2010第四届焦化年会论文集 (47)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 233 甲醇驰放气波动对焦炉加热的影响 严加才 （ 唐山开滦中润煤化工有限公司 炼焦 分厂 ） 我公司自创建之日起就本着走循环经济，深加工产业链的高起点路线，达到废渣不落地，废水不外排，废气 不放空，得到同行业的一致赞同。 随着经济的 发展和市场的需要，如何提高原料的循环利用率，生产更多的产品显得 日益重要。 甲醇弛放气回掺焦炉 煤气加热焦炉的量越多，就有更多的焦炉煤气被替代用于生产甲醇。 目前 ,关于甲醇驰放气回掺焦炉 煤气加热焦炉的文献鲜有报道，本文结合生产实际和各种文献资料 ，浅谈 甲醇弛放气参入量的波动对焦炉加热的影响 。 气和甲醇弛放气的性质 煤气热值 煤气热值是指单位体积的煤气完全燃烧所放出的热量，燃烧产物为水蒸气状态时的热值称之低热值，实际燃烧时，水都以气态形式存在于燃烧废气中。气体燃料的热值可由组成加和性计算。煤气（标态）中可燃成分的低热值（ KJ/： 12730； 10840； 35840； 71170 则煤气的低热值为： Q 低 =（ 127300840 5840 1170 ， KJ/中 积， % 表 1 两种气体的组成 组成 O 2 2 焦炉煤气 醇弛放气 75 - 依据公式计算可得 焦炉煤气的 Q 低 为 J/醇驰放气的 Q 低 为 J/炉煤气 可燃成分浓度大，热值高，提供一定热量需要的煤气量少，产生废气量也少，理论燃烧温度高。由于 ，故燃烧速度速度快、火焰短，煤气和废气的密度低。因 ，而且含有 火焰明亮，辐射能力强。用焦炉煤气加热时，加热系统阻力小，炼焦耗热量低，增减煤气流量对焦炉燃烧室温度变化影响较大。 甲醇驰放气中氢气含量虽有 3/4，但氮气含量也较高，接近 15%，所以总体热值不高。 目前我公司稳定时驰放气的掺 入量是 25000m3/h 左右 ，总 回炉气为 60000 m3/就是说，回炉煤气中驰放气占 40%左右，纯的净煤气占 60%左右。 空气系数 空气系数的选择对焦炉加热十分重要， 太小，煤气燃烧不完全，可燃成分随废气排出。 过大，废气量大，废气带走的 热量也增多 。用焦炉煤气加热时，根据焦炉结构不同，在 值通过废气分析，按下式计算： = 1+)()( )( 22 式中（ 、（ 、（ 废气中各成分的体积， %； 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 234 K=理 2V 燃烧 1 2量， 烧的物料衡算 根据煤 气中各可燃成分的燃烧化学反应式可以计算煤气完全燃烧需要的理论空气量和燃烧产物量，再按空气过剩 系数可得实际空气量和废气组成。 表 2为纯干煤气燃烧计算表。 表 2 100 组成 含量/%体积 反应式 理论耗氧量 2m3/ O+ 51 2+ 煤气燃烧所需理论氧量和燃烧产物量 实际空气量和带入的水气、氧、氮 L 实（干） = L 理 = O 110=3=气中各成分量， 气组成， %，体积 ： 0%0%饱和煤气温度为 50， 入炉空气温度为 20 ，相对湿度 气系数为 同 下表为含 40%驰放气的 100 表 3 100 0%驰放气煤气燃烧计算表 组成 含量/%体积 反应式 理论耗氧量 2m3/ O+ 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 235 2 2+ 煤气燃烧所需理论氧量和燃烧产物量 实际空气量和带入的水气、氧、氮 L 实（干） = L 理 = O 110=5=气中各成分量， 气组成， %，体积 按 1 计算实际燃烧温度。 入方： （ 1） 煤气的化学热，即热值 Q 低 ， KJ/ 2） Qg=cg*KJ/m3 煤气的比热容， ）； 进入燃烧室的煤气温度。 （ 3） 空气的物理热 实 *ca*KJ/a 时空 气的比热容， ）； 进入燃烧室的空气温度。 出方： （ 1） 废气的物理热 cp*KJ/ 1m3 煤气的比热容， ，利用加和法可计算得出， ）； 离开燃烧室的废气温度，即实际燃烧温度，。 各比热容可根据相关比热容表查得 。 （ 2） 废气传给周围介质的热量。包括通过炉墙传给炭化室煤料的热量 Q 效 和通过炉墙向周围空间的散热 Q 散 。 （ 3） 废气中不完全燃烧存在 可燃 由热衡算得： Q 低 + 效 +Q 散 +Q 可燃 即实际燃烧温度 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 236 t 实 = tp= 可燃散效 由于燃烧温度不仅与燃料的性质有关，还与进空气温度、燃烧条件、炉体结构、入炉煤性质等因素有关，因此很难从理论上精确计算。 假设煤 气完全燃烧，即 Q 可燃 =0；废气 不向 周围介质传热，即 Q 效 =0， Q 散=0，这种情况下的燃烧热值称之为理论燃烧温度 t 理 ， t 理 = 理论燃烧温度一般比实际燃烧温度高 450 700，对同一座焦炉，炉体结构、材质、空气进入 等方面的差异不是很大，不同情况下理论温度与实际温度的差值相差不大 。因此，计算不同加热情况下的理论温度也具有可比性。 按照上面公式，假设理论温度在 1600以上，加和法算得纯焦炉煤气燃烧后的废气入公式得： t 理 =1. 5926. 24 201. 2765. 47 =1824 生产正常情况下， 甲醇驰放气掺入量为 25000m3/h，即 掺 入量为 40%时，代入公式得 t 理 =1 . 5 8 95 . 1 3 201 . 2 7 64 . 4 1 =1827 由上两式计算可以看出，若煤气组成不同， =， 1 气所需的入炉空气量不同；相应的调整入炉空气量，所得的理论燃烧温度几乎一致。 当驰放气降至 12500 m3/h 时，总回炉煤气量不变，即此时驰放气占 20%，纯焦炉煤气占 80%，此时煤气热值为 %20* 2 2%80* 9 1 8 =J/不调整入炉空气量，仍 是驰放气含量为 40%状态下 的 入炉空气 （ 100 ，则燃烧物料衡算如下 表 ： 表 4 20%驰放气时不做调节的燃烧计算表 组成 含量/%体积 反应式 理论耗氧量 2m3/ O+ 2 2+ 煤气燃烧所需理论氧量和燃烧产物量 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 237 实际空气量和带入的水气、氧、氮 L 实（干） = L 理 = O 4=气中各成分量， 气组成， %，体积 入公式得： t 理 =1 . 6 045 . 1 5 201 . 2 764 . 4 1 31 9 =1997 当驰放气降至 0m3/h，此时煤气热值为 不调整入炉空气量，仍是驰放气含量为 40%状态下的入炉空气，则燃烧物料衡算如下 表 ： 表 5 不含驰放气时 不做调节的燃烧计算表 组成 含量/%体积 反应式 理论耗氧量 2m3/ O+ 51 2+ 煤气燃烧所需理论氧量和燃烧产物量 实际空气量和带入的水气、氧、氮 L 实（干） = L 理 = O 3=气中各成分量， 气组成， %，体积 入公式得： t 理 =1 . 6 185 . 1 68 201 . 2 764 . 4 1 91 8 =2164 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 238 按同样方法算得驰放气分别占 10%， 30%时的理论燃烧温度为 2082， 1912。将五种不同情况汇总如下表 6和图一 表 6 驰放气含量与温度关系 驰放气含量 40% 30% 20% 10% 0% 理论 温度 （ ） 1827 1912 1997 2082 2164 升温量 （ ） 0 85 85 85 82 18271912199720822164150016001700180019002000210022001 2 3 4 5驰放气含量温度（）图 1 驰放气含量与温度关系 由上图可见，驰放气含量变化与 理论 温度有明显的线性关系，驰放气含量每降低 10%， 不做煤气调节的情况下 理论燃烧温度升高为 85左右 ，前文提到实际炉温与理论温度相差相对固定， 故 实际炉温也会随着驰放气量变化呈线性变化 。 由上面的计算 可以看出，当驰放气量降低时， 未及时调节煤气量，理 论燃烧温度会升高明显 。 实际生产中，导致焦炉 温度过高，中间立火道部位易出高温号，不但对焦炭质量有影响，焦炭过火，甚至有烧塌炉墙的可能。此时焦炉调火要勤测直行温度，适当降低煤气主管压力和烟道吸力，减少入炉煤气量和空气