固定床煤气化技术讨论(一)

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1、固定床煤气化技术讨论（一）杜始南江西化工设计院昌昱造气技改设计所2011.5.1我国的常压固定床煤气化技术水平可以说是代表了世界的。但目前看来设备结构差别不少，工艺操作各有说法，消耗水平和发气能力差距极大，技术改造的方向又众说纷纭。兹将固定床气化技术的几个工艺设备问题，结合工作经验教训进行简单地分析，以供大家讨论时参考。1、高径比的问题。造气炉引进高径比概念来指导造气炉的设备制造和工艺操作，实际上是很牵强的，有些人甚至鼓吹高径比应超过2。更有甚者，俨然以专家权威自居，说是φ2.8造气炉2.2:1的高径比是

2、标准。显然，这些人是忘记了固定床的床层是固定的这一前提了。因为煤的气化反应只在高温区发生，煤的温度在900°以下时，煤气化反应在工业生产实践中已经没有实际效果。根据固定床煤气化技术原理,固定床的气化火层最高温度区不会超出炉蓖风帽顶100-200高，你把炉子做得那么高，不是给气化火层往上移创造条件了么。气化火层上移，煤气带出热增多，煤耗会急剧上升。有人说气化炉高度提高，单炉贮煤容积增加，可以相应增加碳层高度和渣层厚度，有利降低造气炉的煤气温度、提高蒸汽分解率，对造气炉的负荷、消耗和气质均有利。这些说法不是很

3、准确的。因为（1）碳层高度和渣层厚度增加对降低煤气温度作用甚微，原因是煤和渣的导热系数都只有零点几，而气体的导热系数则只有零点零几靠气固两相对流传热，交换不了多少热量。（2）蒸汽的分解只在高温的气化火层有效进行，热碳层和灰渣层再高再厚对它起作用甚微。（3）由于碳层高度和渣层厚度增加造成气化剂进出气化火层的阻力增大，对造气炉的负荷只会不利不会有利。（4）由于给气化火层上移创造了条件，使得煤耗只会增加。（511）气质还有可能降低，比如，对间歇气化流程来说，提高造气炉的高度会引起吹风气中一氧化碳含量的升高。制气

4、时还会造成煤气中甲烷含量的增加。当然，从炉体尺寸对比中，肯定可以得到高径比这个数值。也就是说，炉体结构是有这么个高径比的数据的。单看数据的话，人们其实可以很容易地发现炉膛直径越大，高径比数值越小。知道固定床煤气化原理的人，头脑里马上就会理解，这正是固定床气化火层的床层特点，不是因为你把炉膛直径加大，气化火层厚度就会变高的。遗憾的是，我国那么多的煤气化专家不这么认为。据说是他们的共识，专家们一致认为造气炉三个高径比（炉体高径比、夹套高径比、容炭高径比）都得按标准，一个也不能差，据说这牵涉到高蓄热量和高气化强

5、度。其中炉体高径比还是采购造气炉的标准。炉子愈高，气化火层会愈厚，但只是900℃以下温度的碳层厚，高温气化火层的厚度是不以炉膛高度的加高而变厚的。高炉体能多装炭是最直接的结果。各位不妨去问问实实在在操作着的工人，炉体改高了，碳层加高没有？是什么原因不能把碳层加起来？2、固定床炉系统的中氮流程和小氮流程哪种好？从大的范围讲，煤气化流程其实只有一种，那就是煤在气化炉里利用燃烧自身发热形成高温炭分解水蒸气、还原二氧化碳，即通常说的煤气化产生高温含尘的粗煤气，高温含尘粗煤气经除尘、换热、洗涤即降温净化获得常温干净

6、的冷煤气。现在意义上的中氮流程指有燃烧室、三通阀、洗气箱、高烟囱和倾斜废热锅炉的，原化工部4.5万吨/a合成氨造气车间定型设计。而小氮流程指的是装置配置在小型基础上造气炉炉膛却已改大，配套管道阀门相应变得比较紧凑，吹风烟气二次燃烧搬到了吹风烟气余热回收工号的，气化后除尘、降温配置简单化了的并且已全盘学来了中氮自动化程度高的那部分技术的优化流程。11不消说，现在的小氮流程要强于中氮流程。因为，实质上它是中氮流程的优化。细分制气、除尘、换热、洗涤四个主要阶段的设备配置，固定床炉系统的流程在我国的确多种多样，已

7、经不是简单地说中氮流程、小氮流程所能说清楚的。究竟哪种流程好？答案是明显的，那就是煤耗、蒸汽耗、电耗低的流程好。但这个答案是提问者不满意的，因为没有说清楚。要真正说清楚牵涉的面很广。咱们不妨从先弄清一些具体问题入手。3、小氮煤耗为什么比中氮低？煤耗低的原因是制气时间利用率高和气化火层热损失减少。气化反应始终是只在气化火层里进行的。由于送进气化剂和移出煤气的时间缩短，自然就提高了气化火层制气时间利用率，使单位时间煤气产量增加，同样产品数量的煤耗也就下降了。况且小氮有炉顶阀，小氮的炉上空间（气化火层到炉顶阀之

8、间的总空间）小，小氮的炉下空间都小（中央风筒小，裤叉管短小，一次风阀、下行阀挨炉体近）。要理解这一点，必须明白气化剂是怎么进炉的，煤气又是怎么出炉的。气体进出气化火层，首先是充满空间，然后是充够空间压力到该压力足以克服碳层或灰渣层的阻力才能来到气化火层或走出气化火层。这段过程是需要时间的。比起气化火层反应速度快得无法计量来，这气流进出气化火层所化的时间则是慢到完全可以计量了。也就是说可控制了。气流进出时间控制得短了制气时间利用