甲烷的生成速度大大提高。在同樣的反應(yīng)由此得到的粗煤氣主要成份于設(shè)計(jì)值的對(duì)比見時(shí)間下,甲烷的生成量增大，由于生成甲烷的反應(yīng)為表3。強(qiáng)烈放熱反應(yīng),因此,單位時(shí)間釋放出的熱量增加，表3粗煤氣成分與設(shè)計(jì)值對(duì)比從而降低了碳反應(yīng)的耗氧量。確定氣化爐的操作壓粗煤氣體積02X02x02CHC.HmH力,還要考慮采用煤的組成、設(shè)備控制和管理方面的分?jǐn)?shù)/%條件,并非越高越好。實(shí)測(cè)值0.03 27.18 20.36 0.06 9.12 0.08 41.04綜合考慮上述因素的影響，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)值0.02 27.420.0.4 9.0 1.3541.5發(fā)現(xiàn)，氧負(fù)荷提高到6000m’.h-,氣化爐的負(fù)荷可以達(dá)到設(shè)計(jì)值,汽氧比由5:1調(diào)至4.8:1時(shí),煤氣產(chǎn)3操作條件優(yōu)化的途徑與效果率進(jìn)一步增大,但汽氧比的具體數(shù)值還要根據(jù)灰結(jié)渣情況而做調(diào)整。氣化壓力由2.6MPa提高到根據(jù)前面的分析,結(jié)合我廠生產(chǎn)的實(shí)際情況,影2.75MPa,氣化爐產(chǎn)氣量明顯提高,進(jìn)一步提高氣化響煤氣產(chǎn)量和能耗的因素主要是氧氣進(jìn)料量(氧負(fù)壓力,氣化爐產(chǎn)量有望進(jìn)- -步提高。 見表4、表5。荷)、氣化壓力、汽氧比，下面著重討論上述因素的影表4優(yōu)化操作條件后，氣化爐的一組操作參數(shù)響。3.1氧負(fù)荷/m.h-!(kg蒸汽/m202)其它因素不變時(shí),氧負(fù)荷增大，單位時(shí)間氣化爐5000~ 60004.8:12.75的處理量增大,有利于煤氣產(chǎn)量的提高,同時(shí)由于自表5優(yōu)化操作條件后,氣化爐的粗煤氣組成身燃燒反應(yīng)的放熱量增大,整體能耗降低,但氧氣負(fù)02 C2C0 N CH4 C,Hm H荷進(jìn)一步增大時(shí)，燃燒消耗的碳量增大,產(chǎn)物中的CO2濃度增大,反而不利于煤氣產(chǎn)量的進(jìn)一一步 提高。0.02 26.91 21.30.058.941.3041.353.2 汽氧比加壓氣化煤氣生產(chǎn)中，汽氧比是一個(gè)重要的操4結(jié)論作條件。改變汽氧比的過程,實(shí)際上是調(diào)整和控制(1)哈爾濱氣化廠氣化裝置原料煤質(zhì)優(yōu)越,煤氣氣化溫度的過程。選用較高的汽氧比會(huì)使氣化溫度產(chǎn)率較高,但從全方位優(yōu)化角度看,所采用的操作條降低,水蒸汽利用率下降,水蒸汽消耗量大大增加，件并非優(yōu)越,應(yīng)進(jìn)- -步節(jié)能降耗。并同時(shí)使煤氣的水處理系統(tǒng)負(fù)荷增大。氣化溫度降低的結(jié)果,使一部分煤不能充分與氧氣和水蒸汽發(fā)(2)對(duì)核心設(shè)備一-氣化爐 進(jìn)行優(yōu)化操作和管生轉(zhuǎn)化反應(yīng)而隨爐渣排出,增加損失.使煤氣產(chǎn)率降理,把氣化爐各運(yùn)行參數(shù)都控制在允許的范圍內(nèi)是低，能耗增大。因此,在不引起灰渣熔融的條件下，獲得氣化爐長周期運(yùn)轉(zhuǎn),提高產(chǎn)氣量,節(jié)能將耗的最基本條件,按照優(yōu)化操作條件裝置達(dá)到了較好的效盡可能采用較低汽氧比。果。3.3氣化壓力氣化爐的生產(chǎn)能力取決于氣化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)(3)按上述條件和思路優(yōu)化氣化爐的氧負(fù)荷、汽氧比、氣化壓力,我廠實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量能耗的年達(dá)標(biāo)。