廣東化工2011年第12期124www.gdchem.com第38卷總第224期煤氣化工序中氣化爐系統(tǒng)的節(jié)能分析與計(jì)算安改娣1,張希任2(1.內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特010070;:2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)華遠(yuǎn)化學(xué)工程有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古呼和浩特010010)[摘要煤氣化工序消耗大量的原料煤,所以必然要作為一個(gè)重點(diǎn)能耗單元來(lái)進(jìn)行細(xì)致分析、核算。文章通過(guò)煤氣化工序中氣化爐系統(tǒng)的節(jié)能分析與計(jì)算,利用實(shí)例對(duì)氣化爐系統(tǒng)的物料平衡和熱平衡計(jì)算評(píng)估過(guò)程做了闡述,介紹了節(jié)能分析與計(jì)算在實(shí)際操作中的應(yīng)用。[關(guān)鍵詞節(jié)能評(píng)估:物料平衡:熱平衡[中圖分類號(hào)ITH[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼1A[文章編號(hào)]007-1865(2011)12012401Coal Gasification Process in The Gasification Furnace EnergyConservation Analysis and CalculationAn Gaidi, Zhang Xiren(1. Inner Mongolia Chemical Engineering Professional College, Hohhot 0100702. Inner Mongolia University of Technology Huayuan Chemical Engineering Limited Liability Company, Hohhot 010010, China)balance and heat balance calculation evaluation process are described, introduces the analysis and calculation on energy saving application in the actual operatio %. eAbstract: Coal gasification process to consume a large amount of raw coal, so must as a key energy unit to conduct a detailed analysis, business accountinThe paper through the coal gasification process in the gasification furnace energy conservation analysis and calculation, using examples of gasifier system of mate1概述我國(guó)在世界上是石化能源相對(duì)不足的構(gòu)上煤表1粗煤氣各組分含量及總量核算Tab. 1 The cru占65%~70%,因此加快煤的高效、清潔天然氣的替代品—煤制甲烷、合成油、名稱及合成化學(xué)品,以煤炭資源替代部分油、經(jīng)濟(jì)建氫氣26.0239204.603.50設(shè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路488.700.61煤氣化技術(shù)是煤轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù),對(duì)應(yīng)于不同的煤質(zhì)和產(chǎn)品甲烷10.860.01需求,有眾多成熟可靠的煤氣化技術(shù)供選擇。氧化碳32.86494998861.87煤氣化工序消耗大量的原料煤產(chǎn)出粗煤氣,所以必然要作為二氧化碳17810.40到的是企業(yè)針對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)范圍內(nèi)的煤質(zhì)選用的煤氣化技術(shù),硫化氫0.16主要有 Shell、GSP干粉煤加壓氣化、水煤漿加壓氣化、TPRI以及硫氧化碳0.0232.580.09魯奇碎煤氣化等技術(shù)0.040.122煤氣化工序中氣化爐系統(tǒng)的節(jié)能分析過(guò)程水蒸氣28.8343440.0034.91節(jié)能評(píng)估是對(duì)可行性研究報(bào)告中所給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估,數(shù)粗煤氣100.00150660.78136.25據(jù)的基礎(chǔ)是可研報(bào)告。根據(jù)煤質(zhì)分析報(bào)告和可行性研究報(bào)告給出的原料煤量進(jìn)行分析,一般分析從物料的量和熱兩個(gè)方面分別進(jìn)表2氣化爐系統(tǒng)物料衡算行。由于煤氣化過(guò)程個(gè)復(fù)雜的的反應(yīng)過(guò)程,在此過(guò)程中既有Tab 2 Gasification fumace material balance氣固相反應(yīng),又有氣相反應(yīng),而且原料煤的種類、性質(zhì)、狀態(tài)和供入量供出量氣化方法都會(huì)對(duì)反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生影響,反應(yīng)也不可能完全按照化學(xué)種類單位質(zhì)量th種類單位質(zhì)量th物料的熱,供入熱量包括潛熱(煤的低位發(fā)熱量與原料煤入爐量相水煤漿th82.05粗煤氣h乘得到)、煤的顯熱、氣化劑熱量,供出熱量為粗煤氣的潛熱、粗O24429爐渣22.53煤氣的顯熱、排渣的顯熱、熱損失。通過(guò)分析計(jì)算,可知?dú)饣癄t水t/h32.45系統(tǒng)的原煤消耗量是否合理,工序能耗在同類工藝中是否先進(jìn)合158.78理,為企業(yè)更好的選擇煤氣化工藝提供參考3氣化爐系統(tǒng)物料平衡和熱平衡計(jì)算評(píng)估過(guò)31氣化爐系統(tǒng)的物料平衡計(jì)算程根據(jù)物質(zhì)守恒原理,進(jìn)出氣化爐系統(tǒng)的物質(zhì)元素應(yīng)該是平衡的,因此,在此基礎(chǔ)上做關(guān)鍵元素C和H的元素平衡分析3.1.1氣化爐中的氫平衡項(xiàng)目采用的水煤漿氣化工藝。工藝簡(jiǎn)介:原煤經(jīng)破碎、篩分進(jìn)入煤氣化爐中的氫有兩個(gè)來(lái)源,第一個(gè)來(lái)源是原料煤中含將粒度合格的原料煤送至筒式煤倉(cāng)。由原煤倉(cāng)輸送來(lái)的原煤氫:第二個(gè)來(lái)源是激冷水,這部分水可提供氫。供出的氫由粗煤送至煤貯斗,通過(guò)稱重給煤機(jī)控制輸送量后送入磨煤機(jī)。物料在氣中的水蒸汽和氫氣等物質(zhì)提供磨煤機(jī)中進(jìn)行濕法磨煤。從磨煤機(jī)出來(lái)的煤漿濃度約63%,水煤供入氣化爐含氫量漿通過(guò)煤漿給料泵加壓輸送到氣化爐頂部工藝燒嘴,并與空分裝(1)水煤漿中含氫量:原料煤中含氫量+水煤漿中水中含氫量置來(lái)的純氧分別進(jìn)入氣化爐在65MPa,約1400℃工藝條件下,=51.69×7.57%+30.36/18×2=7.28th水煤漿與純氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng),生成粗合成氣。(2)補(bǔ)充的激冷水中含氫量:入爐水煤漿為8205th;O2的補(bǔ)充量為4429th;需激冷水量3245/18×2=3為32.45th。根據(jù)原料煤的組成、供入氣化爐的原料煤量、O2量入爐含及氣化爐煤氣化工藝產(chǎn)氣率、煤的分析報(bào)告等參數(shù)得出氣化爐系統(tǒng)中國(guó)煤化工的物料衡算,出爐粗煤氣組成及總量核算見表1,氣化爐系統(tǒng)物料平CNMHG(下轉(zhuǎn)第1頁(yè)衡見表2。[收稿日期]201109-13作者簡(jiǎn)介安改娣(1970-),女,河北人,碩士,副教授,主要從事職業(yè)教育研究和化工機(jī)械專業(yè)教學(xué)研究工作2011年第12期廣東化工第38卷總第224期www.gdchem.com1114調(diào)試方法程序控制中增加反洗時(shí)間,反洗時(shí)間一般設(shè)定為60~90s。淺層砂過(guò)濾器調(diào)試中主要注意的是以下幾個(gè)方面4.1試漏確定以上工作都完好合適的情況下就可以投運(yùn)過(guò)濾器。投運(yùn)的同時(shí)需要檢測(cè)出水的濁度,循環(huán)水供水懸浮物≤20mgL,旁濾試漏就是打開反洗進(jìn)水和設(shè)備的正常進(jìn)水閥,調(diào)節(jié)到正常運(yùn)出水懸浮物≤3NUNU:濁度的單位)接是成大量的漏水。5運(yùn)行注意事項(xiàng)浸淺層砂過(guò)濾器運(yùn)行中一般都很穩(wěn)定,在巡檢過(guò)程中一般要注浸泡的國(guó)的是為了使混在子中的他雜質(zhì)從沙子中出意的幾個(gè)方面有(1)觀察反洗情況。注意反洗壓力和反洗強(qiáng)度,注意反洗出水縫的高度一致為好,否則就要重新補(bǔ)充砂子的含砂,防止反洗過(guò)程中出水含砂,一般檢查反洗壓力是否波動(dòng),43反洗壓力是否過(guò)大,過(guò)濾水帽是否破損控制反洗壓力是控制反洗強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo),反洗壓力的(2)定期檢測(cè)出水濁度。定期分析出水濁度是否在控制指標(biāo)范高低也和反洗是否徹底有密切的關(guān)系,一般控制反洗壓力在圍內(nèi),如果出水濁度超出指標(biāo),一般檢查過(guò)濾水帽是否松動(dòng),過(guò)0.25~0.28MPa之間,反洗強(qiáng)度過(guò)大會(huì)造成反洗的砂子隨反洗水濾水帽是否破損,過(guò)濾砂層是否減少,控制管線是否破損。流失,縮短填補(bǔ)砂子的時(shí)間,反洗強(qiáng)度過(guò)小會(huì)造成反洗不徹底使得出水的濁度增大,3觀察程序運(yùn)行情況。定期觀測(cè)程序是否按設(shè)定的情況運(yùn)程序運(yùn)行出錯(cuò)要44控制管線測(cè)止由于馬虎大意造成大量漏砂和出水不合格。線的聯(lián)接都要保證無(wú)誤,所以在洗砂的時(shí)候就要測(cè)試控制管線是6結(jié)語(yǔ)淺層砂過(guò)濾器由于其:(1)合理的外形結(jié)構(gòu)圓柱形)。介質(zhì)高否有水從控制管線流出,有水流出說(shuō)明聯(lián)接無(wú)誤。度相等,設(shè)備下方無(wú)死區(qū),避免細(xì)菌累積污染;(2)最小化的更換4.5洗砂時(shí)間部件。易維護(hù)(零件總數(shù)量少,最大化的減少了檢修工作量及工作由于新裝的砂子再裝填過(guò)程中及砂子制作過(guò)程中不可避免的質(zhì)量):(3)48英寸(1200mm)每臺(tái)多達(dá)75個(gè)濾水帽(充分達(dá)到反沖會(huì)混入其他的雜質(zhì)和泥土,所以要保證出水濁度就要對(duì)新裝的砂洗的徹底干凈程度);(4)和其它常規(guī)方法比,占地面積更小,大的可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)并聯(lián):(5)多種控制方式:手水質(zhì)和反洗水水質(zhì)濁度一致為止,否則就會(huì)使得正常過(guò)濾的出水控制、壓差控制等優(yōu)點(diǎn)在近幾年的工程中得到了廣泛的應(yīng)用。特4.6程序測(cè)試越性程序測(cè)試是為了保證未來(lái)反洗能夠按設(shè)定的程序進(jìn)行。方法為關(guān)閉壓差控制閥5s左右,使得程序得到的信號(hào)為大壓差,然(本文文獻(xiàn)格式:張向鋒,王保良,淺層砂過(guò)濾器在生產(chǎn)中的應(yīng)用后打開控制閥,看程序是否能自動(dòng)開始反洗,同時(shí)觀察反洗時(shí)間[].廣東化工,2011,38(12):110-111)和反洗出水情況。如果反洗時(shí)間到后反洗出水依然渾濁就可以從(上接第124頁(yè))見表3。氣化爐輸出含氫量:(粗煤氣成分見表(1)粗煤氣中水的含氫量:3491/8×2=3.88th表3煤氣化過(guò)程熱平衡計(jì)算表(2)粗煤氣中氫氣含氫量:700th;Tab3 Coal gasification process heat balance calculation(3)粗煤氣中硫化氫含氫量:0.16/34×2=0.01th供入熱4)粗煤氣中甲烷含氫量:0.0116×40.001th;需熱量粗煤氣中總含氫量:3.88+7.00.01+0.01=10.893.12氣化爐中的碳平衡煤的燃燒熱8110327.67粗煤氣熱值627.6621.50原料煤中應(yīng)用基含碳量為71.45%在氣化爐中原料煤中的碳煤的顯熱14粗煤氣顯熱89.583.06主要轉(zhuǎn)換成CO和CO2;損失的碳進(jìn)入到了爐渣中。水的顯熱4.030.14為轉(zhuǎn)化碳燃燒熱值5.700.9原料煤中含碳量:51.69th×7145%=36.93th氧的顯熱3450.12熔融灰渣熱值氣化爐中碳輸出:水蒸氣68.352.33(1)粗煤氣中CO含碳量:6187/28×12=26.52th;(2)粗煤氣中CO2含碳量:34.98/44×12=9.54th熱損失42.73133(3)爐渣中含碳:0.87合計(jì)832992842832992842合計(jì)含碳總量:26.52+9.54+0.87=3693th通過(guò)元素平衡分析,可知供入的原料煤能夠產(chǎn)出保證后續(xù)工序生產(chǎn)所需的粗合成能夠與出爐熱量相平衡。通過(guò)計(jì)算分析,可以得出可行性研究報(bào)3.2氣化爐系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算物質(zhì)的量滿足了平衡關(guān)系,下面討論供入和供出熱量的平衡關(guān)系,以檢驗(yàn)在此情況下熱量能否滿足平衡關(guān)系。煤氣化是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程,在此過(guò)程中既有氣固相反參考文獻(xiàn)應(yīng),又有氣相反應(yīng),反應(yīng)不可能完全按照化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行,[]節(jié)能評(píng)估培訓(xùn)教材門.內(nèi)蒙古自治區(qū)經(jīng)濟(jì)委員會(huì)論文采用綜合計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。[2]中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法(中華人民共和國(guó)主席令熱量平衡[3]王文堂.化工節(jié)能技術(shù)手冊(cè)[C1.化學(xué)工業(yè)出版社,(1)帶入爐膛熱量=煤的燃燒熱+煤的顯熱+水的顯熱+氧的顯熱4方立國(guó),節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與評(píng)價(jià)[C].化學(xué)工業(yè)出版社(2)帶出爐膛熱量=粗煤氣熱值+粗煤氣熱值+粗煤氣熱值+粗煤氣顯熱+為轉(zhuǎn)化碳燃燒熱值+熔融灰渣熱值+水蒸氣顯熱十水蒸本文文獻(xiàn)格式:安改娣,張希任,煤氣化工序中氣化爐系統(tǒng)的節(jié)氣潛熱能分析與計(jì)算[J].廣東化工,2011,38(12):124)通過(guò)對(duì)煤氣化過(guò)程的熱平衡計(jì)算,該過(guò)程的熱平衡計(jì)算結(jié)果Hs中國(guó)煤化工CNMHG