煤气发生炉气化过程能量分析与节能降耗的措施

摘 要：当前常压固定床两段式煤气化技术应用广泛，文章通过分析常压固定床两段式煤气化炉气化过程的能量损失分布，探讨常压固定层煤气发生炉节能降耗的措施。

关键词：煤气发生炉；固定床；气化过程；节能降耗

引言

氧化铝生产能耗是影响氧化铝生产成本的直接因素，能耗高即氧化铝的生产成本相应增加。在氧化铝生产中气体悬浮焙烧炉以及熔盐炉，其燃料通常采用常压固定床两段式发生炉煤气，煤耗约占氧化铝生产成本的20%。所以，降低常压固定层煤气发生炉能耗对降低氧化铝生产成本具有重要意义。文章以型号D3.2BZ-Q型两段式混合煤气发生炉为例分析计算气化过程的能量损失，探讨常压固定层两段式煤气发生炉节能降耗的措施。

1 常压固定层两段式煤气发生炉气化过程及参数

原料煤从上面逐渐加入向下移动，气化剂（空气和水蒸气的混合气体）由下面通入，向上移动，它们之间在炉内逆向流动进行热量交换和化学反应。

2 气化过程能量分析

2.1 输入的热量

气化过程输入的热量包含煤的潜热、煤的显热、蒸汽带入的热量和空气带入的显热四部分。

2.2 输出的热量

气化过程输出的热量包含以下方面：辐射及对流的热损失、水套吸收的热量、灰渣显热损失、灰渣中未气化燃料的发热值损失、煤焦油所带出的热量、煤气和煤气产品中水蒸汽热含量的热量。

根据能量守恒定律，输入的热量与输出的热量二者存在平衡关系，Q输入=Q输出。要实现常压固定层两段式煤气发生炉的节能降耗可以通过高效利用输入的热量，充分回收输出的热量两方面着手。

3 节能降耗的措施

3.1 提高发生炉生产效率，实现低能耗高产气

3.1.1 严格控制入炉煤的质量。固定床两段式煤气炉要严格控制入炉煤的质量，特别要对几个主要参数严格控制，如入炉煤粒度、含矸度、挥发分、固定碳含量、结渣性能、灰熔点、热稳定性、热值等，入炉煤的质量会严重影响发生炉的正常运行，或导致气化效率降低，煤气质量下降。

3.1.2 适当调节最佳饱和温度。发生炉正常运行过程中，饱和温度高低就是汽化剂中水蒸汽含量的高低。饱和温度的合理运用，能有效地控制发生炉的炉温，保证炉内各种化学反应的正常运行，也是煤气有效成分的主要来源。所以在运行中，我们利用饱和温度自动调节，既方便又不滞后，从而达到发生炉持续稳定地运行的目的。

3.1.3 除灰量的控制。除灰量的控制有助于建立良好的渣层，煤气炉的成渣性好坏，是其运行状态优劣的直接表现。渣块的大小，会直接影响气化剂在氧化层中进行氧化反应的均匀性，温度能否达到蒸汽分解所需温度，以及氧化层在气化层中所处的厚薄是否合适等。通过渣块中的残碳，可以判断煤炭在气化过程中利用率的高低。残碳低，说明炭的利用率高，煤耗低，反之则碳的利用率低，煤耗高。所以，建立良好的渣层对于降低煤耗起着非常重要的作用。除灰量要根据煤气炉的产气量及煤中灰分、矸石含量来确定，比较直观的就是通过每小时对发生炉进行探钎，测量边灰、内灰的厚度来确定除灰速度和除灰时间。对于固定床两段炉将灰渣层控制在300～500mm比较合适。

3.1.4 炉子负荷的控制，每一台发生炉都有它的最经济运行状态。D3.2BZ-Q型两段炉而言，产量在6000m3/h～7000m3/h之间最为经济合理。但平稳的用气很难保证，生产时只有将炉子产气量与用户的实际用气情况相吻合，根据用气量及时调整各项参数，杜绝不必要的放散，就可实现提高煤的利用率，达到降耗的目的。

3.2 余热回收

煤气发生炉内具有较高的温度，所产生的煤气出口温度高达500～600℃，为回收出口煤气的余热，降低煤气发生炉出口的煤气温度，节约能源，可在煤气发生炉煤气出口设置热交换器，通过高温煤气来加热给水，生产低压水蒸汽。因具有结构简单，造价低，选材范，处理能力大等优点，热交换器多采用管壳式热交换器。

4 结束语

4.1 实现常压固定床两段式煤气发生炉节能降耗应先保证煤炭质量，加强运行控制，提高生产效率，减少能源浪费。同时改进流程、改造设备，加大热能回收利用。

4.2 理论与实践相结合，通过加强常压固定床两段式煤气化技术的理论研究，指导操作，可大大降耗降低煤气生产成本，取得较好的经济效益、社会效益。

参考文献

[1]陈强，仇性启，孙亮.煤气发生炉气化过程能量分析计算[J].工业加热，2008，37（3）：33～35.

[2]郭海东.浅析两段式煤气发生炉的运行控制[J].科技情报开发与经济，2010，20（33）：207～209.

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