气化炉操作条件优化

化学工程师Sum 114 No.3Chemical Engineer2005年3月文章编号:1002- 12005)0303 - 0041 - 02害气化炉操作条件优化术孙彦发造(哈尔滨气化厂造气分厂黑龙江哈尔滨154854)摘要:本文介绍了哈尔滨气化厂PKM煤气发生装置的操作状况,探讨了工艺参数的变化对煤气产量生产成本、能耗的影响。并对所采用的原料煤的具体情况提出了-套优化操作方案及所达到的效果。关键词:优化操作;煤气;气化炉;节能降耗中图分类号:文献标识码:AOperate condition optimization for gasifcation fumanceSUN Yan-fa(Harbin Gasifcation Plunt, Hubin 154854.China)Abstract; Harbin Gasification Plant, the operate condition of the gas equipments of PKM was introduced, the efectsfor gas output, production costs and consumpion of enengy were probed by technologiceal parameter changing. A system ofoptinizer operate plan and the raw material coal.Key words:optimization condition; gasgasifcation fumnace; energy conservation and decrease of powerPKM加压气化是一种自热式、逆流移动床生产固态转变为气态的过程,实际上就是改变燃料中C、工艺,我厂采用依兰长焰煤为原料,在2.8MPa(表H比结构的过程。压)和900~ 1000C的温度条件下,用高压蒸汽和氧从化学工程角度分析,要生产出满足要求的煤气为气化剂进行气化,生产粗煤气。气,首先必须维持一定的氧负 荷，这是煤气化的基装置的粗煤气生产能力:础。但氧负荷过高,将导致原料煤损失和由此导致I期:53395Nm3.h-粗煤气(干基)的热量损失,需要维持合适的蒸汽量,以满足煤气化II期:61605Nm3'.h-粗煤气(干基)的需要。但过高的水蒸汽在体系内循环，势必造成整个装置:115000Nm3.h-粗煤气(干基)增大水处理的负荷,增大能耗;生成甲烷的反应为分由于生产经验不足,操作参数不协调等诸多因子数减少的可逆放热反应,增大体系压力对生成甲素的影响,生产负荷低，煤气产量始终达不到设计烷有利,同时体系内部产热量增大,有利于节能和降值,尽管采取了不少相应的措施,但是效果不明显，低煤的气化消耗。因此，在原料煤相对稳定的条件煤气产量提高幅度不大,能耗居高不下,严重影响着下,提高煤气产量的主要方法是对气化炉的操作参工厂的经济效益。因此，从化学工程角度全方位优数进行全方 位优化，使气化炉的综合效果达到较好化操作，节能降耗,提高产量,降低成本势在必行。的水平。本文将从煤的组成、氧负荷、气氧比、操作压力等方面探讨提高气化炉的煤气产率,降低生产成本2操作条件优化前的生产状况的途径,并提出相应的优化操作条件,仅供参考。煤中含碳量越高,碳氢化合物浓度越高,产气量1生产原理越大。在正常生产条件下,气化用煤相对稳定,其它组成基本不变(见表1)。因此,本文着重讨论其它煤的气化,在本质上是将煤由高分子物质转变因素的影响。为低分子气态物质。煤是一种固体化石燃料,与一表1气化用煤的组成(质量分数， %)般的燃料比较,其元素组成中C、H比较高,将煤由H0灰分HNS2649.98 3.90 10.08 0.78 0.26收稿日期:2005 - 01-07气化炉运行工艺参数见表2。作者简介:孙彦发(1970- ).男,中专,助理工程师，黑龙江哈尔滨人,主要从事PKM鲁齐加压气化技术工作。42孙彦发:气化炉操作条件优化2005年第3期表2气化炉主要工艺参数速度和气固两相间的扩散速度。从反应动力学角度氧负荷汽氧比气化压力分析,在反应温度恒定的条件下,压力提高可以增加/m2°h-1(kg蒸/m? 02)/MPa反应物H2.CO.CO2的浓度。使生成甲烷的反应速3000~ 40005:12.6度加快,甲烷的生成速度大大提高。在同样的反应由此得到的粗煤气主要成份于设计值的对比见时间下,甲烷的生成量增大，由于生成甲烷的反应为表3。强烈放热反应,因此,单位时间释放出的热量增加，表3粗煤气成分与设计值对比从而降低了碳反应的耗氧量。确定气化炉的操作压粗煤气体积02X02x02CHC.HmH力,还要考虑采用煤的组成、设备控制和管理方面的分数/%条件,并非越高越好。实测值0.03 27.18 20.36 0.06 9.12 0.08 41.04综合考虑上述因素的影响，经过大量实验研究设计值0.02 27.420.0.4 9.0 1.3541.5发现，氧负荷提高到6000m’.h-,气化炉的负荷可以达到设计值,汽氧比由5:1调至4.8:1时,煤气产3操作条件优化的途径与效果率进一步增大,但汽氧比的具体数值还要根据灰结渣情况而做调整。气化压力由2.6MPa提高到根据前面的分析,结合我厂生产的实际情况,影2.75MPa,气化炉产气量明显提高,进一步提高气化响煤气产量和能耗的因素主要是氧气进料量(氧负压力,气化炉产量有望进- -步提高。 见表4、表5。荷)、气化压力、汽氧比，下面着重讨论上述因素的影表4优化操作条件后，气化炉的一组操作参数响。3.1氧负荷/m.h-!(kg蒸汽/m202)其它因素不变时,氧负荷增大，单位时间气化炉5000~ 60004.8:12.75的处理量增大,有利于煤气产量的提高,同时由于自表5优化操作条件后,气化炉的粗煤气组成身燃烧反应的放热量增大,整体能耗降低,但氧气负02 C2C0 N CH4 C,Hm H荷进一步增大时，燃烧消耗的碳量增大,产物中的CO2浓度增大,反而不利于煤气产量的进一一步 提高。0.02 26.91 21.30.058.941.3041.353.2 汽氧比加压气化煤气生产中，汽氧比是一个重要的操4结论作条件。改变汽氧比的过程,实际上是调整和控制(1)哈尔滨气化厂气化装置原料煤质优越,煤气气化温度的过程。选用较高的汽氧比会使气化温度产率较高,但从全方位优化角度看,所采用的操作条降低,水蒸汽利用率下降,水蒸汽消耗量大大增加，件并非优越,应进- -步节能降耗。并同时使煤气的水处理系统负荷增大。气化温度降低的结果,使一部分煤不能充分与氧气和水蒸汽发(2)对核心设备一-气化炉 进行优化操作和管生转化反应而随炉渣排出,增加损失.使煤气产率降理,把气化炉各运行参数都控制在允许的范围内是低，能耗增大。因此,在不引起灰渣熔融的条件下，获得气化炉长周期运转,提高产气量,节能将耗的最基本条件,按照优化操作条件装置达到了较好的效尽可能采用较低汽氧比。果。3.3气化压力气化炉的生产能力取决于气化反应的化学反应(3)按上述条件和思路优化气化炉的氧负荷、汽氧比、气化压力,我厂实现了产量能耗的年达标。