气化炉操作条件优化

化学工程师Sun 114 No. 32005年3月文章编号:1002-1124(2005)03-0041-02生产与技术改造气化炉操作条件优化孙彦发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κKM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一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:Aperate condition optimization for gasification fumaceSUN Yan-faHarbin Gasification Plant, Harbin 154854, ChinaAbstract: Harbin Gasification Plant, the operate condition of the gas equipments of PKM was introduced, the effectsfor gas output, production costs and consumption of energy were probed by technological parameter changing. A system ofoptimizer operate plan and the raw material coaley words: optimization condition; gas: gasification fumace; energy conservation and decrease of powerⅣKM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28MPa(表H比结构的过程。压)和900~1000℃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:5395Nm3h-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:61605Nm3h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-1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,将煤由中国煤化工0NCNMHG00.78036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/m3h1(kg蒸汽/mO)Mma反应物H2、CO、CO2的浓度。使生成甲烷的反应速3000-4002.6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力,还要考虑采用煤的组成、设备控制和管理方面的O, Co C0 N2 CH4 CaHm H2条件,并非越高越好实值00327.183.360069.120.08404综合考虑上述因素的影响,经过大量实验研设计值0.022.400049.01.3541.5发现,氧负荷提高到6000m3h-,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26MPa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,气化炉产量有望进一步提高。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氧负荷汽氧比气化压力3.1氧负荷(kg蒸汽/mO2)/MPa其它因素不变时,氧负荷增大,单位时间气化炉5000~60004.8: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,但氧气负粗煤气体积荷进一步增大时,燃烧消耗的碳量增大,产物中的分数/%O2 CO 00 N2 CH C, Hm H2CO2浓度增大,反而不利于煤气产量的进一步提高实测值00226921.30.068.91.3041.353.2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气化温度的过程。选用较高的汽氧比会使气化温度(1)哈尔滨气化厂气化装置原料煤质优越,煤气降低,水蒸汽利用率下降,水蒸汽消耗量大大增加,产率较高,但从全方位优化角度看,所采用的操作条并同时使煤气的水处理系统负荷增大。气化温度降件并非优越,应进一步节能降耗。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——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,节能将耗的最尽可能采用较低汽氧比。基本条件,按照优化操作条件装置达到了较好的效果3.3气化压力(3)按上述条件和思路优化气化炉的氧负荷、汽气化炉的生产能力取决于气化反应的化学反应氧比气化压力,我厂实现了产量能耗的年达标。中国煤化工CNMHG