煤气化工序中气化炉系统的节能分析与计算

广东化工2011年第12期124www.gdchem.com第38卷总第224期煤气化工序中气化炉系统的节能分析与计算安改娣1,张希任2(1.内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特010070;:2.内蒙古工业大学华远化学工程有限责任公司,内蒙古呼和浩特010010)[摘要煤气化工序消耗大量的原料煤,所以必然要作为一个重点能耗单元来进行细致分析、核算。文章通过煤气化工序中气化炉系统的节能分析与计算,利用实例对气化炉系统的物料平衡和热平衡计算评估过程做了阐述,介绍了节能分析与计算在实际操作中的应用。[关键词节能评估:物料平衡:热平衡[中图分类号ITH[文献标识码1A[文章编号]007-1865(2011)12012401Coal Gasification Process in The Gasification Furnace EnergyConservation Analysis and CalculationAn Gaidi, Zhang Xiren(1. Inner Mongolia Chemical Engineering Professional College, Hohhot 0100702. Inner Mongolia University of Technology Huayuan Chemical Engineering Limited Liability Company, Hohhot 010010, China)balance and heat balance calculation evaluation process are described, introduces the analysis and calculation on energy saving application in the actual operatio %. eAbstract: Coal gasification process to consume a large amount of raw coal, so must as a key energy unit to conduct a detailed analysis, business accountinThe paper through the coal gasification process in the gasification furnace energy conservation analysis and calculation, using examples of gasifier system of mate1概述我国在世界上是石化能源相对不足的构上煤表1粗煤气各组分含量及总量核算Tab. 1 The cru占65%~70%,因此加快煤的高效、清洁天然气的替代品—煤制甲烷、合成油、名称及合成化学品,以煤炭资源替代部分油、经济建氢气26.0239204.603.50设可持续发展的必由之路488.700.61煤气化技术是煤转化的关键技术,对应于不同的煤质和产品甲烷10.860.01需求,有众多成熟可靠的煤气化技术供选择。氧化碳32.86494998861.87煤气化工序消耗大量的原料煤产出粗煤气,所以必然要作为二氧化碳17810.40到的是企业针对内蒙古自治区范围内的煤质选用的煤气化技术,硫化氢0.16主要有 Shell、GSP干粉煤加压气化、水煤浆加压气化、TPRI以及硫氧化碳0.0232.580.09鲁奇碎煤气化等技术0.040.122煤气化工序中气化炉系统的节能分析过程水蒸气28.8343440.0034.91节能评估是对可行性研究报告中所给出的数据进行评估,数粗煤气100.00150660.78136.25据的基础是可研报告。根据煤质分析报告和可行性研究报告给出的原料煤量进行分析,一般分析从物料的量和热两个方面分别进表2气化炉系统物料衡算行。由于煤气化过程个复杂的的反应过程,在此过程中既有Tab 2 Gasification fumace material balance气固相反应,又有气相反应,而且原料煤的种类、性质、状态和供入量供出量气化方法都会对反应过程产生影响,反应也不可能完全按照化学种类单位质量th种类单位质量th物料的热,供入热量包括潜热(煤的低位发热量与原料煤入炉量相水煤浆th82.05粗煤气h乘得到)、煤的显热、气化剂热量,供出热量为粗煤气的潜热、粗O24429炉渣22.53煤气的显热、排渣的显热、热损失。通过分析计算,可知气化炉水t/h32.45系统的原煤消耗量是否合理,工序能耗在同类工艺中是否先进合158.78理,为企业更好的选择煤气化工艺提供参考3气化炉系统物料平衡和热平衡计算评估过31气化炉系统的物料平衡计算程根据物质守恒原理,进出气化炉系统的物质元素应该是平衡的,因此,在此基础上做关键元素C和H的元素平衡分析3.1.1气化炉中的氢平衡项目采用的水煤浆气化工艺。工艺简介:原煤经破碎、筛分进入煤气化炉中的氢有两个来源,第一个来源是原料煤中含将粒度合格的原料煤送至筒式煤仓。由原煤仓输送来的原煤氢:第二个来源是激冷水,这部分水可提供氢。供出的氢由粗煤送至煤贮斗,通过称重给煤机控制输送量后送入磨煤机。物料在气中的水蒸汽和氢气等物质提供磨煤机中进行湿法磨煤。从磨煤机出来的煤浆浓度约63%,水煤供入气化炉含氢量浆通过煤浆给料泵加压输送到气化炉顶部工艺烧嘴,并与空分装(1)水煤浆中含氢量:原料煤中含氢量+水煤浆中水中含氢量置来的纯氧分别进入气化炉在65MPa,约1400℃工艺条件下,=51.69×7.57%+30.36/18×2=7.28th水煤浆与纯氧进行部分氧化反应,生成粗合成气。(2)补充的激冷水中含氢量:入炉水煤浆为8205th;O2的补充量为4429th;需激冷水量3245/18×2=3为32.45th。根据原料煤的组成、供入气化炉的原料煤量、O2量入炉含及气化炉煤气化工艺产气率、煤的分析报告等参数得出气化炉系统中国煤化工的物料衡算,出炉粗煤气组成及总量核算见表1,气化炉系统物料平CNMHG(下转第1页衡见表2。[收稿日期]201109-13作者简介安改娣(1970-),女,河北人,硕士,副教授,主要从事职业教育研究和化工机械专业教学研究工作2011年第12期广东化工第38卷总第224期www.gdchem.com1114调试方法程序控制中增加反洗时间,反洗时间一般设定为60~90s。浅层砂过滤器调试中主要注意的是以下几个方面4.1试漏确定以上工作都完好合适的情况下就可以投运过滤器。投运的同时需要检测出水的浊度,循环水供水悬浮物≤20mgL,旁滤试漏就是打开反洗进水和设备的正常进水阀,调节到正常运出水悬浮物≤3NUNU:浊度的单位)接是成大量的漏水。5运行注意事项浸浅层砂过滤器运行中一般都很稳定,在巡检过程中一般要注浸泡的国的是为了使混在子中的他杂质从沙子中出意的几个方面有(1)观察反洗情况。注意反洗压力和反洗强度,注意反洗出水缝的高度一致为好,否则就要重新补充砂子的含砂,防止反洗过程中出水含砂,一般检查反洗压力是否波动,43反洗压力是否过大,过滤水帽是否破损控制反洗压力是控制反洗强度的一个重要指标,反洗压力的(2)定期检测出水浊度。定期分析出水浊度是否在控制指标范高低也和反洗是否彻底有密切的关系,一般控制反洗压力在围内,如果出水浊度超出指标,一般检查过滤水帽是否松动,过0.25~0.28MPa之间,反洗强度过大会造成反洗的砂子随反洗水滤水帽是否破损,过滤砂层是否减少,控制管线是否破损。流失,缩短填补砂子的时间,反洗强度过小会造成反洗不彻底使得出水的浊度增大,3观察程序运行情况。定期观测程序是否按设定的情况运程序运行出错要44控制管线测止由于马虎大意造成大量漏砂和出水不合格。线的联接都要保证无误,所以在洗砂的时候就要测试控制管线是6结语浅层砂过滤器由于其:(1)合理的外形结构圆柱形)。介质高否有水从控制管线流出,有水流出说明联接无误。度相等,设备下方无死区,避免细菌累积污染;(2)最小化的更换4.5洗砂时间部件。易维护(零件总数量少,最大化的减少了检修工作量及工作由于新装的砂子再装填过程中及砂子制作过程中不可避免的质量):(3)48英寸(1200mm)每台多达75个滤水帽(充分达到反冲会混入其他的杂质和泥土,所以要保证出水浊度就要对新装的砂洗的彻底干净程度);(4)和其它常规方法比,占地面积更小,大的可实现多台并联:(5)多种控制方式:手水质和反洗水水质浊度一致为止,否则就会使得正常过滤的出水控制、压差控制等优点在近几年的工程中得到了广泛的应用。特4.6程序测试越性程序测试是为了保证未来反洗能够按设定的程序进行。方法为关闭压差控制阀5s左右,使得程序得到的信号为大压差,然(本文文献格式:张向锋,王保良,浅层砂过滤器在生产中的应用后打开控制阀,看程序是否能自动开始反洗,同时观察反洗时间[].广东化工,2011,38(12):110-111)和反洗出水情况。如果反洗时间到后反洗出水依然浑浊就可以从(上接第124页)见表3。气化炉输出含氢量:(粗煤气成分见表(1)粗煤气中水的含氢量:3491/8×2=3.88th表3煤气化过程热平衡计算表(2)粗煤气中氢气含氢量:700th;Tab3 Coal gasification process heat balance calculation(3)粗煤气中硫化氢含氢量:0.16/34×2=0.01th供入热4)粗煤气中甲烷含氢量:0.0116×40.001th;需热量粗煤气中总含氢量:3.88+7.00.01+0.01=10.893.12气化炉中的碳平衡煤的燃烧热8110327.67粗煤气热值627.6621.50原料煤中应用基含碳量为71.45%在气化炉中原料煤中的碳煤的显热14粗煤气显热89.583.06主要转换成CO和CO2;损失的碳进入到了炉渣中。水的显热4.030.14为转化碳燃烧热值5.700.9原料煤中含碳量:51.69th×7145%=36.93th氧的显热3450.12熔融灰渣热值气化炉中碳输出:水蒸气68.352.33(1)粗煤气中CO含碳量:6187/28×12=26.52th;(2)粗煤气中CO2含碳量:34.98/44×12=9.54th热损失42.73133(3)炉渣中含碳:0.87合计832992842832992842合计含碳总量:26.52+9.54+0.87=3693th通过元素平衡分析,可知供入的原料煤能够产出保证后续工序生产所需的粗合成能够与出炉热量相平衡。通过计算分析,可以得出可行性研究报3.2气化炉系统的热平衡计算物质的量满足了平衡关系,下面讨论供入和供出热量的平衡关系,以检验在此情况下热量能否满足平衡关系。煤气化是一个复杂的反应过程,在此过程中既有气固相反参考文献应,又有气相反应,反应不可能完全按照化学反应方程式进行,[]节能评估培训教材门.内蒙古自治区经济委员会论文采用综合计算法进行计算。[2]中华人民共和国节约能源法(中华人民共和国主席令热量平衡[3]王文堂.化工节能技术手册[C1.化学工业出版社,(1)带入炉膛热量=煤的燃烧热+煤的显热+水的显热+氧的显热4方立国,节能技术应用与评价[C].化学工业出版社(2)带出炉膛热量=粗煤气热值+粗煤气热值+粗煤气热值+粗煤气显热+为转化碳燃烧热值+熔融灰渣热值+水蒸气显热十水蒸本文文献格式:安改娣,张希任,煤气化工序中气化炉系统的节气潜热能分析与计算[J].广东化工,2011,38(12):124)通过对煤气化过程的热平衡计算,该过程的热平衡计算结果Hs中国煤化工CNMHG