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第十七届全国造气技术年会论文集 间歇式固定床煤气发生炉制气新工艺 杨富国 (湖南省博能煤气化技术研究所413000) 间歇式固定床煤气发生煤因其设备简单、工艺成熟、投资少而被广泛使用。目前我国的 中、小氮肥厂绝大多数使用的煤气炉就是这种炉型。 间歇式固定床煤气发生炉的制气工艺一般都比较固定，一个制气循环通常分为吹风、上 行制气、F行制气、二次上吹、吹净等步序。时间和蒸汽用量的分配各厂虽不尽相同，但也 大同小异。单炉发气量的好坏、消耗的高低从某种程度上讲主要取决于原料质量的好坏，设 备是否配套以及管理和操作水平上的差别，而制气工艺对此的影响虽有不同，但差别却没有 我们想象的那么大。 这种情况的出现主要是由间歇式固定床煤气发生炉的工艺引起的。虽然各厂的工艺管理 人员对间歇式崮定床气化反应的理解不同，在循环时问、时间百分比以及蒸汽分配上的控制 会有所不同，但是受间歇式固定床煤气发生炉工艺的限制，都无法解决气化反应温度波动过 大、气化层位移距离过大、气化强度衰减速度过快等问题。 在间歇式固定床煤气发生炉传统制气工艺中，我们较多地注重于“上行短而强，下行弱 而长”，上行制气时，蒸汽用量会大一些，时间相对就会短一些：下行制气时，蒸汽用量会 小一些，时间相对就会长一些。这种制定工艺指标的原则是我们在长期生产实践中摸索出来 的，是符合生产需要的，虽然该原则让我们在间歇式固定床煤气发生炉上的气化技术有了很 大的提高，但前面所述的问题仍然存在，这些问题表现的结果是上、下行气化强度、蒸汽分 解率、气体成份相关较大。 因此，制定传统工艺指标的原则有必要进一步完善．增加一些调节手段和控制方法以及 对气化理论进一步创新是完全有必要的，只有这样，间歇式固定床煤气发生炉的气化技术才 能打破现有瓶颈而得到进一步的发展。 那么，有没有一种方法既能使上行制气时间更短、蒸汽用量更小，又能维持上、下行热 量平衡呢? 我们知道，在传统制气工艺中，为了提高单炉发气量，防止炉温下降速度过快而采用了 上行加氮技术，有些厂甚至还有下行加氮。上加氮技术的运用确实在一定程度上对提高单炉 发气量，防止炉温下降过快方面起到了积极的作用，但还远远不够。下行加氮由于加氮空气 没有分布器，加上炉内炭层温度分层等原因，很容易引起炉面温度过高而造成炉况波动。因 此。从某种角度上看下行加氮技术还不是很成熟的，尤其对型煤制气来说表现得更加突出。 为此，经过多年的理论和实践探索，我所提出了二次加氮技术。所谓二次加氮技术就是 在二次时加入适量的氮空气。达到提高发气量，稳定炉温。提高气质的目的。 我们通常说气化层的温度变化是一条正弦函数图像。其实说到气化层的温度变化时，一 定要与它的位移变化联系起来。这样才能比较准确地将气化层的变化趋势描述出来。 如果我们把气化层看成是一个热量质点，把吹风结束时设为A点，上行制气结束时设 为B点，下行制气结束时设为C点，二次上吹开始时设为D点，吹净结束时设为E点，按 照吹风、上行制气、下行制气、二次上吹、吹净的步序来建立气化层温度T(℃)、气化层 位移1-1(ram)、时间t(s)三者之间的关系图的话(如图1)。 第十七届全国造气技术年会论文集 ℃) ＼ ⅢI／lliu， ／ A C TA ／／TA2 髟H《 乙 △∥、 一’HA 图1 我们不难发现气化层的温度、时间图像是一条余弦函数图像，气化层的位移，时间图像 才是一条正弦函数图像。 ． 在温度、时间图像上，我们很容易找到A点和E点，但很难准确找到B点、C点、D 点；在位移、时间图像上，很容易找到A点、B点、C点、D点，但难以准确找到E点： 两条图像上都无法准确找N-次上吹结束时的那一点：两条图像上都能够准确地找到A点， 说明吹风结束时的A点是两条图像的平衡点；找不到的二次上吹结束时的那一点就是制气 时还大有文章可做的地方，即是制气新工艺重点突破的地方。从图像上，我们不难发现A 点既是温度最高点，又是位移平衡点，B点是位移最高点，C、D两点是位移最低点，E是 温度最低点，A、E两点的温度差即为气化层温度的波动范围，B、C两点的位置差即为气 化层的位移距离，也是气化层的厚度。 如果我们在制气循环周期中引入二次加氮技术的话，若达到理想的加入效果，势必在时 间分配上会减少上行的制气时间。延长二次上吹的时间。这样的话，气化层的位移距离就会 减少，吹风量不变的前提下，则气化层的温度相对就会高一些，气化层的温度波动就会小一 些，气化强度就会大一些，气化反应进入下行制气时的温度也会高一些，从而达到削峰填谷 的目的，得到的气体质量也要好一些。实践证明，引入二次加氮技术后，这些目标都可实现。 从反应动力学原理我们可知：不同的反应温度，其反应推动力是不一样的，因此，同等 质量的蒸汽，在气化反应的不同阶段，由于气化层的温度不同，其对气化层的