煤氣發生爐氣化過程能量分析與節能降耗的措施

摘 要：當前常壓固定床兩段式煤氣化技術應用廣泛，文章通過分析常壓固定床兩段式煤氣化爐氣化過程的能量損失分布，探討常壓固定層煤氣發生爐節能降耗的措施。

關鍵詞：煤氣發生爐；固定床；氣化過程；節能降耗

引言

氧化鋁生產能耗是影響氧化鋁生產成本的直接因素，能耗高即氧化鋁的生產成本相應增加。在氧化鋁生產中氣體懸浮焙燒爐以及熔鹽爐，其燃料通常采用常壓固定床兩段式發生爐煤氣，煤耗約占氧化鋁生產成本的20%。所以，降低常壓固定層煤氣發生爐能耗對降低氧化鋁生產成本具有重要意義。文章以型號D3.2BZ-Q型兩段式混合煤氣發生爐為例分析計算氣化過程的能量損失，探討常壓固定層兩段式煤氣發生爐節能降耗的措施。

1 常壓固定層兩段式煤氣發生爐氣化過程及參數

原料煤從上面逐漸加入向下移動，氣化劑（空氣和水蒸氣的混合氣體）由下面通入，向上移動，它們之間在爐內逆向流動進行熱量交換和化學反應。

2 氣化過程能量分析

2.1 輸入的熱量

氣化過程輸入的熱量包含煤的潛熱、煤的顯熱、蒸汽帶入的熱量和空氣帶入的顯熱四部分。

2.2 輸出的熱量

氣化過程輸出的熱量包含以下方面：輻射及對流的熱損失、水套吸收的熱量、灰渣顯熱損失、灰渣中未氣化燃料的發熱值損失、煤焦油所帶出的熱量、煤氣和煤氣產品中水蒸汽熱含量的熱量。

根據能量守恒定律，輸入的熱量與輸出的熱量二者存在平衡關系，Q輸入=Q輸出。要實現常壓固定層兩段式煤氣發生爐的節能降耗可以通過高效利用輸入的熱量，充分回收輸出的熱量兩方面著手。

3 節能降耗的措施

3.1 提高發生爐生產效率，實現低能耗高產氣

3.1.1 嚴格控制入爐煤的質量。固定床兩段式煤氣爐要嚴格控制入爐煤的質量，特別要對幾個主要參數嚴格控制，如入爐煤粒度、含矸度、揮發分、固定碳含量、結渣性能、灰熔點、熱穩定性、熱值等，入爐煤的質量會嚴重影響發生爐的正常運行，或導致氣化效率降低，煤氣質量下降。

3.1.2 適當調節最佳飽和溫度。發生爐正常運行過程中，飽和溫度高低就是汽化劑中水蒸汽含量的高低。飽和溫度的合理運用，能有效地控制發生爐的爐溫，保證爐內各種化學反應的正常運行，也是煤氣有效成分的主要來源。所以在運行中，我們利用飽和溫度自動調節，既方便又不滯后，從而達到發生爐持續穩定地運行的目的。

3.1.3 除灰量的控制。除灰量的控制有助于建立良好的渣層，煤氣爐的成渣性好壞，是其運行狀態優劣的直接表現。渣塊的大小，會直接影響氣化劑在氧化層中進行氧化反應的均勻性，溫度能否達到蒸汽分解所需溫度，以及氧化層在氣化層中所處的厚薄是否合適等。通過渣塊中的殘碳，可以判斷煤炭在氣化過程中利用率的高低。殘碳低，說明炭的利用率高，煤耗低，反之則碳的利用率低，煤耗高。所以，建立良好的渣層對于降低煤耗起著非常重要的作用。除灰量要根據煤氣爐的產氣量及煤中灰分、矸石含量來確定，比較直觀的就是通過每小時對發生爐進行探釬，測量邊灰、內灰的厚度來確定除灰速度和除灰時間。對于固定床兩段爐將灰渣層控制在300～500mm比較合適。

3.1.4 爐子負荷的控制，每一臺發生爐都有它的最經濟運行狀態。D3.2BZ-Q型兩段爐而言，產量在6000m3/h～7000m3/h之間最為經濟合理。但平穩的用氣很難保證，生產時只有將爐子產氣量與用戶的實際用氣情況相吻合，根據用氣量及時調整各項參數，杜絕不必要的放散，就可實現提高煤的利用率，達到降耗的目的。

3.2 余熱回收

煤氣發生爐內具有較高的溫度，所產生的煤氣出口溫度高達500～600℃，為回收出口煤氣的余熱，降低煤氣發生爐出口的煤氣溫度，節約能源，可在煤氣發生爐煤氣出口設置熱交換器，通過高溫煤氣來加熱給水，生產低壓水蒸汽。因具有結構簡單，造價低，選材范，處理能力大等優點，熱交換器多采用管殼式熱交換器。

4 結束語

4.1 實現常壓固定床兩段式煤氣發生爐節能降耗應先保證煤炭質量，加強運行控制，提高生產效率，減少能源浪費。同時改進流程、改造設備，加大熱能回收利用。

4.2 理論與實踐相結合，通過加強常壓固定床兩段式煤氣化技術的理論研究，指導操作，可大大降耗降低煤氣生產成本，取得較好的經濟效益、社會效益。

參考文獻

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