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时间:2018-09-24
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1、稳定和提高发生炉煤气热值的措施弓朝红(中国铝业山西分公司,山西河津043304)摘要:稳定和提高煤气热值能够提高焙烧炉氧化铝的产量和质量,本文从多方面探讨了稳定和提高煤气热值的措施,即稳定气化用煤、稳定饱和温度、采用满料层操作、掺入焦炉煤气,还重点阐述了发生炉富氧生产、炉出余热利用两项技术的可行性。关键词:煤气热值;饱和温度;满料层操作;富氧生产引言中国铝业山西分公司煤气分厂于1992年正式投产,现有TG-3MI型煤气发生炉22台,生产混合发生炉煤气,气化原料为阳泉和晋城无烟块煤,煤气热值为5.2~5.6MJ/Nm3,属低热值煤气,日供气量为120万m3,
2、主要是为氧化铝2#、3#焙烧炉提供工业燃气。炉出煤气经双竖管、洗涤塔和电除尘冷却除尘后,由排送机加压送至4公里外的氧化铝2#、3#焙烧炉。氧化铝焙烧炉是把AL(OH)3焙烧成产品氧化铝的设备,山西分公司2#、3#焙烧炉为引进丹麦技术设计制造的大型气体悬浮式焙烧炉,日产成品AL2O31300吨,设计使用煤气热值为5.2~5.6MJ/Nm3。氧化铝焙烧炉通过煤气燃烧放热,完成AL(OH)3脱去附着水和结晶水,并使氧化铝晶型发生变化,成为适合电解铝生产要求的氧化铝。在焙烧过程中影响产品氧化铝质量和产量的因素主要是焙烧温度,一般焙烧温度保持在1000~1150℃,
3、煤气热值的高低、稳定与否对焙烧炉的炉温影响很大,表现在:1、煤气热值过低时,燃烧温度降低,炉温下降,此时为保证产品质量,计算机控制系统可自动调节AL(OH)3下料量,造成焙烧炉产能下降,热值越低,下料量越小;2、当煤气热值波动时,焙烧炉温度也随之波动,在短时间内由于炉温下降控制系统来不及调节AL(OH)3下料量时,产品中势必存在一部分未“烧熟”的AL2O3,造成产品质量下降,并且煤气热值波动越大,产品质量越差。综上所述,为了提高氧化铝的产量和质量,就必须尽可能的在保证热值稳定的情况下,同时提高煤气热值。1稳定煤气热值的措施1.1发生炉煤气的气化理论分析在理
4、想气化条件下,碳全部转化成CO,且C和O2生成CO2的反应所放出的热量全部用于水蒸气的分解反应,气化系统为绝热。碳的化学热将无损失的全部转入煤气中,气化效率为100%,理想气化指标见表一。发生炉煤气的理想气化指标表一煤气低热值,MJ/m3煤气体积百分比,%1Kg纯碳气化消耗与煤气产率COH2N2空气消耗,/m3蒸汽消耗,/Kg煤气产率,/m37.5041.6020.8037.62.150.754.48作为气源厂,稳定和提高煤气热值之中,首先是产气炉煤气热值的稳定,稳定是前提,提高是锦上添花。混合发生炉煤气的生产过程是一个自热式的气化过程,它是以空气中掺入一
5、定量的水蒸气作为气化剂,煤在炉子里自下而上分为灰层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层,总成料层,气化所需热量来自氧化层内煤的剧烈燃烧放热,(见式①)C+O2=CO2+Q1①CO2+C=2CO-Q2②H2O+C=H2+CO-Q3③C+H2O(g)=H2+CO-Q4④因此整个料层中氧化层温度最高,要提高煤气热值,就必须尽可能提高氧化层温度,以供给还原层足够的热量,使还原反应(见式②和③)得以完全进行。当氧化层温度提高到煤灰熔点T2温度时,煤中的灰分将软化、熔融而成为高粘度的液态或半液态物质,这种情况首先将影响发生炉断面的通风均匀性,造成炉内截面上温度分布不均匀,
6、局部过热,造成结渣,影响发生炉的正常运行,而且燃料会被熔渣包裹,不能继续气化,引起灰渣含碳量升高,浪费煤炭资源;当气化剂中水蒸气含量过高时,氧化层温度降低,气化反应不完全,煤气热值降低,同样也会造成灰渣含碳量升高,原煤利用率低。因此氧化层温度过高或过低都属于极端情况,都不利于发生炉的长期稳定运行,只有合理的控制饱和温度,,根据气化状况不断调节,使氧化层温度处于一个相对较高的温度(小于T2),时,发生炉才处于一个经济、稳定、高效的状态。1.2稳定发生炉煤气热值的措施1.2.1稳定无烟煤的质量入炉无烟煤必须满足粒度均匀(我厂发生炉设计粒度比≤2)、含粉率低(我
7、厂生产中要求≤7%)、机械强度和热稳定性好、灰分含量适中等条件。粒度方面我厂目前所用阳泉无烟煤基本符合要求;在含粉率和灰分方面,分厂要严格控制,因为不合格的原煤对输煤系统及发生炉操作带来一系列困难,首先是增加了输煤系统筛分设备的负荷,入炉煤质量难以保证,其含粉率超过10%,入炉煤含粉率高,造成粒度不均匀,虽然小粒度煤能提供较多的反应表面,但粒度不均匀将影响炉内上升气流的均匀分布,大颗粒必然滚向炉壁,小颗粒和粉煤则集中于炉膛中央,形成阻力较大的区域,气流很难由此通过,原料不能充分气化,而在靠近炉壁处则形成阻力较小的区域,这样大部分气流流向炉壁,在此进行强烈燃
8、烧,从而使炉况恶化,最终造成气化不均匀,原煤浪费,煤气成本升高。由
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