对煤气发生炉富氧气化过程的安全分析

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1、煤气发生炉富氧制气安全分析一、富氧制气特点就煤气炉制气过程的安全而言，富氧空气制气工艺的以下两个特点，将是其与常规空气制气工艺存在差异的地方，也是其优势所在：1．富氧空气中的氧气含量增加，则其中所含的氮气含量必然减少，相应地，造气过程中氮气分压降低，氮气带出的热量也减少，都对造气炉内的化学反应有利。2．氧气含量增加后，煤气炉中煤层的火焰温度有所升高，有利于CO和H2的生成，使得煤气中的CO2含量降低、CO和H2的含量有所增加，煤气的质量提高。二、分析依据1．行业参考数据在煤气发生炉中，利用富氧空气制气，已非新兴技术。在《煤气设计手册》（1985年编写）中，就

2、曾以普通空气和富氧空气（氧气浓度为39%）为例，分别列出两种情况下煤气炉所产煤气的具体组成，详见下表1。表1《煤气设计手册》中煤气组份序号计算方法和依据组份COCO2O2H2CH4N2CmHnH2S合计1控制计算法(实测数据)常规空气制气煤气组成，V%27.006.000.2014.000.6052.0000.201002除N2外各组份比例，V%56.2512.500.4229.171.25/00.421003富氧空气制气煤气组成，V%38.907.340.1421.401.0031.1700.051004除N2外各组份比例，V%56.5210.660.20

3、31.091.45/00.071005综合计算法(实测+理论数据)综合计算煤气组成，V%25.604.65016.923.1249.100.510.101006除N2外各组份比例,V%50.299.140.0033.246.13/10.20100上表中一共引述了两类数据，分别说明如下：第一类数据，序号1～4行，表中注明为“控制计算法”数据，是指以实际测定的真实数据为依据进行计算所得出的结果。第二类数据，序号5～6行，表中注明为“综合计算法”数据，是指以一部分实际测定的真实数据和一部分理论数据为依据进行综合计算所得出的结果。5/5在控制计算法栏位中，序号1和3

4、中的数据，来源于手册中的原始数据，分别对应于常规空气和富氧空气制气过程所产煤气中各组份的含量。序号2和4中的数据，是从1和3行中的数据换算而来，是煤气中除去N2之外的其余各组份的含量。从上表中可以看出，按实测数据计算（除去N2外的各组分之比例）结果，在氧气浓度为39%的富氧空气环境下，煤气中CO2的相对含量略有下降、幅度近2%，而CO含量近乎不变，H2含量略增约2%。而按实测+理论数据计算结果，CO+H2的总含量也与实测计算结果相差不大，只是其中的H2含量较高，而H2来自蒸汽，应与蒸汽的分解率有关。2．企业实际生产数据业主提供的其工厂正在运行的4台煤气发生炉

5、的实测数据，见下表2。表2企业生产实测煤气组份序号计算依据组份COCO2O2H2CH4N2CmHnH2S合计7清远实测数据（业主提供）1#炉煤气组成，V%30.202.800.2011.003.6052.20　82#炉煤气组成，V%30.003.000.2011.603.4051.8010093#炉煤气组成，V%29.403.400.2011.303.6052.10100104#炉煤气组成，V%29.802.800.2011.003.4052.8010011各炉平均煤气组成，V%29.853.000.2011.233.5052.2310012除N2外各组份比

6、例,V%62.486.280.4223.507.33　100从中可见，CO+H2的总含量，也与表1中按实测数据的计算结果基本一致（均为41%）。所以，可以确证表1中的计算结果有效、可供参考。3．发生炉煤气中的氧气来源理论上，空气中所带的氧气应在发生炉中全部反应完毕。但在实测数据中，都会有微量氧气存在，应与炉体内的气流分布状况和反应停留时间有关。在富氧空气环境下，炉内的温度更高，将更有利于氧气的反应。因此，在加入富氧空气后，只要维持工厂以前的操作控制要求，避免炉内气体偏流结焦，则煤气中的氧气含量应该不会增加。三、爆炸危险分析煤气中所含的CO、H2和CH4均为可

7、燃危险物质，由于煤气为多种可燃组份混合而成的可燃危险物质，其爆炸极限难以准确计算，目前行业内比较认可的计算方法是使用理•查特里公式，分两步计算：5/51．首先，计算混合组份中的各可燃物质（剔除非可燃物质）的相对含量，以此为依据，按下式计算出仅由这些可燃物质（下称“混合可燃气体”）组成的混合物的爆炸极限：Lf=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）式中Lf——混合气体爆炸极限，%；L1、L2、L3——混合气体中各可燃组份的爆炸极限，%；V1、V2、V3——各可燃组分在混合气体中的体积分数，%。2．其次，在上述可燃气体部分的爆炸极限基础上，计算出整

8、个组份（下称“全组份”）的爆炸极限：Lm=Lf*（1