化學(xué)工程師Sun 114 No. 32005年3月文章編號:1002-1124(2005)03-0041-02生產(chǎn)與技術(shù)改造氣化爐操作條件優(yōu)化孫彥發(fā)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κKM煤氣發(fā)生裝置的操作狀況,探討了工藝參數(shù)的變化對煤氣產(chǎn)量、生產(chǎn)成本、能耗的影響。并對所采用的原料煤的具體情況提出了一套優(yōu)化操作方案及所達到的效果。關(guān)鍵詞:優(yōu)化操作;煤氣;氣化爐;節(jié)能降耗中圖分類號:文獻標(biāo)識碼:Aperate condition optimization for gasification fumaceSUN Yan-faHarbin Gasification Plant, Harbin 154854, ChinaAbstract: Harbin Gasification Plant, the operate condition of the gas equipments of PKM was introduced, the effectsfor gas output, production costs and consumption of energy were probed by technological parameter changing. A system ofoptimizer operate plan and the raw material coaley words: optimization condition; gas: gasification fumace; energy conservation and decrease of powerⅣKM加壓氣化是一種自熱式、逆流移動床生產(chǎn)固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程,實際上就是改變?nèi)剂现蠧、工藝,我廠采用依蘭長焰煤為原料,在28MPa(表H比結(jié)構(gòu)的過程。壓)和900~1000℃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行氣化,生產(chǎn)粗煤氣。氣,首先必須維持一定的氧負荷,這是煤氣化的基裝置的粗煤氣生產(chǎn)能力礎(chǔ)。但氧負荷過高,將導(dǎo)致原料煤損失和由此導(dǎo)致I期:5395Nm3h-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:61605Nm3h粗煤氣(干基)的需要。但過高的水蒸汽在體系內(nèi)循環(huán),勢必造成整個裝置:115000Nm3·h-1粗煤氣(干基)增大水處理的負荷,增大能耗;生成甲烷的反應(yīng)為分由于生產(chǎn)經(jīng)驗不足,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),增大體系壓力對生成甲素的影響,生產(chǎn)負荷低,煤氣產(chǎn)量始終達不到設(shè)計烷有利,同時體系內(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)量的主要方法是對氣化爐的操作參工廠的經(jīng)濟效益。因此,從化學(xué)工程角度全方位優(yōu)數(shù)進行全方位優(yōu)化,使氣化爐的綜合效果達到較好化操作,節(jié)能降耗,提高產(chǎn)量,降低成本勢在必行。的水平。本文將從煤的組成、氧負荷、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,碳氫化合物濃度越高,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,將煤由中國煤化工0NCNMHG00.78036收稿日期:2005-01-07氣化爐運行工藝參數(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散速度。從反應(yīng)動力學(xué)角度氧負荷氧比氣化壓力分析,在反應(yīng)溫度恒定的條件下,壓力提高可以增加/m3h1(kg蒸汽/mO)Mma反應(yīng)物H2、CO、CO2的濃度。使生成甲烷的反應(yīng)速3000-4002.6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)計值的對比見時間下,甲烷的生成量增大,由于生成甲烷的反應(yīng)為表3。強烈放熱反應(yīng),因此,單位時間釋放出的熱量增加,表3粗煤氣成分與設(shè)計值對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力,還要考慮采用煤的組成、設(shè)備控制和管理方面的O, Co C0 N2 CH4 CaHm H2條件,并非越高越好實值00327.183.360069.120.08404綜合考慮上述因素的影響,經(jīng)過大量實驗研設(shè)計值0.022.400049.01.3541.5發(fā)現(xiàn),氧負荷提高到6000m3h-,氣化爐的負荷可以達到設(shè)計值,汽氧比由5:1調(diào)至4.8:1時,煤氣產(chǎn)3操作條件優(yōu)化的途徑與效果率進一步增大,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26MPa提高到根據(jù)前面的分析,結(jié)合我廠生產(chǎn)的實際情況,影2.75MPa,氣化爐產(chǎn)氣量明顯提高,進一步提高氣化響煤氣產(chǎn)量和能耗的因素主要是氧氣進料量(氧負壓力,氣化爐產(chǎn)量有望進一步提高。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)響氧負荷汽氧比氣化壓力3.1氧負荷(kg蒸汽/mO2)/MPa其它因素不變時,氧負荷增大,單位時間氣化爐5000~60004.8:的處理量增大,有利于煤氣產(chǎn)量的提高,同時由于自表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,但氧氣負粗煤氣體積荷進一步增大時,燃燒消耗的碳量增大,產(chǎn)物中的分?jǐn)?shù)/%O2 CO 00 N2 CH C, Hm H2CO2濃度增大,反而不利于煤氣產(chǎn)量的進一步提高實測值00226921.30.068.91.3041.353.2汽氧比加壓氣化煤氣生產(chǎn)中,汽氧比是一個重要的操4結(jié)論作條件。改變汽氧比的過程,實際上是調(diào)整和控制氣化溫度的過程。選用較高的汽氧比會使氣化溫度(1)哈爾濱氣化廠氣化裝置原料煤質(zhì)優(yōu)越,煤氣降低,水蒸汽利用率下降,水蒸汽消耗量大大增加,產(chǎn)率較高,但從全方位優(yōu)化角度看,所采用的操作條并同時使煤氣的水處理系統(tǒng)負荷增大。氣化溫度降件并非優(yōu)越,應(yīng)進一步節(jié)能降耗。低的結(jié)果,使一部分煤不能充分與氧氣和水蒸汽發(fā)(2)對核心設(shè)備——氣化爐進行優(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轉(zhuǎn),提高產(chǎn)氣量,節(jié)能將耗的最盡可能采用較低汽氧比?；緱l件,按照優(yōu)化操作條件裝置達到了較好的效果3.3氣化壓力(3)按上述條件和思路優(yōu)化氣化爐的氧負荷、汽氣化爐的生產(chǎn)能力取決于氣化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)氧比氣化壓力,我廠實現(xiàn)了產(chǎn)量能耗的年達標(biāo)。中國煤化工CNMHG