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| 造氣爐氣化層溫度一般都控制在1 100℃以上 發(fā)表于: 2011/10/25 14:46:03 |
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| 造氣爐氣化層溫度一般都控制在1 100℃以上，這時(shí)炭與氧的燃燒反應(yīng)主要受氧外擴(kuò)散控制，提高風(fēng)速就可加快炭燃燒速度，迅速提高爐溫。另一方面采用強(qiáng)風(fēng)短吹，就縮短了二氧化碳在還原層的停留時(shí)間，可抑制二氧化碳還原反應(yīng)的進(jìn)行，減少化學(xué)能損失，使更多的熱量蓄于炭層，有利于制氣反應(yīng)的進(jìn)行。采用強(qiáng)風(fēng)短吹，在入爐風(fēng)量一定的情況下吹風(fēng)時(shí)間可相應(yīng)縮短，有效制氣時(shí)間隨之增加，若蒸汽總量不變，則意味著反應(yīng)氣體在氣化層停留時(shí)間延長(zhǎng)，從而使蒸汽分解率相應(yīng)提高。2)加氮。合成氨工藝要求在制氣循環(huán)中配入一定量的氮?dú)�，以制備符合要求的半水煤氣。配氮通常是在制氣循環(huán)中采取直接加氮，或上吹加氮或上、下吹均勻加氮等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同的加氮方式會(huì)對(duì)每一制氣循環(huán)中的爐溫波動(dòng)、制氣強(qiáng)度有不同的影響。在造氣爐操作中，爐溫受原料煤軟化溫度的限制，不可能提得很高。若采用“吹凈”和“回收”的加氮方式，那么在送風(fēng)總量一定時(shí)連續(xù)吹風(fēng)時(shí)間就長(zhǎng)，這時(shí)炭層溫升大，為防止結(jié)疤，就必須降低吹風(fēng)起始溫度，現(xiàn)在采用該法加氮的企業(yè)已很少。而在制氣過程中加氮，吹風(fēng)時(shí)間可縮短，這就延長(zhǎng)了有效制氣時(shí)間，而且加氮空氣中的氧與炭反應(yīng)放出的熱量還補(bǔ)償了制氣反應(yīng)消耗的部分熱量，結(jié)果使氣化層溫度下降幅度減小，平均制氣溫度提高。顯然這對(duì)于提高氣化強(qiáng)度及蒸汽分解率是十分有利的。造氣爐氣化層溫度在1 000℃以上時(shí)，制氣反應(yīng)速率隨溫度的提高迅速提高。如1 300℃時(shí)，蒸汽在氣化層停留時(shí)間為1 s，蒸汽分解率達(dá)到75％，是1 200℃時(shí)的3倍左右，是1 100℃時(shí)的6倍。顯然，延長(zhǎng)最高溫度下的制氣時(shí)間，是提高氣化強(qiáng)度及蒸汽分解率的有效措施。在上吹蒸汽流量一定的情況下，適當(dāng)確定上吹加氮量及加氮時(shí)間，便可使上吹開始后一段時(shí)間內(nèi)爐溫基本保持不變或僅略有下降，達(dá)到延長(zhǎng)最高溫度下的制氣時(shí)間和提高氣化強(qiáng)度以及蒸汽分解率的目的。以煤氣爐(φ2 650mm)的發(fā)氣量3 300m3／h(標(biāo)態(tài))、半水煤氣平均含氮量21％為例，其每小時(shí)加氮空氣量則為：設(shè)上吹蒸汽流量為3t／h，上吹蒸汽分解率為65％，則維持爐溫不變時(shí)的加氮空氣量應(yīng)為：加氮時(shí)間877／6 356～877／5 084=13.4％～17.3％，即在上吹開始13.4％～17.3％的時(shí)間內(nèi)，可維持爐溫基本不變。由此可見，半水煤氣中需要的氮?dú)饧性谏洗禃r(shí)加入，可延長(zhǎng)在最高溫度下的制氣時(shí)間，使整個(gè)上吹時(shí)間的爐溫下降幅度較小，轉(zhuǎn)入下吹的爐溫仍能處在較高溫度范圍內(nèi)。這無(wú)疑對(duì)提高爐子的平均制氣溫度和氣化強(qiáng)度，降低蒸汽消耗是有益的。如果采用吹風(fēng)直接加氮法，那么應(yīng)根據(jù)加氮時(shí)鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量來(lái)確定上行蒸汽流量，以便維持加氮時(shí)總的熱量平衡。若炭與水蒸氣反應(yīng)吸收的熱量不能抵消氧與炭反應(yīng)放出的熱量，那么上吹開始后爐溫仍將繼續(xù)上升。這時(shí)，為防止造氣爐結(jié)疤，仍需以壓低吹風(fēng)的起始溫度為代價(jià)。顯然采用吹風(fēng)直接加氮，上吹制氣更需要采用“強(qiáng)汽短吹”，而下吹制氣應(yīng)用“弱汽長(zhǎng)吹”，以維持高限溫度操作及合適的氣化層位置。(3)上吹放空及吹凈。由于在每一制氣循環(huán)的吹風(fēng)過后，煤氣爐內(nèi)和上行管道以及除塵器、蒸汽過熱器及廢熱鍋爐內(nèi)都充滿了吹風(fēng)氣，所以一般在上吹制氣時(shí)這部分吹風(fēng)氣就被帶進(jìn)了氣柜。如果上吹采用部分放空的方式，將這部分吹風(fēng)氣放掉，而半水煤氣中缺少的氮?dú)庠僖约拥諝獾男问窖a(bǔ)入，那么就相當(dāng)于增加了吹風(fēng)量。如以煤氣爐、上行管、除塵器、廢鍋等設(shè)備內(nèi)殘存15 m3、平均溫度400℃的吹風(fēng)氣，若按每小時(shí)實(shí)際制氣22個(gè)循環(huán)(每循環(huán)為150 s)計(jì)，若則每小時(shí)可多補(bǔ)入氮空若忽略微壓影響，這對(duì)于提高平均制氣溫度及氣化強(qiáng)度都是有利的。如按空氣量與半水煤氣量1∶1計(jì)，則每小時(shí)產(chǎn)氣量可提高130m3左右。上吹放空多長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)空間體積的大小和上行溫度的高低以及上吹蒸汽流量的大小來(lái)確定。若上吹放空的時(shí)間太長(zhǎng)，則高質(zhì)量的煤氣會(huì)被放掉，其結(jié)果有可能得不償失。同樣，在制氣結(jié)束后，系統(tǒng)內(nèi)殘存著煤氣與蒸汽的混合氣，應(yīng)將“吹凈”這部分氣體送入氣柜。吹凈的時(shí)間應(yīng)以能夠?qū)⑾到y(tǒng)殘存煤氣全部送入氣柜為標(biāo)準(zhǔn)�？筛鶕�(jù)實(shí)際系統(tǒng)的體積大小，吹風(fēng)氣的溫度及鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量來(lái)計(jì)算�？傊�，合理確定上吹放空和吹凈的時(shí)間，就可減少吹風(fēng)氣進(jìn)入氣柜的數(shù)量。半水煤氣中需要的氮?dú)饩涂扇恳缘諝獾姆绞皆谥茪膺^程中加入，達(dá)到最大限度地提高制氣溫度并提高蒸汽分解率，得到較高的氣化強(qiáng)度及較低蒸汽消耗的效果。* 蒸汽 控制好爐內(nèi)蓄熱與蒸汽的關(guān)系：蒸汽與碳的分解反應(yīng)是在高溫下進(jìn)行的。在造氣爐中，其氣化層區(qū)域的平均溫度一般均高于1 000℃，也就是說(shuō)入爐蒸汽除了分解反應(yīng)必須吸熱外，還要吸收爐內(nèi)的蓄熱來(lái)提高自身的溫度。如果采用低熱焓的蒸汽入爐，在其反應(yīng)前就要吸收較多的熱量，使氣化層溫度迅速下降，氣化層的厚度也迅速減薄，對(duì)蒸汽分解反應(yīng)很不利。若采用高熱焓的過熱蒸汽就可明顯改善蒸汽的分解反應(yīng)。當(dāng)入爐蒸汽為濕蒸汽、干蒸汽、150℃過熱蒸汽以及300℃過熱蒸汽的4種情況時(shí)，以熱量守恒觀點(diǎn)來(lái)分析對(duì)爐內(nèi)蓄熱和制氣反應(yīng)所產(chǎn)生的影響。當(dāng)采用300℃過熱蒸汽時(shí)，由于入爐蒸汽比干飽和蒸汽每小時(shí)多1 149 MJ的熱焓，明顯減少了入爐蒸汽為提高自身溫度所需的熱量，相對(duì)提高了氣化層溫度，提高了蒸汽分解反應(yīng)速度，使?fàn)t內(nèi)的蓄熱盡可能用于蒸汽分解反應(yīng)。
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