块煤焦固定层间歇气化造气炉炉况优化调控

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1、块煤焦固定层间歇气化造气炉炉况优化调控作者/来源：原平化学工业集团有限公司发展规划部日期：2006-8-29摘要：本文通过对吹风效率、炉上温度、气化效率、气化层温度跟一次风流量关系的分析，提出了炉况优化的调控步骤、确认指标、督察指标，最后提出了回收余热的要求。关键词：吹风效率、气化效率、炭温度、吹风氧化层、吹风过度层、调控指标企业生产追求的目的是产气最多、消耗最少。产气最多的情况，只发生在造气炉制气时炉后压力最大的时候；消耗最少的情况，主要发生在吹风时的烟气带出热较少，制气时未分解蒸汽量最少，下出的灰渣中残碳最少的

2、时候。影响产气能力与消耗水平最关键的因素是原料、装置和操作。在原料、装置已定的情况下，最关键因素就只有操作这一项。操作工作可通过对造气炉的炉况优化调控，达到产气量最多、消耗最少。考虑到灰渣残碳的调控跟炉箅结构及炉条转速的调节关系非常密切，而目前在用炉箅的品种又比较多，此项调控拟在专门的文章中阐述。本文只讨论一次风量和上下吹蒸汽量的调控。1．0炉上温度低，表示吹风效率高，炉内蓄热量大炉上温度低，炉内热损失就少，必然炉内蓄热量多，这是很浅显的道理。实践证实，小氮造气吨氨消耗炭低跟他们炉上温度普遍控制在350℃左右不无关

3、系。1．1炉上温度由一次风量决定，由炭层高低调控，气化火层的位置在一定条件下由炉条转速调控炉上温度通常以上气道温度来衡量。气化火层是炉条温度的主要来源，气化火层的位置通常恒定在炉箅附近，在炉箅腔温度接300℃（≤300℃）处，故火层位置是可以由炉条转速的调节，通过增减灰渣层厚度来控制的。炉上温度值是炉内吹风烟气从气化火层出来再穿出炭层后的热量的度量。炉内吹风烟气产自炉内灰层上面100—120mm厚（视原料品种，尤其是粒度不同而异）的吹风氧化层的高温炭中。氧化层内一次风转化成吹风烟气，它的温度比固相高得多。通常固相温

4、度在1300℃，而烟气温度达1800℃。吹风氧化层气相的高温吹风烟气上行穿过炉内炭层时，将热量的大部分通过对流接触传热给了炭层，使炉内1.5—2.0m高的炭升温。因此，上气道温度，在炭层高度不变情况下，本质上是由吹风烟气携热量决定的，即是由吹风一次风量决定的。而在一次风量和火层位置不变的情况下，则可通过炭层高低来调控，但最高炭层不可能到上气道口，故上气道温度控制也是有限度的，且要求炭层高度保持恒定。1．2降低吹风流量，降低炉上温度提高吹风效率，提高气化火层的炭蓄热量低炉上温度操作的目的是使吹风烟气跑出炉时携带的总热

5、量减少，即使总烟气量减少些。在吹风时间不变的情况下，使烟气流量减少，即让烟气流速减慢。因为吹风烟气的热量来自于炭氧燃烧反应。反应是在炭表面进行的。反应热量被固相储存在炭内，但反应生成的气相脱离炭表面时又要把反应生成热携带走。由于空气中的N2是惰性气，它的体积是CO2烟气体积的4倍，自己不发生放热反应，却要以近3倍的能力携出氧炭燃烧热，600℃时平均比热C（N2）=0.3201KCal/(Nm³.℃)，C(CO2)=0.4875KCal/(Nm³.℃)。这也是纯氧气化吹风效率高的原因。吹风效率指的是吹风阶段积蓄于燃料

6、层中的热量占吹风阶段所消耗燃料的热量的比值。吹风烟气带出炉面的热量愈少，表示吹风蓄于炉内炭层中的热量愈多，所以吹风效率愈高。因此，吹风效率提高的根本手段，应是使烟气带出热减少，即烟气量减少，也就是适当控制较低的一次风流量。实验证实，一次风的空炉气速通常应在0.7-1.0m/s，以0.75-0.95m/s（视原料不同而异）为佳。原平化肥厂除1#、11#、12#、13#这4台炉膛内径为Ø3.0m，炉膛截面积F=7.07m2外，其它炉的炉膛内径都为Ø3.2m，它们的炉膛截面积F=8.04m2。各炉的一次风量，可在上述数据

7、计算后，依各自原料品种不同调整。一次风量不往下降，炉上气道温度永远也降不下来。2．0制气效率是基于一定吹风效率的基础上的，制气炉后压力愈高，制气效率愈高2．1制气效率和吹风效率不是成正比的，制气效率较高时，吹风效率不高从水煤气制造过程的热工特性曲线（见《无机工艺学》上册）可以看出，制气效率只在气化层温度900℃以上时较高，且当气化层温度达到1000--1200℃时，制气效率停留在高位，跟温度变化关系较小。因此，造气操作所追求的高制气效率范围，自然是将气化层温度控制在1000--1200℃，但这时的吹风效率并不高。由

8、《无机工艺学》上的热工特性曲线知：气化层炭温度1000℃时，吹风效率为32%；气化层炭温度1200℃时，吹风效率为18%。这就是说，吹风燃烧发热量的1/3是蓄于炭层内的气化有效热，而吹风燃烧发热量的2/3则是吹风热损失和制气热损失，这是无可奈何的。我们既然要多产气，就只能想办法控制吹风效率在32%范围内。吹风损失的热效率，可进行吹风气余热回收，制气损失的热效