固定床间歇式制气过程热量回收.docVIP

固定床间歇制气过程的热量回收 关键词：热量回收的途径 效益 成本 炉内热交换 固定床间歇式制取半水煤气过程中，如要增产、降耗，首先应侧重于有效热能的转换率；其次对伴生的废热、废气、废渣、废低能热水也要设法回收利用。废热的回收效率和成本，对节能降耗有重大影响。 过去人们多侧重于排出造气炉后的气体显热回收，可燃气体的化学潜热回收，机械未燃物的再燃烧利用，用以产生蒸汽和过热蒸汽，实现造气过程中的蒸汽自给，这在近10年内许多厂已经实现了。 1造气炉外部的热量回收 1.1煤气显热回收 开始设计中仅有上行煤气在废锅中进行显热回收，下行煤气热量较低，予以放弃。后来发展成上下行煤气显热都回收。现在发展成多炉共用一个集中显热回收锅炉，效率提高很多。 1.2吹风气潜热回收 近10年来小化肥使用多炉共用吹风气燃烧炉技术已比较成熟，能把吹风气中显热、潜热释放出来，产生高质量的过热蒸汽，能达到350℃左右。 砍风气燃烧锅炉运行有自身的缺陷，由于吹风气热值很低，不能维持自燃，需用附助燃料助燃．使其炉膛温度维持在700℃以上，才可安全的自燃。一般助燃燃料为合成弛放气。如果弛放气气源不足，就要用气柜中的水煤气助燃，使成本增加，或放弃几台炉子的吹风气，以维持炉温．但造成损失。 其实就补充热源而论，再设计一个烟煤燃烧炉或小型沸腾床燃烧炉，来保证燃烧室维持正常温度，是简单可行的办法。能用低价的能源可获得同样的目的，并可充分发挥吹风气燃烧炉的潜力，保证锅炉满负荷运行。现没有这样的产品是由于设计人员过于“正统”和弛放气作为废气，气源充足。 1.3废渣的热能回收 造气生成的废渣有多种，详见表1 表1造气生成的废渣/% 项 目 炉 渣 吹出物 块煤筛出物 煤矸石 含碳量 约2 0 70 80 40 占原料煤总量 3 3 10 5 占原料煤总量20%的能源废弃是一大损失，近年来发展的沸腾床和循环流化床锅炉，已使这部分能源得到了利用，节省了动力煤的消耗，使吨氮成本降了一个台阶。 1.4废水所携带的低位能基本上未回收 以上所述都是造气炉外部的热能回收，大都是采取间接管壁换热形式，以消耗大量钢材为代价的，动不动就是锅炉，产品是低压低热蒸汽。由于是管壁间接换热，回收热能焓值较低，温差小，所以效率不高，成本不低；又由于固定投资不是小数，常使一些资金困难的化肥厂望而止步，维持能源的高消耗。 2造气炉内部的热量回收 对应造气炉外部的热量同收，还有一个内部热量回收过程。间歇制气法能占有一席之地的原因之一就是其内部热量回收大于连续法，排出炉外的显然损失较低，一般小于300℃，而鲁奇炉在600℃以上，德士古水煤浆炉在1400℃。 气化层温度在1200℃左右，排出气温度仅300℃左右，温差900℃；外部热能回收使300℃降到150℃，温差150℃。两者相比，900/1 5 0 = 6 。可见内部热回收是主要的过程，要着重讨论。 内部热交换的热源是氧化层燃烧的生成热，载体是块煤，热传递主要型式为对流、传导，介质是上下行煤气，通过它与不同温度的块煤之间进行热交换；冷源是初装原料块煤、吹风冷空气、低温蒸汽。这种热交换是直接接触式，表面积大，换热面积大，交换效率高，是工艺换热，无设备投资，成本很低。如果把造气炉内的各层与锅炉作对照，那造气炉中的氧化层、干馏层、干燥层则对应的是燃烧层、蒸汽过热器、对流管的蒸发器，锅炉产生的是低温高压蒸汽，而造气产生的是低压高温过热蒸汽，温度达1000℃以上。这正是造气炉内特定的环境需求，所达到的高温蒸汽状态是锅炉望尘莫及的。 在三个冷源中，空气和冷煤热焓变化不大，所以内部热量回收的重点是调节蒸汽的温度和用量。蒸汽在制气过程中有多重性格，应分别予以认识： 1）热源。它本身带有热焓，温度越高，从外部带入炉内的热量就越多。目前，一般仅能提供300℃以下的蒸汽。 2）冷源。300℃的过热蒸汽已经很高了，但与反应条件1000℃以上，还相差甚远，它必须要在炉内吸热，达到与气化层同温。所以要吸收大量的热，相对高温蓄热层它是冷源。对于间歇法制气。这个冷源是维持热量整体平衡所必须的。 3）反应原料。它在优先吸收了大量高位高能热后，分解成CO+H2，吸收反应热在制气过程热交换中是最主要的，是目的，是最大的冷源项目，约占总量的60%以上，其它的热交换都是为本项服务，没存此项，其它则成了无效做功。 3造气炉内热交换的途径 对于蒸汽的三重性格，不同的目的就会有不同的侧重、不同的操作方法和不同的结果。 3.1目的在于高产 尽量提高单炉的生产效率，侧重其热源性格。 1 )尽量提高外供蒸汽的温度，使炉内多获得热源。 2 )在管道、阀门、炉篦能允许的温度下，尽量提高上下行温度，使入炉蒸汽在低温段多吸收热量，节省向高温段吸取的热量，