固定床造气技术的能耗分析及节能途径.doc

固定床造气技术的能耗分析及节能途径 论文部分固定床造气技术的能耗分析及节能途径 固定床造气技术的能耗分析及节能途径 樊少波,李志顺 山西省?阳煤丰喜肥业(集团)股份有限公司临猗分公司 摘要:通过对造气工段如何提高碳利用率,减少蒸汽用量,降低电耗等方面的分析,达到对造气工艺及 设备的合理应用,最终实现节能降耗. 关键词:碳利用率,蒸汽用量,电耗,煤耗 造气工段是合成氨生产中能耗最高,又是余热量最多的岗位.努力降低生产煤气的原料,蒸汽和用电 消耗,切实做好余热回收利用工作,是降低合成氨综合能耗和生产成本的有效途径.所以,无论是从理论 上分析还是从实践上认为,进一步降低合成氨能耗的空间较大.节能问题所涉及方面比较广泛,本文就造 气工段如何提高碳利用率,减少蒸汽用量,降低电耗方面加以具体阐述. 1提高燃料利用率的途径 燃料在气化过程中,转化到半水煤气组成中的碳量,称为有效碳量(也可称为有效消耗).在实际气 化过程中,还有以其它形式消耗的大量碳.如吹风过程中所燃烧的碳,排出灰渣中末燃尽的碳,随气体带 走的尘粒中含碳等.事实上转化到半水煤气中的碳量,仅占整个煤气生产过程中原料消耗的一部分,其比 值即为碳的有效利用率.在生产中,希望有效消耗所占总消耗的比例越高越好,这就需要努力提高燃料的 利用率,尽量减少其它形式的碳损失. 原料在气化过程中,转入到半水煤气中的碳,是以一氧化碳和二氧化碳两种形式存在的,生成甲烷则 是不希望发生的副反应.假如使用的气化原料和气化条件已确定,则半水煤气中的一氧化碳和二氧化碳的 总量也就相应为一定值.根据目前生产水平,半水煤气中一氧化碳含量一般在28%~31%,二氧化碳含量 在7%～8%.若生产一吨氨,半水煤气的消耗量用V半表示,半水煤气中一氧化碳和二氧化碳总含量为 30%+7.5%=37.5%,则每生产吨氨转入半水煤气中的碳含量为0.375~12/22.4V半=0.2009V半kg,折成标准 煤为0.2009V半/o.84=0.239V半kg/tNI~,式中:12-碳的原子量;22.4一标准状况下,每千摩尔体积,Nm; 0.84一吨标准煤含碳量. 若吨氨消耗半水煤气3200Nm.,则在C0含量30%,C(h含量7.5%的条件下(CII4不计),吨氨理论消耗碳 量为0.239×3200=764.8kg标准煤.实际生产中,耗碳量并不是都转化到半水煤气中,若碳的有效利用率 为65%,则吨氨耗标准煤为764.8/0.65=1176.6kg.若碳的利用率提高到70%,则吨氨耗标准煤为 764.8/0.7=1092.6kg.碳的有效利用率由65%提高至70%,吨氨标准煤耗可下降84kg,可见努力提高碳的 利用率是降低消耗的主要途径,也是提高企业经济效益的关键.例如一个年产1O万t合成氨的企业,煤 气生产过程中碳的利用率由65%提高至70%,每年节约价值为10×0.084X800=672万元,式中:800一目前 吨标准煤入炉价,元.若要提高碳的有效利用率,需做好以下几方面的工作: 1.1提高吹风效率 吹风目的是提高气化层温度并积蓄热量为制气过程创造条件.吹风效率是积蓄于燃料层中的热量和消 7 论文部分固定床造气技术的能耗分析及节能途径 耗燃料所具有热值之比,其可用下式表示:E吹风=(Q反.-Q气)/Q燃.,式中:E吹风一吹风阶段效率,%;Q燃.一 吹风阶段消耗燃料所具有热值,kJ;Q反-一吹风时反应放出热量,kJ;Q气一吹风气带走热量,kJ. 很明显,要提高E畎风,只有努力增大Q反,,降低Q气和Q燃.由吹风阶段化学反应可知,吹风阶段每 消耗一千摩尔碳所放出的反应热,同生成产物中一氧化碳和二氧化碳的含量有关.生成一千摩尔分子二氧 化碳放出热量为393.51×i0.kJ,而生成一千摩尔一氧化碳仅可放出热量110.52X10.kJ,后者放出的热量 为前者的28.1%.因此,气化层温度控制在适宜范围内,提高空气流速(炭层不吹翻的前提下),降低吹风 气中的一氧化碳含量是十分重要的.吹风气中一氧化碳含量增加(吹风气中平均CO含量应小于6%)或吹风 升温过高,Q气亦相应的提高,吹风效率就要降低.在实际生产中,随着吹风时间的延续,吹风气中一氧 化碳含量逐渐升高是不可避免的,降低气化层温度可以减少二氧化碳还原为一氧化碳的反应,但炉温低制 气质量差,蒸汽分解率低,未分解的蒸汽从炉内带走了大量热量,对降低两煤消耗,提高煤气炉气化强度 都是不利的. 显然,吹风阶段与制气过程对气化层温度要求是矛盾的.为了保持气化层有较高的温度,又要减少吹 风气中一氧化碳含量,可采用提高风机风压,风量,减少吹风百分比的办法.但是风压,风量过大会造成 如下危害:①吹风阶段带出物明显增多:②炉内炭层易吹翻,很难长期稳定运行.而风压,风量过小,则 会导致煤气炉气化强度降低,由