降低固定床煤气炉煤耗的方法

1、降低固定床煤气炉煤耗的方法 江苏恒盛化肥有限公司 李晓雷 摘要：本文主要论述了降低固定床煤气炉煤耗的措施方法固定床煤气炉在中国已经有 50 多年发展史，虽然它的热利用率 低下的诟病是行业公认，但是由于其投资少、见效快、工艺稳定、能 够长期为合成氨生产提供稳定的气源的特点， 使之其现在还是近 70% 合成氨厂家造气的选择。 固定床煤气炉的煤耗占合成氨总消耗的 70% 左右，近年来随着煤炭价格的一涨再涨， 如何降低固定床煤气炉的煤 耗已经成为关系企业生存发展的头等大事。 以块煤为原料的固定床煤 气炉煤炭在制气过程的消耗方式主要有以下几种： 气体带走煤炭， 吹 风过程消耗的煤炭，转入合成氨原料气中的

2、碳，灰渣中的残炭，转化 成水蒸气的煤炭，热量损失造成的煤炭损失，系统跑冒滴漏的损失。 针对以上几点，笔者谈一些个人看法供同行参考。一、减少气体带走煤末气体带走煤末每减少 1%可以降低吨氨煤耗 10 千克左右，有些做 的好的厂家气体带走煤末只占总耗煤的 2%左右，而有的厂家气体带 走煤末只占总耗煤的 10%左右，只此一项煤耗就可能悬殊 80 千克， 减少气体带走煤末应做好以下几点：1、尽量选用机械强度、热稳定性高煤炭做原料。2、严把煤炭加工质量，减少原料煤的含末量。3、尽量减少煤炭在入炉输送过程中的环节， 减少中途成末性。4、精心操作长期稳定气化层处于合理位置，降低炉面温度，减少煤炭在干燥层破碎

3、机会。5、在维持生产正常稳定的前提下，尽量降低风压。二、提高吹风效率，减少吹风过程中消耗的煤碳 吹风的目的是提高气化层温度并积蓄热量为制气过程创造条件。 吹风效率是积蓄于燃料层中的热量和消耗燃料所具有的热值之比。 其 意义可用下式表示：E吹风二(Q反-Q气)Q燃X 100 %式中：E吹风一一吹风阶段的效率%;Q 燃吹风阶段消耗的燃料所具有的热值 (KJ)；Q 反吹风时反应放出的热量 (kJ)；Q 气吹风气带走的热量 (kJ)。很明显，要提高吹风效率(E吹风)，只有努力增大Q反，降低Q 气。吹风阶段发生的化学方应：C+O2= CO2+ 393.51KJ(1)2C+O2 = 2CO+ 221.04

4、 KJ(2)CO2+ C= 2CO-KJ(3)由化学反应式可知， 同样一千摩尔碳反应， 生成产物一氧化碳放 出的反应热 Q 反 393.51KJ 和生成二氧化碳放出的反应热 Q 反 110.52KJ之比仅为28 %。由此可知吹风阶段主要希望发生反应(1) 的反应，减少反应( 2)(3)的反应，日常生产中采用的方法有：1 、 控制气化层温度在适宜的范围内。由反应平衡常数表可知在高温下碳和氧发生反应几乎全部生成一氧化碳，正常生产中温度一般控制在1250C以下。2、提高空气流速。提高空气流速可以减少 CO2 和碳接触时 间减少减少反应（ 3）的发生。3、精心操作长期稳定气化层处于合理位置。 散乱的气

5、化层必 然导致副反应的发生，造成煤炭损失。所以，根据各厂所用燃料的特性、粒度等条件，选择适宜的 风压、风量参数的鼓风机和循环时间、吹风百分比，控制适宜的 炭层高度和气化层温度、厚度、位置，全方位降低热量损失，是 提高碳的利用率，降低煤碳消耗的主要途径之一。三、提高制气效率，制取高质量的煤气制气阶段的效率E制气是指所获得半水煤气热值 Q气与气化时 所消耗的燃料所具有的热值 Q燃、气化剂（蒸汽）所带入的热量Q蒸及 吹风阶段时积蓄于燃料层可利用热量 Q 利用三者之和之比。E制气二Q气/（Q燃+Q蒸+ Q利用）X 100%Q利用=Q反+Q气+Q损Q 反制气反应吸收的热量， kJ/mol ；Q 气水煤气

6、及未分解蒸汽带出的热量， kJ/mol；Q 损夹套等热量损失， kJ；Q 利用吹风储存到燃料层的热量， KJ。从上式中可以看出，要提高制气效率，必须提高 Q 气，即 提高单位制气量和水煤气中的有效成份一氧化碳、 氢气含量。 制 气过程中，在 Q 燃消耗和气化剂蒸汽所带入热量 Q 蒸一定的前 提下，提高制气效率就是提高吹风时积蓄于燃料层内可以利用的 热量 Q 利用的有效利用率。 吹风时积蓄于燃料层内可以利用的 热量 Q 利用，应相当于气化反应时所吸收的热量、反应后水煤 气和末分解的水蒸汽所带走的热量与损失热之和。 日常生产中采 用的措施主要是：1、控制气化层温度在合适范围之内。在气化层温度低 的

7、情况下，会发生副反应，生成甲烷和二氧化碳。 日常生产中气化层温度最低应大于 1000C .2、控制适宜的蒸汽用量和减压后蒸汽压力。蒸汽用量 大，炉温下降快，蒸汽分解率降低，产气量降低， 气质差，而且大量未分解蒸汽带走大量热量，造成 热量损失。蒸汽用量的确定应根据燃料的性质、风 机的性能、气候的变化、下灰情况、炉温情况及时 调整。3、控制适宜的减压后蒸汽压力。制气阶段发生的主要 反应方程式：C+2H2O= OO2+ 2H280.4KJC+H2O = CO+ H2 122.67KJ从上式可知制气阶段主要反应是吸热体积增大反 应，降低蒸汽压力，降低蒸汽压力有利于提高蒸汽 分解率，获得高质量煤气。正常

8、生产中应根据系统 阻力和煤气炉炉况尽量降低减压后蒸汽压力，利用开大入炉蒸汽阀开启度来调节蒸汽量，以尽量调高 蒸汽分解率。4、减少热量损失。 首先应选择先进的技术设备， 如 中压夹套锅炉、油冷壁夹套，降低夹套锅炉传热损 失，其次其次选择合理适宜的运行工艺和气化条件， 使炉气炉处于良好的蓄热状态，即维持较高的气化 层温度，而炉顶、炉底温度都处于较低的范围。此 外，蒸汽用量过大，也是造成热量损失的一个重要 方面。蒸汽用量过大，大量未分解蒸汽带走了炉内 热量，使气化层温度下降，不但气化效率降低，而 且浪费了蒸汽。总之我们应尽最大可能把热量留在 炉内供制气使用，而不是用来副产蒸汽。四、降低灰渣中的残炭量

9、灰渣中的含碳量灰渣中的含碳量与灰量之比， 称为返炭率。 返炭 率每降低 1%，可以降低吨氨煤耗 2 千克。灰渣返碳率高，多属煤气 炉炉底防溜装置存有缺陷， 操作工艺不合理， 煤气炉气化不良所造成 的。日常生产中降低返碳率的措施主要有：1、完善炉底防溜装置。现在各厂煤气炉为提高产气量经过一再扩径，而灰盘直径却没有变化，造成灰渣过渡区几 乎没有，如果不对其进行改造，经常会发生溜碳现象， 各厂家一般在夹套内壁下灰口上部加装内防溜板或在灰 仓内加装外放溜板解决这个问题，笔者根据日常经验防溜板宽度应保持灰渣过渡区 300mm 为宜。2、控制合理的吹风强度、蒸汽用量，合理的调节上下吹百分比和上下吹蒸汽比例

10、。生产中应在保持最大限发挥风 机性能的情况下选择一个合理的吹风强度，然后根据炉 况合理调整蒸汽用量，并尽量减少波动。合理的调节上 下吹百分比和上下吹蒸汽比例应以保持适宜的气化层位 置，尽可能低的上下行温度，灰渣均匀，松散，成渣率 大于 65%为宜。3、维持合理而稳定的炉条机转速。在很多厂家使用炉条机转速调节上下行温度、碳层高度、煤气炉炉况现象，笔 者个人认为这种做法是错误的。炉条机转速调节的正确 依据应以保持入炉燃料的灰量和实际下灰量平衡为宜， 只有这样才能保证合理的灰渣层厚度，合理的气化层位 置，炉况出现问题应根据具体情况具体解决。适宜的炉 条机转速是保证炉况稳定的前提，试想如果入炉燃料每

11、班 23 吨，灰分含量 14% ，那么理论排灰量应是 3.22 吨， 加上 10%的允许生碳含量，应在 3.5 吨左右，如果你长 期维持一个下灰量在 4.5 吨或 3 吨的炉条机转速，如何 来维持合理的灰渣层厚度和合理的气化层位置。在正常 生产中在选择了一个合理的炉条机转速后，应尽可能微 调，避免大幅度调节， 现在的 DCS 系统的使用已经为我 们提供了可靠地监测手段。五、降低系统跑冒滴漏的损失。 系统跑冒滴漏的损失属于人为可控的， 只要我们建立合理的监督 考核制度，并且严格考核实施，就一定可以根治。总之，降低造气原料煤、蒸汽和电的消耗，影响因素多，涉及面 广，在生产实践中，需通过以下途径加以应对。(1) 设计选择科学合理的工艺流程和设备。(2) 探索制定适合本企业特点的煤气炉运行工艺和气化条件。(3) 制定严格的入炉原料质量管理制度。(4) 采取有效措施， 最大限度地减小吹风气带走的热量损失 (潜热 和显热 )。(5) 控制适宜的灰渣层厚度，尽量提高灰渣结渣率和降低其含碳 量。(6) 力求减小上行、下行气体带出物。(7) 选择适宜的炭层高度，努力降低上、下行煤气温度，减少热 量损失，提高碳的有效利用率。(8) 选