蘭炭固定床連續(xù)氣化制備清潔燃料氣的應(yīng)用與實(shí)踐

(中國化學(xué)工程股份有限公司，北京 100007)

蘭炭固定床連續(xù)氣化制備清潔燃料氣的應(yīng)用與實(shí)踐

汪壽建

(中國化學(xué)工程股份有限公司，北京 100007)

以陜西神木地區(qū)豐富的蘭炭為原料，選擇適合蘭炭原料氣化的工藝路線和氣化爐，生產(chǎn)制備清潔燃料氣。該燃料氣具有一定的環(huán)保節(jié)能效果和創(chuàng)新點(diǎn)，可在陶瓷、玻璃、冶金、煅燒以及其他化工領(lǐng)域作為燃料綜合利用。

蘭炭；固定床；氣化；燃料氣；綜合利用

為了合理利用低階煤(褐煤)以及煙煤(長焰煤)等資源，通過中低溫干餾熱解工藝原理和成熟的熱解工藝技術(shù)，將褐煤、長焰煤等放入熱解爐中，在隔絕空氣的條件下加熱到 600～800 ℃，即可獲得中低溫干餾煤焦油、干餾煤氣和固體半焦。采用低階煤分質(zhì)利用轉(zhuǎn)化技術(shù)得到的固體燃料——半焦或蘭炭，在符合固定床氣化爐工藝對(duì)原料煤要求的條件下，可以用于固定床煤氣化。其中，特別是蘭炭作為煤炭分質(zhì)利用后的產(chǎn)物，具有“三高三低”的特征，即固定碳高、化學(xué)活性高、燃點(diǎn)高；揮發(fā)分低、灰分低、硫磷含量低；機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性好。作為一種潔凈原料或燃料，把蘭炭應(yīng)用到煤制氣領(lǐng)域，能減少氣化廢水和SO2的排放，從而減少環(huán)境污染。

1 概述

陜西省神木等地區(qū)具有豐富的、符合蘭炭生產(chǎn)條件的煤炭資源，以這種煤炭資源進(jìn)行中低溫干餾熱解，就能得到豐富的固體蘭炭資源以及熱解的其他焦化產(chǎn)品。以陜西神木地區(qū)豐富的蘭炭資源作為依托，選擇適合蘭炭原料氣化的工藝路線和氣化爐；以合適的生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案生產(chǎn)清潔燃料氣，為工業(yè)燃?xì)庥脩籼峁┵|(zhì)優(yōu)價(jià)廉的清潔燃料。這種清潔燃?xì)饪奢^好地解決陶瓷、玻璃、冶金、煅燒以及化工領(lǐng)域內(nèi)燃料氣清潔利用的問題，也為蘭炭資源廣泛應(yīng)用找到了新的空間。

陜西神木銀豐陶瓷有限責(zé)任公司以神木蘭炭作為氣化原料，使用蘭炭固定床連續(xù)氣化爐生產(chǎn)清潔燃料氣示范項(xiàng)目，于2016年初動(dòng)工，2016年11月1日完成建設(shè)，同年11月開始調(diào)試運(yùn)行，之后歷經(jīng)3個(gè)階段的調(diào)試和優(yōu)化，于2017年 7月30日實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，并于2017年7月實(shí)現(xiàn)了變負(fù)荷條件下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3月以上。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了1套3.6 m的蘭炭固定床連續(xù)氣化制氣裝置，生產(chǎn)10 000 Nm3/h煤氣和0.7億Nm3/a煤氣，氣化裝置項(xiàng)目總投資約為1 000萬元。

示范項(xiàng)目選擇固定床低壓連續(xù)氣化爐工藝生產(chǎn)粗煤氣，氣化得到的粗煤氣經(jīng)過氣體冷卻、除塵脫焦油等一系列凈化處理后，就能得到符合陶瓷行業(yè)用燃料氣的要求。通過示范工程應(yīng)用，采用該工藝生產(chǎn)的煤氣完全可以用作陶瓷企業(yè)的燃料氣，解決了陶瓷企業(yè)燃料氣的來源問題。

2 氣化裝置構(gòu)成及主要特點(diǎn)

2.1 氣化裝置構(gòu)成

本裝置由氣化單元、氣體凈化冷卻單元和輔助單元組成。氣化單元采用自主研發(fā)的蘭炭固定床連續(xù)氣化爐1臺(tái)；氣體凈化冷卻單元主要由旋風(fēng)除塵器、風(fēng)冷器、布袋除塵器、間接冷卻器、電捕焦油器等組成；輔助單元由空氣鼓風(fēng)系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng)、煤氣加壓機(jī)、油壓控制系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)等組成。裝置單元配置簡單，操作方便，占地面積小，設(shè)備選型合理，全部國產(chǎn)化，投資省。

2.2 氣化工藝主要特點(diǎn)

2.2.1 工藝可靠性好

氣化工藝以神木蘭炭作為氣化原料，由自動(dòng)加焦機(jī)定時(shí)、定量加入氣化爐內(nèi)。氣化劑由來自工藝風(fēng)機(jī)的空氣和來自氣化爐自產(chǎn)的蒸汽進(jìn)行均勻混合后加入氣化爐，入爐壓力約10 kPa。氣化劑經(jīng)過爐箅均勻分布后穿過灰渣層，在冷卻灰渣的同時(shí)被預(yù)熱，其中的氧氣會(huì)在氣化爐氧化層與高溫原料炭進(jìn)行氧化放熱反應(yīng)，提供熱源。氣化劑中的水蒸氣在高溫作用下進(jìn)行分解吸熱反應(yīng)，同時(shí)生產(chǎn)氫氣和一氧化碳。生成的煤氣在經(jīng)過爐內(nèi)還原層時(shí)，二氧化碳還可部分還原成一氧化碳和氫氣。在氣化爐高溫作用下，蘭炭與氣化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，連續(xù)生成煤氣，然后依次經(jīng)過干餾區(qū)、干燥區(qū)與原料換熱并被逐步降低溫度至450～550 ℃后出氣化爐，最后，粗煤氣經(jīng)過一系列凈化冷卻分離處理后得到合格的燃料氣。項(xiàng)目選用1臺(tái)φ3 600 mm蘭炭固定床低壓連續(xù)氣化爐，氣化爐出煤氣產(chǎn)能≥10 000 Nm3/h，最高達(dá)到煤氣產(chǎn)能≥12 000 Nm3/h，連續(xù)運(yùn)行2 400 h，共生產(chǎn)清潔燃料氣2 400萬Nm3。

2.2.2 關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)合理

核心設(shè)備氣化爐直徑為φ3 600 mm，爐膛橫斷面積10.17 m2，水夾套受熱面積40 m2，夾套內(nèi)蒸汽壓力201 kPa。爐箅采用9層平面塔式層流輻射布風(fēng)式結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了氣化劑分布，爐內(nèi)設(shè)計(jì)有刮灰刀。通風(fēng)面積大，阻力小，除灰及破渣能力強(qiáng)，灰渣外排順利，降低了爐箅運(yùn)行時(shí)的阻力。爐箅采用液壓驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作平穩(wěn)，調(diào)速方便，結(jié)構(gòu)簡單。氣化爐還可根據(jù)灰分含量及爐負(fù)荷調(diào)節(jié)爐條機(jī)的快慢，爐渣殘?zhí)苛俊?%，提高了碳轉(zhuǎn)化率。

2.2.3 凈化配置合理及自主化率高

氣體凈化冷卻單元主要由旋風(fēng)除塵器、風(fēng)冷器、布袋除塵器、間接冷卻器、電除塵器等各1套組成。輔助單元由空氣鼓風(fēng)系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng)、煤氣加壓機(jī)、油壓控制系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)等組成。裝置單元配置簡單、操作方便、占地面積小、設(shè)備選型合理、自主化率100%、投資省。

2.2.4 自動(dòng)化程度高及環(huán)保效果好

全自動(dòng)爐內(nèi)加煤及炭層測(cè)量。每次加煤前自動(dòng)試焦器先測(cè)量爐內(nèi)料層厚度，然后開始加煤，加煤完畢再測(cè)量一次，若達(dá)不到設(shè)定料層厚度將繼續(xù)重復(fù)循環(huán)直至加到設(shè)置位置。采用爐煤鎖、灰鎖進(jìn)行自動(dòng)上煤與除渣，干法除塵降溫用脈沖布袋除塵與間接煤氣冷卻，使得整個(gè)煤氣沒有與水接觸，污水產(chǎn)生量小，具有較好的環(huán)保效果和一定的創(chuàng)新點(diǎn)。

3 氣化范圍及氣化工藝

3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

設(shè)計(jì)入爐蘭炭煤質(zhì)應(yīng)符合行業(yè)關(guān)于蘭炭的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為確保干煤入爐，粒度范圍應(yīng)達(dá)到15～25 mm，25～50mm，含末率小于2%。主要指標(biāo)見表1。

表1 設(shè)計(jì)入爐蘭炭煤質(zhì)質(zhì)量要求/%

單位爐膛面積可產(chǎn)煤氣量為1 000～1 200 Nm3/m2；煤氣熱值≥5 000 kJ/Nm3。

3.2 產(chǎn)品方案

主要產(chǎn)品方案見表2。

表2 主要產(chǎn)品方案

續(xù)表

3.3 裝置組成

裝置由氣化單元、氣體凈化冷卻單元和輔助單元組成。氣化單元選擇1臺(tái)φ3 600蘭碳固定床連續(xù)氣化爐；氣體凈化冷卻單元主要由旋風(fēng)除塵器、風(fēng)冷器、布袋除塵器、間接冷卻器、電捕焦油器等組成；輔助單元主要由空氣鼓風(fēng)系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng)、煤氣加壓機(jī)、油壓控制系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)等組成。裝置主要設(shè)備見表3。

表3 裝置主要設(shè)備

3.4 氣化工藝流程說明

固定床低壓連續(xù)氣化工藝。蘭炭由焦倉進(jìn)入自動(dòng)加焦機(jī)，自動(dòng)定時(shí)、定量加料。制氣用空氣來自工藝空氣鼓風(fēng)機(jī)，入爐壓力約10 kPa。氣化用蒸汽為自產(chǎn)蒸汽，水蒸氣與空氣經(jīng)混合罐混合均勻后進(jìn)入煤氣發(fā)生爐中央風(fēng)箱，經(jīng)過氣化爐各層與氣化焦進(jìn)行氧化、還原反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)煤氣。在煤氣發(fā)生爐內(nèi)，氣化劑經(jīng)過爐箅均勻分布后穿過灰渣層，在冷卻灰渣的同時(shí)自身被預(yù)熱，氣化劑中的氧氣進(jìn)入氧化層與高溫原料產(chǎn)生氧化放熱反應(yīng)，入爐的水蒸氣也在高溫條件下發(fā)生碳轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生產(chǎn)出一氧化碳和氫氣，氧化層中產(chǎn)生的二氧化碳穿過還原層時(shí)，其中一部分還原生成一氧化碳。爐煤氣再依次經(jīng)過干餾區(qū)、干燥區(qū)與原料蘭炭換熱而逐步降低溫度，干餾過程是原料中揮發(fā)分熱解失重的過程，在此原料的物理性質(zhì)產(chǎn)生變化，原料在干燥過程中解析出附著水、化合水、焦油。氣化爐出口煤氣溫度約450～550 ℃，經(jīng)過φ1 000的平行管道送入旋風(fēng)分離器初步除塵，高效旋風(fēng)分離器除塵效率≥90%，初步除塵后的煤氣再進(jìn)入風(fēng)冷器冷卻，經(jīng)過風(fēng)冷器冷卻后，煤氣溫度大約降至200 ℃左右，再進(jìn)入脈沖布袋式除塵器進(jìn)一步除塵，使煤氣中的粉塵濃度進(jìn)一步降至≤50 mg/Nm3。經(jīng)過兩次除塵和風(fēng)冷后，煤氣再進(jìn)入間冷器用冷卻水進(jìn)一步冷卻，間冷器冷卻水來自造氣循環(huán)水系統(tǒng)，用量約90 m3/h，冷卻后的煤氣溫度≤45 ℃，水冷后的煤氣進(jìn)入電捕焦油器脫除煤氣中的焦油和少量粉塵，煤氣出電捕焦油器壓力-5 kPa進(jìn)入煤氣增壓機(jī)，增壓至12 kPa后送入煤氣總管。工藝流程見圖1。

圖1 氣化工藝流程示意

3.5 關(guān)鍵設(shè)備氣化爐參數(shù)

固定床低壓連續(xù)氣化爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行指標(biāo)見表4。

表4 蘭炭固定床連續(xù)氣化爐主要參數(shù)和運(yùn)行指標(biāo)

4 生產(chǎn)運(yùn)行工況

4.1 液位

各汽包液位運(yùn)行控制在1/2～2/3處，軟化水池保持較高水位，電磁閥站保持2/3油位。火層：200～300 mm，邊灰層：400～800 mm，中灰層：50～400 mm，煤氣爐空程：1 600～1 800 mm。

4.2 壓力

汽包壓力為0.1～0.2 MPa，煤氣出口壓力<5 kPa，加壓后煤氣總管壓力≤12 000 Pa，電磁閥站保持使用壓力，風(fēng)壓可根據(jù)需要調(diào)整。

4.3 溫度

氣化爐出口溫度為350～550 ℃，入袋式除塵溫度為150～200 ℃，飽和溫度為50～65 ℃，爐體巡檢溫度為450～550 ℃，出系統(tǒng)煤氣溫度<40 ℃。

4.4 煤氣成分

表5 煤氣成分

4.5 除灰

根據(jù)燃料灰分含量及煤氣爐負(fù)荷大小決定爐條機(jī)的快慢，灰渣殘?zhí)苛俊?%，氣化爐每2小時(shí)卸灰1次，旋風(fēng)除塵器、風(fēng)冷器、袋式除塵器每4小時(shí)排灰1次，夾套每班排灰1次。

4.6 主要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

4.6.1 旋風(fēng)除塵器

煤氣通過旋風(fēng)除塵器時(shí)，在重力作用下，90%以上大粒徑粉塵下落，從排灰口排出，減輕后續(xù)設(shè)備的負(fù)荷，能讓煤氣達(dá)到其技術(shù)指標(biāo)。煤氣處理量約為15 000 m3/h。旋風(fēng)除塵器運(yùn)行參數(shù)見表6。

表6 旋風(fēng)除塵器運(yùn)行參數(shù)

4.6.2 風(fēng)冷器

風(fēng)冷器主要是對(duì)下段煤氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，從而減輕間接冷卻器工作負(fù)擔(dān)。煤氣處理量約為12 000 m3/h。風(fēng)冷器運(yùn)行參數(shù)見表7。

表7 風(fēng)冷器運(yùn)行參數(shù)

4.6.3 布袋除塵器

布袋除塵器主要參數(shù)見表8。

表8 布袋除塵器主要參數(shù)

4.6.4 間接冷卻器

間接冷卻器對(duì)煤氣進(jìn)一步冷卻降溫，通過循環(huán)水帶走煤氣的熱量，頂部噴淋水與煤氣充分接觸，進(jìn)行降溫與洗滌，除去煤氣中的雜質(zhì)，提高煤氣質(zhì)量，使煤氣最終溫度為40 ℃左右，間接冷卻器主要參數(shù)見表9。

表9 間接冷卻器主要參數(shù)

4.6.5 電捕焦油器

電捕焦油器主要除去上段煤氣中的重質(zhì)焦油。在沉淀極和電暈極之間建立起45 V～60 kV的電場(chǎng)，在兩極之間產(chǎn)生電暈放電。當(dāng)含塵或焦油霧滴的氣體通過該空間時(shí)，粉塵和焦油霧滴被極化帶電，向沉淀極移動(dòng)后貼在沉淀極管壁上，因自重而沉到電捕焦油器底部，設(shè)備外殼直徑φ3 500 mm，設(shè)備總高9 600 mm，除油效率≥95%。C-97型電捕焦油器主要技術(shù)指標(biāo)見表10。

表10 C-97型電捕焦油器主要參數(shù)

5 蘭炭固定床連續(xù)氣化性能分析

5.1 氣化工藝性能指標(biāo)評(píng)價(jià)

正確評(píng)價(jià)、選用蘭炭固定床連續(xù)氣化工藝是一個(gè)非常重要的手段，由蘭炭煤質(zhì)數(shù)據(jù)中的含碳量、熱值、水分、灰分、揮發(fā)分以及煤的灰熔點(diǎn)、黏結(jié)性、成漿性、可磨性、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、含硫、堿金屬等構(gòu)成。煤耗能效計(jì)算分析是根據(jù)物料平衡、熱量平衡等基本原理進(jìn)行的定量分析。

氣化性能指標(biāo)分析內(nèi)容較多，根據(jù)氣化工藝復(fù)雜程度選取，主要包括碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率、熱煤氣效率、熱效率、比煤耗、比氧耗、蒸汽耗、氧煤比、汽氣比、蒸汽分解率、氣化強(qiáng)度、單爐日投煤量、單爐產(chǎn)能、能耗等，氣化性能指標(biāo)一般分析見表11。

表11 氣化性能指標(biāo)一般分析

5.2 氣化工藝性能計(jì)算

氣化工藝性能主要依據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算。①能源轉(zhuǎn)化效率(%)=能源產(chǎn)出總量(主產(chǎn)品+副產(chǎn)品+電)/能源投入總量(原料煤+燃料煤+外購電)； ②單位產(chǎn)品能耗=(能源投入總量-副產(chǎn)能源總量)/主產(chǎn)品產(chǎn)量；③單位產(chǎn)品水耗=消耗新鮮水總量/主產(chǎn)品產(chǎn)量；④有關(guān)計(jì)算說明。電能折標(biāo)按等價(jià)值換算，煤和天然氣等能源折標(biāo)煤時(shí)熱值按平均低位發(fā)熱量計(jì)。其他耗能工質(zhì)折標(biāo)煤系數(shù)參考GB/T2589—2008《綜合能耗計(jì)算通則》。通過氣化性能及綜合能效分析，以確定煤氣化工藝選擇。

5.2.1 碳轉(zhuǎn)化率

用進(jìn)入合成氣的碳元素量與原料煤中碳元素總量的百分?jǐn)?shù)來表示的，碳轉(zhuǎn)化率反映氣化過程煤中碳轉(zhuǎn)化的完全程度。在煤氣化過程要求得到有效氣——?dú)浜鸵谎趸迹艮D(zhuǎn)化為二氧化碳則有害。不同煤氣化方法得到的氣體氫和一氧化碳含量有較大的差異。碳轉(zhuǎn)化率用下式表示：

Yc=(1-出爐碳/入爐碳) ×100%

碳轉(zhuǎn)化率與熱煤氣效率相關(guān)度大，因?yàn)槿紵a(chǎn)生熱量的碳也計(jì)入了轉(zhuǎn)化碳的范疇。幾種爐型的碳轉(zhuǎn)化率指標(biāo)如下：固定床間歇?dú)饣嫁D(zhuǎn)化率約85%，魯奇爐氣化碳轉(zhuǎn)化率約90%。

蘭炭帶入碳量：2 797×0.75=2 097.75 kg/h

煤氣帶出碳量：12 000×(0.254 7+0.005 7+0.037 3)×12/22.4=1 913.8 kg/h

碳轉(zhuǎn)化率：100×(1 913.8/2 097.75)=91%

蘭碳固定床連續(xù)氣化碳轉(zhuǎn)化率約91%。

5.2.2 冷煤氣效率

冷煤氣效率定義為生成煤氣的化學(xué)能與氣化用煤的化學(xué)能之比，該指標(biāo)無量綱。冷煤氣效率關(guān)注氣化部分的能量轉(zhuǎn)移，對(duì)氣化而言，冷煤氣效率更加重要，系統(tǒng)能量100%轉(zhuǎn)移進(jìn)入煤氣部分，意味著能量損失減少。即使能量能夠全部回收利用，如果冷煤氣效率低，也意味著過程中更多的是燃燒而不是氣化，氣化爐變成了鍋爐。冷煤氣效率用下式表示：

η冷=(煤氣產(chǎn)率×煤氣熱值)/煤的熱值× 100%

式中，煤氣產(chǎn)率為每千克煤氣的體積產(chǎn)量。

Lurgi碎煤加壓氣化70%～80%。蘭炭固定床連續(xù)氣化冷煤氣效率=(12 000/2 797)×(4 860/26 680)=78%

5.2.3 熱煤氣效率

熱煤氣效率是指氣化生成的煤氣的化學(xué)能與氣化爐和熱煤氣顯熱利用系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽之焓值增量二者之和，與氣化用煤的化學(xué)能之比。“蒸汽之焓值增量”是指顯熱利用系統(tǒng)中產(chǎn)生蒸汽的焓值與其給水的焓值之差。熱煤氣效率增加了系統(tǒng)能量利用，能夠真實(shí)地反映氣化的能量轉(zhuǎn)移。熱煤氣效率用下式表示：η熱=(煤氣化學(xué)能+蒸汽焓值增量)/煤的化學(xué)能× 100%。

顯然，用熱煤氣效率來表示煤炭轉(zhuǎn)化過程中能量的變化比用冷煤氣效率表示更合理。幾種爐型的熱煤氣效率指標(biāo)如下：固定床間歇?dú)饣夹g(shù)熱煤氣效率約80%，魯奇爐氣化技術(shù)熱煤氣效率為85%～90%。

蘭炭固定床連續(xù)氣化熱煤氣效率=(12 000/2 797)×4 860+2 709/26 680=88%

5.2.4 蒸汽分解率

分解掉的水蒸氣與入爐水蒸氣總量之比，無量綱。水蒸氣分解率高，所得到的粗合成氣質(zhì)量好，水蒸氣含量低；反之，所得到的粗合成氣質(zhì)量低，水蒸氣含量高。氣化中的水蒸氣分解率通常指固定床氣化工藝。固定床間歇?dú)饣に囌羝纸饴蕿?0%～60%；魯奇爐氣化工藝為40%。蘭炭固定床連續(xù)氣化蒸汽分解率=1 420/3 000×100%=47.33%

5.2.5 比煤耗

生產(chǎn)1 000 Nm3有效合成氣所消耗的原料煤質(zhì)量。采用kg/kNm3的單位，反映氣化系統(tǒng)原料煤耗。幾種爐型的比煤耗指標(biāo)如下：固定床間歇式氣化比煤耗為550～590 kg/kNm3；魯奇氣化比煤耗為700～800 kg/kNm3。

蘭炭固定床連續(xù)氣化比煤耗=(2 797/12 000)×1 000=233 kg/kNm3

5.2.6 蒸汽耗

消耗1 kg原料煤所消耗的水蒸氣量。采用kg/kg原料煤的單位，反映氣化系統(tǒng)的水蒸氣消耗。幾種爐型的蒸汽耗指標(biāo)如下：固定床間歇?dú)饣羝臑?.26～0.4 kg/kg原料煤；魯奇爐氣化蒸汽耗為1～1.1 kg/kg原料煤。

進(jìn)入氣化爐夾套汽包的軟水量：

216/72=3 t/h

氣化蒸汽耗量計(jì)算：

3×(1-0.01)-1.55=1.42 t/h

蘭炭固定床連續(xù)氣化比汽耗計(jì)算：

1.42×1 000/(12 000/1 000)=118 kg/kNm3

蘭炭固定床連續(xù)氣化蒸汽耗 =118/233

=0.506 kg/kg

5.2.7 汽氣比和比氣耗

氣化所消耗的水蒸氣量與空氣量之比，無量綱，水蒸氣與空氣作為氣化過程的兩種氧化劑，其組成的變化直接影響著粗合成氣的氣體組成。汽氣比高，CO量減少，H2量增加，CO/H2下降；汽氣比低，CO量增加，H2量降低，CO/H2提高。魯奇氣化技術(shù)，汽氣比為1.8～4.23。根據(jù)空氣風(fēng)機(jī)出口的流量指示，空氣平均風(fēng)量為8 990 Nm3/h。

蘭炭固定床連續(xù)氣化汽氣比=(3 000/18)×22.4/8 990=0.42

蘭炭固定床連續(xù)氣化比氣耗=8 990×1 000/12 000=749.2 Nm3/kNm3

5.2.8 氣化效率計(jì)算

煤氣的低熱值計(jì)算。

(0.254 7×3 016.43+0.125 8×2 577.58+0.005 7×8 559.34)×4.186 8=4 478.53 kJ/Nm3

氣化效率計(jì)算：

=72%

5.2.9 氣化強(qiáng)度

氣化強(qiáng)度表示單位時(shí)間、單位氣化爐截面積上消耗的料煤質(zhì)量或產(chǎn)生的煤氣量。采用的單位有：以消耗原料煤量計(jì)為kg/(m2·h-1)；或產(chǎn)生的煤氣量計(jì)為Nm3/(m2·h-1)；或生產(chǎn)煤氣的熱值表示為MJ/(m2·h-1)。氣化強(qiáng)度越大，氣化爐生產(chǎn)能力越大。單爐平均產(chǎn)氣量為12000 Nm3·h-1。

氣化強(qiáng)度=12 000/(0.785×3.6×3.6)=1 180 Nm3/h·m2

5.2.10 單爐日投煤量

單爐日投煤量表示單位時(shí)間內(nèi)氣化爐消耗最大量的原料煤質(zhì)量。采用的單位有：消耗的原煤量計(jì)為t/d；或消耗原料煤的熱值計(jì)為MW。單爐日投煤量越大，氣化能力越大，該指標(biāo)未考慮氣化爐截面積因素。取連續(xù)生產(chǎn)30 d平均數(shù)為2.797 t/h。

單爐日投煤量=2.797×24=67 t/d

5.2.11 單爐產(chǎn)能

單爐產(chǎn)能表示單位時(shí)間內(nèi)氣化爐所產(chǎn)生的干合成氣量，直觀地反映了氣化爐合成氣產(chǎn)出能力。取連續(xù)生產(chǎn)30 d，平均數(shù)12 000 Nm3/h。

6 結(jié)語

綜上所述，以蘭炭作為原料、空氣和副產(chǎn)水蒸氣作為氣化劑，采用低壓固定床連續(xù)氣化工藝進(jìn)行氣化反應(yīng)生產(chǎn)煤氣，比傳統(tǒng)的固定床間接氣化工藝在氣化效率、煤炭轉(zhuǎn)化率方面有了很大提升。采用爐煤鎖、灰鎖進(jìn)行自動(dòng)上煤與除渣，干法除塵降溫用脈沖布袋除塵與間接煤氣冷卻，使得整個(gè)煤氣沒有與水接觸，具有較好的環(huán)保節(jié)能效果和一定的創(chuàng)新點(diǎn)。綜合分析后該煤氣可以作為陶瓷用燃料氣，以解決蘭炭在陶瓷、玻璃、冶金、煅燒以及化工領(lǐng)域內(nèi)的燃料綜合利用問題。

[1]田守國.新型常壓固定床氣化已發(fā)展成為多領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)用技術(shù)[J].中氮肥，2016(05)：1-6.

[2]田守國.常壓固定床純氧連續(xù)氣化的優(yōu)勢(shì)和節(jié)能原理[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2013(06):1-5，9.

修改稿日期：2017-07-01

ApplicationandPracticeofContinuousPreparationofCleanFuelGasthoughCoalGasificationinSemi-CokeFixedBed

Wang Shou-jian

(ChinaNationalChemicalEngineeringCo.，Ltd.，Beijing100007，China)

Clean fuel gas is produced by taking the rich semi-coke as raw materials and selecting appropriate process for coal gasification and gasification furnace. This fuel gas with some innovations can，to a certain degree，save energy and protect environment. Semi-coke can be utilized comprehensively as fuel gas in chemical industries such as ceramics，glass，metallurgy，calcination，etc..

semi coke；fixed bed；gasification；fuel gas；comprehensive utilization

10.3969/j.issn.1004-8901.2017.05.002

TQ342.742

A

1004-8901(2017)05-0005-06

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.05.002

汪壽建(1956年—)，男，江蘇無錫人，教授級(jí)高級(jí)工程師，長期從事化工、煤化工工程設(shè)計(jì)、開發(fā)及技術(shù)管理工作。