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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，這時炭與氧的燃燒反應(yīng)主要受氧外擴散控制，提高風(fēng)速就可加快炭燃燒速度，迅速提高爐溫。另一方面采用強風(fēng)短吹，就縮短了二氧化碳在還原層的停留時間，可抑制二氧化碳還原反應(yīng)的進行，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)的進行。采用強風(fēng)短吹，在入爐風(fēng)量一定的情況下吹風(fēng)時間可相應(yīng)縮短，有效制氣時間隨之增加，若蒸汽總量不變，則意味著反應(yīng)氣體在氣化層停留時間延長，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)中配入一定量的氮氣，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實現(xiàn)。不同的加氮方式會對每一制氣循環(huán)中的爐溫波動、制氣強度有不同的影響。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)總量一定時連續(xù)吹風(fēng)時間就長，這時炭層溫升大，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)時間可縮短，這就延長了有效制氣時間，而且加氮空氣中的氧與炭反應(yīng)放出的熱量還補償了制氣反應(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。顯然這對于提高氣化強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，制氣反應(yīng)速率隨溫度的提高迅速提高。如1 300℃時，蒸汽在氣化層停留時間為1 s，蒸汽分解率達到75％，是1 200℃時的3倍左右，是1 100℃時的6倍。顯然，延長最高溫度下的制氣時間，是提高氣化強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間，便可使上吹開始后一段時間內(nèi)爐溫基本保持不變或僅略有下降，達到延長最高溫度下的制氣時間和提高氣化強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(標態(tài))、半水煤氣平均含氮量21％為例，其每小時加氮空氣量則為：設(shè)上吹蒸汽流量為3t／h，上吹蒸汽分解率為65％，則維持爐溫不變時的加氮空氣量應(yīng)為：加氮時間877／6 356～877／5 084=13.4％～17.3％，即在上吹開始13.4％～17.3％的時間內(nèi)，可維持爐溫基本不變。由此可見，半水煤氣中需要的氮氣集中在上吹時加入，可延長在最高溫度下的制氣時間，使整個上吹時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)。這無疑對提高爐子的平均制氣溫度和氣化強度，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)加氮時鼓風(fēng)機的風(fēng)量來確定上行蒸汽流量，以便維持加氮時總的熱量平衡。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，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。顯然采用吹風(fēng)直接加氮，上吹制氣更需要采用“強汽短吹”，而下吹制氣應(yīng)用“弱汽長吹”，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這部分吹風(fēng)氣就被帶進了氣柜。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氣再以加氮空氣的形式補入，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，若按每小時實際制氣22個循環(huán)(每循環(huán)為150 s)計，若則每小時可多補入氮空若忽略微壓影響，這對于提高平均制氣溫度及氣化強度都是有利的。如按空氣量與半水煤氣量1∶1計，則每小時產(chǎn)氣量可提高130m3左右。上吹放空多長時間，應(yīng)根據(jù)實際系統(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確定。若上吹放空的時間太長，則高質(zhì)量的煤氣會被放掉，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。吹凈的時間應(yīng)以能夠?qū)⑾到y(tǒng)殘存煤氣全部送入氣柜為標準�？筛鶕�(jù)實際系統(tǒng)的體積大小，吹風(fēng)氣的溫度及鼓風(fēng)機的風(fēng)量來計算。總之，合理確定上吹放空和吹凈的時間，就可減少吹風(fēng)氣進入氣柜的數(shù)量。半水煤氣中需要的氮氣就可全部以氮空氣的方式在制氣過程中加入，達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，以熱量守恒觀點來分析對爐內(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，由于入爐蒸汽比干飽和蒸汽每小時多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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