科技資訊2010 NO.31SCENCE & TECHNOLOGY NFORMATION工業(yè)技術(shù)高溫煤氣化爐的研究分析白宏偉(機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院鄭州450007)摘要;據(jù)專家預(yù)測(cè),2020年前我國(guó)煤氣化爐的市場(chǎng)需求數(shù)量將達(dá)到2250,煤制油 .煤制烯烴.合威氛等煤化工產(chǎn)業(yè)正在日益興起,這些.常來大量的大型煤氣化爐加上我國(guó)占全國(guó)煤炭總儲(chǔ)量20%左中的高殖煤,如果要獲得清潔.高效的利用，也要$氣化技術(shù)來帝領(lǐng)。都需要大量的大型煤氣化爐,加上我國(guó)占全國(guó)中圖分類號(hào):TB4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2010)11(a)- -086-022000年10月19日到27日,灰熔聚流化床化爐的變 質(zhì)程度從低到高的煤需要很高的區(qū)域的還原區(qū) ,不過整個(gè)爐內(nèi)是還原氣粉煤氣化制合成氨原料氣工業(yè)化示范裝置要求， 包括:長(zhǎng)焰煤、不黏煤、弱黏媒、年老氛， 供氧不是很充足。氣化介質(zhì)和煤粒在開車成功,穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行120個(gè)小時(shí),生產(chǎn)的褐煤、 氣煤.貧煤、焦炭和大部分無姻煤爐內(nèi)的停留時(shí)間很短,運(yùn)動(dòng)速度很快,所合格原料氣間合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)中輸入70個(gè)等。 國(guó)標(biāo)《常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤技術(shù)以接觸和反應(yīng)的時(shí)間也很短 ,約在一秒之小時(shí)，工業(yè)化示范成功,這個(gè)項(xiàng)目示范的成條件》中 對(duì)于常壓固定床氣化用煤都有標(biāo)內(nèi)可完 成,一般設(shè)計(jì)會(huì)設(shè)計(jì)停留時(shí)間在三功,標(biāo)志著我國(guó)自行開發(fā)新一代煤氣化技準(zhǔn)要求。隨 著煤炭開采技術(shù)的提高,小煤窯稱到五秒間。最早的工業(yè)化氣流床煤氣化術(shù)的水平已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。關(guān)停.機(jī)采率越來越高、塊煤越來越緊缺，爐出 現(xiàn)在1952年的聯(lián)邦德國(guó)，由工程師F.導(dǎo)致碎媒與塊媒的差。.托切克開發(fā).我們?cè)?0世紀(jì)60.70年代也曾1煤氣化爐的特點(diǎn)及煤種適用情形分析1.2流化床在山東、新疆等地做過工業(yè)化試驗(yàn),但因目前,高溫煤氣化爐可以根據(jù)床層的當(dāng)氣化用煤的粒度減小到-定程度、為存在耐火磚的壽命短、 排渣困難,碳轉(zhuǎn)特點(diǎn)分為“固定床(也叫移動(dòng)床)”.“流化床氣化介 質(zhì)的流速不斷提高，就會(huì)形成煤?；实偷葐栴},沒有取得成功。.(也叫沸騰床)".“氣流床"三類。從煤氣化技被吹起.像沸騰一樣懸浮在半空的“流化"對(duì)于水煤將進(jìn)料耐火磚爐壁的氣流煤術(shù)的發(fā)展歷程來看,三者的關(guān)系是從先到狀態(tài),這就是 “流化床"名稱的起因。理想流氣化爐來 說.較適用的煤粒-般是灰熔性后的逐步發(fā)展、演化，每個(gè)爐型都有從常壓化狀態(tài) 要求氣流向的的速度和煤粒懸浮的溫度較低.成漿性好.灰分低.活性比較高操作到加壓操作的發(fā)展，而且每個(gè)爐型的力度還有煤粒的重力基本平衡,大多數(shù)粒.的不黏煤、氣煤、長(zhǎng)焰煤、弱黏煤等,而原理，都是主要依賴于以下幾個(gè)基本的化度均勻、大小適 合的煤粒懸浮在下部,形成低階 煤則較難使用。而流化床煤氣爐用煤學(xué)反應(yīng)如下。.密相區(qū),這個(gè)區(qū)域就是流化床的主體.而相粒,目前還沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。主要一次反應(yīng):對(duì)較大的顆粒會(huì)沉落到爐底,較小的顆粒(1)C+O,→CO,(放熱反應(yīng))則被氣流帶到出口排除.流化床煤氣化爐2 各類煤氣化爐工業(yè)化難 易程度分析(2)2C +02→2CO(放熱反應(yīng))的主要床層從下而上分別人:灰渣區(qū)、密相固定床和流化床所用煤粒一般是從(3)C+H20→C0+ H,(吸熱反應(yīng))區(qū)、稀相區(qū)。氣化介質(zhì)和煤在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速上部加入，然后向下運(yùn)動(dòng)的，而氣化介質(zhì)(4)C+2H20→CO,+2H2(吸熱反應(yīng))度較快，停留時(shí)間只有幾分鐘到幾十分鐘，是則是從相反的方向 ,即從下部進(jìn)入,向主要二次反應(yīng):相對(duì)比較短,所以接觸和反應(yīng)的時(shí)間比較上運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致煤粒和氣化介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是(5)2CO+02- +2CO(放熱反應(yīng))有限。相對(duì)的。氣化爐要正常運(yùn)行,氣化介質(zhì)和(6)CO,+C→2CO(吸熱反應(yīng))流化床煤氣爐的特點(diǎn)決定了他對(duì)煤粒燃料必須在煤氣化爐的水平截面均勻分(7)CO+ H20→CO,+H,(放熱反應(yīng))的要求較高,只有活性高的煤才能反應(yīng)完布,否則會(huì)出現(xiàn)燒穿.偏爐等情況。在氣.1固定床全。水份含量太高,容易粘連無法輸送,干化爐直徑較小時(shí)很容易做到，但當(dāng)放大最早用于工業(yè)化的是常壓固定床煤氣燥 和氣化的過程會(huì)耗時(shí)過多,所以導(dǎo)致只到工業(yè)化生產(chǎn)中時(shí),直徑會(huì)中大, 所以布發(fā)生爐，主要做為燃料氣使用，從頂部加入有少數(shù)煤種 能滿足他的要求,比哪褐煤,不風(fēng)和加煤就成了最大的難點(diǎn),而且在流煤.空氣,水蒸氣.氧氣等氣化介質(zhì),從底部點(diǎn)煤、長(zhǎng)焰煤等?；卜糯髸r(shí),不能使用篩板布風(fēng)，只能調(diào)鼓進(jìn)爐內(nèi)。為了保證料層的孔隙率(透氣歷史上最早的工業(yè)化流化床煤氣化爐，整.分布?xì)饣瘎┑膰娮旄纳撇硷L(fēng)的均勻性),對(duì)于煤塊的粒度要求有較大的局限是在1926年由德國(guó) F .溫克勒開發(fā)出的溫性,當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷有所變化時(shí)，氣化介質(zhì)量性。為了增加單臺(tái)爐的產(chǎn)氣量,提高氣化強(qiáng)克勒氣化爐,在20世紀(jì)50.60年代,我國(guó)吉林的變化也有改變氣化爐正常流化狀態(tài)的度，固定床煤氣發(fā)生爐采用了增加氣化壓化肥廠、 蘭州化肥廠都曾使用過,后由于燒可能，所以固定床和流化床是比較難以力的方法一加壓 氣化魯奇爐。因?yàn)楹铣砂泵焊臒投Ｓ谩＝暧钟袔准覐某r引工業(yè)化的兩種爐型。的生產(chǎn)需要純度較高的一氧化碳和氫,所進(jìn)改進(jìn)后的溫克勒爐,目前國(guó)內(nèi)有幾家化而氣流床所用的燃料和氣化介質(zhì)是以這種煤氣化爐采用了間歇制氣的方法，肥廠 .焦化廠在使用。同一方向加入的,不管是向下還是向上即中小化肥廠常用到的水煤氣爐，在吹風(fēng)1.3氣流床運(yùn)動(dòng)，氣化介質(zhì)和燃料的方向都是一質(zhì)階段主要進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)氣化介質(zhì)速度再提高.煤粒度再減的，而且粉煤和水煤漿噴出后霧化、旋轉(zhuǎn)，這兩種反應(yīng)可以提高火層溫度,積蕃速小時(shí) ,煤粒就會(huì)被氣流吹起穿過氣化爐很容 易在爐內(nèi)就分布均勻了,并且磨煤熱量,再用比較高壓力水蒸氣吹人爐內(nèi),進(jìn)到達(dá)出口，形成氣流床,而真正的氣流床的粒度較小，反應(yīng)速度較快,幾秒鐘就可行反應(yīng),以利用得到純度較高的一氧化碳是水煤漿或者煤粉隨著氣化介質(zhì)一起,從以完全反應(yīng)離開氣化室，因此即使?fàn)t型和氫。固定床煤氣化爐內(nèi)的主要床層從下燒嘴中 噴涌而出的,所以氣流床一般又叫放大了 ,氣流床也比固定床.流化床容易，而上分別為:灰渣層.氧化層.還原層、干餾做射流床.氣流床氣化爐內(nèi)不中國(guó)煤化工小爐型的運(yùn)行情況基本層和干燥層,氣化介質(zhì)和煤在爐內(nèi)停留的者流化床那樣有明顯的層次,時(shí)間比較長(zhǎng),運(yùn)動(dòng)的速度比較慢,所以接觸化介 質(zhì)和煤粒很快就會(huì)穿過劃YHCNMHG和反應(yīng)的時(shí)間比較充分。同的爐型也有不同的設(shè)計(jì)考慮?？梢苑譃? 各類煤氣化爐的效率分析從固定床的特點(diǎn)可以看出,這種煤氣燒嘴附近的氧化區(qū),即火焰區(qū),還有其它氣化爐的氣化效率對(duì)于化工企業(yè)的經(jīng)86科技資訊SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONSCENCE & TECHNOLOGYI32010NO.81科技資訊工業(yè)技術(shù)營(yíng)及效益有著極大的影響。而影響氣化效它已知關(guān)系,確定被測(cè)量值.這種方法就懸事的因素一般是碳轉(zhuǎn)化率(其表現(xiàn)為渣.灰4煤氣化爐溫度測(cè)量的方法間接刪量法。這里的間接測(cè)溫技術(shù)就是參中的含碳量),還有系統(tǒng)的保溫效果和換熱煤氣化爐的溫度是研究煤氣化效率的照這一原理,結(jié)合煤氣化爐的特點(diǎn)來進(jìn)行效率,在實(shí)際生產(chǎn)中,冷煤氣的效率也是至重 要參數(shù),所以下面我們來看下煤氣化爐開發(fā) 研究的.利用傳熱的原理,測(cè)量冷卻劑為重要的一個(gè)因素。一般常壓固定床氣化溫度的測(cè)量方法。進(jìn)出口溫升的變化，還有帶出的熱量,間接爐，因?yàn)槭窃诨胰廴谛詼囟纫韵碌臏囟葰?.1直接測(cè)溫法測(cè)出煤氣化爐內(nèi)的溫度。設(shè)計(jì)一種容積式化的，煤塊有一定的粒度，所以很難把整塊直接測(cè)溫法利用熱電偶直接測(cè)量氣化冷管間接測(cè)溫 探頭,插人氣化爐內(nèi),通入冷媒完全氣化.灰渣含碳量在10%-15%左爐的溫度 ,在運(yùn)行初期,或者新原料、新裝.卻劑，通過剩量冷卻劑的壓力.流量.溫度右,使用塊煤帶出的飛灰量相對(duì)較少。雖然置業(yè)條件下,必須按照這種方法來直接測(cè)等技術(shù)參數(shù),找出與煤氣化爐內(nèi)膛溫度場(chǎng)灰渣中含碳量較高,不過因?yàn)樯傻臒崦毫繝t內(nèi)的溫度 ,以便后續(xù)用于指導(dǎo)氣化爐的關(guān)系,通過對(duì)傳、比較.熱過程及其它參氣與加入的熱灰渣.煤及氣化劑有很好的的工藝操作。數(shù)的對(duì)比，找出其中的函數(shù)關(guān)系，然后建立.逆流換熱效果:爐渣離開氣化爐時(shí)的溫度(1)氣化爐一般選擇“鉑銠一鉑銠" 熱電數(shù)學(xué)模型。約350C ,煤氣約500C，所以固定床連續(xù)制偶, 它的長(zhǎng)期工作溫度-般在1500C ,短期4.3經(jīng)驗(yàn)測(cè)溫氣冷煤氣效率可以達(dá)到約70% ,而歇制氣冷可達(dá)1700C ,總范圍在600 ~ 1500之間,精度主要有兩種途徑,一種是料漿和氧對(duì)煤氣的效率有60%,主要是因?yàn)榇碉L(fēng)氣有損為正負(fù)0.5%。還有-種抗氧化鎢錸熱電偶，比測(cè)溫，另一種是測(cè)量氣體成分.因與實(shí)際失，換熱效果不佳。電極絲熔點(diǎn)高,強(qiáng)度大.靈敏度高，熱電勢(shì)操作經(jīng)驗(yàn)相關(guān),故此處不做贅述。而常壓流化床煤氣化爐,對(duì)于煤種的大，最重要的是價(jià)格便宜,屬于高溫測(cè)試領(lǐng)粒度要求范圍較寬,所以帶出的小粒粉煤域中比較有市場(chǎng)前影的測(cè)溫材料?，F(xiàn)在國(guó)參考文獻(xiàn)比較多,爐渣中的含碳量可以達(dá)到10%~內(nèi)巳具備使有鎢錸熱電偶的成熟技術(shù),壽([1]強(qiáng)軍鋒，等.新型煤氣爐內(nèi)溫度場(chǎng)影響15%,帶出物的含碳量可以達(dá)到20%~30%，命比鉑銠系列長(zhǎng)一到兩倍,但價(jià)格卻只有因素研究[J].煤碳轉(zhuǎn)化.2006(4).爐渣離開氣化爐的溫度也較高，約300C，他的一半。[2]程林生.國(guó)內(nèi)外煤氣化爐的特點(diǎn)及在煤煤氣及帶出物的溫度也高,大概在1000C左(2)保護(hù)管.熱電偶測(cè)溫時(shí)保護(hù)管發(fā)揮化工領(lǐng)域的應(yīng)用[J].山西化工,2008(8).右，所以綜合以上各方面可以看出,流化床著至為重要的作用.熱電偶是否可以長(zhǎng)期[3] 林器.煤碳?xì)饣に噷W(xué)[M].大連工學(xué)院的冷煤氣效事較低,只有60%。使用有一個(gè)重要的因素就是保護(hù)管的材料教材,1983(6).氣流化訂由于煤種較細(xì)、均勻,并且在性能， 在煤氣化爐測(cè)溫過程中.保護(hù)管在長(zhǎng)[4] 賀永德.現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊(cè)[M].北熔渣狀態(tài)氣化的情形下.煤中所含的碳基時(shí)間在高溫高壓條件下,不僅要抵當(dāng)壓力、京,化學(xué)工業(yè)出版社, 2004(11).本上可以完全反應(yīng),所以碳化率較高。一般溫度的霖然變化，還要承受爐內(nèi)物料的沖水煤型的氣流床煤氣化爐,碳轉(zhuǎn)化事可以刷，這對(duì)保護(hù)管的性能是個(gè)很高的考驗(yàn),要達(dá)到92%上下班，爐含碳量約5%,飛灰中含求保護(hù)管有很高的性能指標(biāo)才可以。碳量約25%,冷煤氣的效事約70%,干煤粉型4.2 間接測(cè)溫法的碳轉(zhuǎn)化率在98%左右.爐渣中的碳含量只這種測(cè)溫法原理如下:直接測(cè)出被測(cè)有2%左右,冷煤效率可以達(dá)到80%。量對(duì)象有已知關(guān)系的各項(xiàng)參數(shù)，再通過其(上接85頁)礦主井箕斗設(shè)計(jì)滿載值32t,實(shí)際最大提升提升機(jī)箕斗“煤未卸盡"問題進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)在Network 1中 ,在主提升機(jī)司機(jī)操作量不得 超過40t,超載范圍不得大于8t.現(xiàn)將后,系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安會(huì)性得到大大臺(tái)上取一按鈕,作為“功能投入”鈕。當(dāng)全自IN2定 為8,當(dāng)MD634的值大于8時(shí),復(fù)位線的提高， 減少了運(yùn)行故障和停工工時(shí),節(jié)省動(dòng)提煤時(shí),將功能鈕投人。利用MS00.0作為圈M426.5接通,通過MPI網(wǎng)將故障點(diǎn)傳到了人力和物力.提高了運(yùn)煤能力,安全和經(jīng)此功能的自保點(diǎn),作為當(dāng)Network5中的故WINCC中, WINCC界面顯示故障信號(hào)。濟(jì)效益得到顯現(xiàn)。障點(diǎn)426.5輸出時(shí)復(fù)位用。利用Ms00.0作為同時(shí)在Network 6中的常開 點(diǎn)M426.5此功能的自保點(diǎn)，作為當(dāng)Network5中的故斷電,當(dāng)PLC可編程控制器中的FM4S8模塊參考文獻(xiàn)障點(diǎn)426..5輸出時(shí)復(fù)位用.見圖2.計(jì)算出副箕斗C2的實(shí)際位置在裝載到位上[{1]高素芹.主井提升機(jī)非正常情況下卸煤在Network 2中.當(dāng)主箕斗C1或副箕斗限 與下限之間時(shí),即C2到停車位時(shí)系統(tǒng)將不凈的技術(shù)改造[J].中國(guó)礦業(yè), 2009(9).C2在裝載位時(shí),將儲(chǔ)存在“MD1118"差重值復(fù)不給到位信號(hào) ,定量斗停止向C2中裝煤.提[2]邊軍,張登嶺.主井提升系統(tǒng)可靠性技制到地址MD630中,可把MD630和MD1118升機(jī)解除自動(dòng)提煤運(yùn)行。.術(shù)改造[].礦山機(jī)械，2007(3).分別理解為上一鉤和本鉤提煤時(shí)兩箕斗的[3] 莫其華.PLC與上位軟件組成的自動(dòng)配差重值.4上位機(jī)界面煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣應(yīng)用. 2007(6).在Network 3中 ,假設(shè)C2在上勾中有煤上位機(jī)通過WINCC監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)可[4] 沈惠霞,朱真才,耀亞軍,等.主井提升未卸盡,現(xiàn)在C1中被裝入32t煤,C2由卸載進(jìn)行絞車運(yùn)行狀態(tài)顯示.故障監(jiān)視報(bào)警,并系統(tǒng)增大提升能力的技改方案探討[].站向裝載站運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出MD1118與且對(duì)于所需記錄的運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警都可以礦山機(jī)械，2005(3).MD630的值不相等時(shí).將它們進(jìn)行減法運(yùn)進(jìn)行記錄。當(dāng)功能投入確認(rèn)后,如未出現(xiàn)[S]苗賀軍,郭廣生,吳登慶.等.主井提升.算。此時(shí),運(yùn)算輸出值存在MD634中的值為“煤未卸盡”故障,故障指示燈將-直顯示系統(tǒng)技術(shù)改造淺析[J].礦山機(jī)械，2006負(fù)值。為綠色,反之,將顯示紅色.如圖4.(2).在Network 4中,我們把MD634里的值5結(jié)語取絕對(duì)值,目的是與NetorkS中的自定義常量1IN2進(jìn)行比較。見圖3.主井提升機(jī)卸煤不凈，造中國(guó)煤化工在Network 5中的IN2為超載范圍,此 載位置 二次裝煤,是很多煤礦值用戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要自行設(shè)定。顧橋遇 見的情況,采用PLC技術(shù)對(duì):MYHCNMHG.科技資訊SCIENCE & TECHNOL OGY INFORMATION87