煤氣化工序中氣化爐系統的節能分析與計算

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的節能分析與計算安改娣1,張希任2(1.內蒙古化工職業(yè)學(xué)院,內蒙古呼和浩特010070;:2.內蒙古工業(yè)大學(xué)華遠化學(xué)工程有限責任公司,內蒙古呼和浩特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)行細致分析、核算。文章通過(guò)煤氣化工序中氣化爐系統的節能分析與計算,利用實(shí)例對氣化爐系統的物料平衡和熱平衡計算評估過(guò)程做了闡述,介紹了節能分析與計算在實(shí)際操作中的應用。[關(guān)鍵詞節能評估:物料平衡:熱平衡[中圖分類(lèi)號ITH[文獻標識碼1A[文章編號]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概述我國在世界上是石化能源相對不足的構上煤表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(chēng)及合成化學(xué)品,以煤炭資源替代部分油、經(jīng)濟建氫氣26.0239204.603.50設可持續發(fā)展的必由之路488.700.61煤氣化技術(shù)是煤轉化的關(guān)鍵技術(shù),對應于不同的煤質(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)針對內蒙古自治區范圍內的煤質(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的節能分析過(guò)程水蒸氣28.8343440.0034.91節能評估是對可行性研究報告中所給出的數據進(jìn)行評估,數粗煤氣100.00150660.78136.25據的基礎是可研報告。根據煤質(zhì)分析報告和可行性研究報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氣化爐系統物料衡算行。由于煤氣化過(guò)程個(gè)復雜的的反應過(guò)程,在此過(guò)程中既有Tab 2 Gasification fumace material balance氣固相反應,又有氣相反應,而且原料煤的種類(lèi)、性質(zhì)、狀態(tài)和供入量供出量氣化方法都會(huì )對反應過(guò)程產(chǎn)生影響,反應也不可能完全按照化學(xué)種類(lèi)單位質(zhì)量th種類(lèi)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)分析計算,可知氣化爐水t/h32.45系統的原煤消耗量是否合理,工序能耗在同類(lèi)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氣化爐系統物料平衡和熱平衡計算評估過(guò)31氣化爐系統的物料平衡計算程根據物質(zhì)守恒原理,進(jìn)出氣化爐系統的物質(zhì)元素應該是平衡的,因此,在此基礎上做關(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。由原煤倉輸送來(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(chēng)重給煤機控制輸送量后送入磨煤機。物料在氣中的水蒸汽和氫氣等物質(zhì)提供磨煤機中進(jìn)行濕法磨煤。從磨煤機出來(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,生成粗合成氣。(2)補充的激冷水中含氫量:入爐水煤漿為8205th;O2的補充量為4429th;需激冷水量3245/18×2=3為32.45th。根據原料煤的組成、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、煤的分析報告等參數得出氣化爐系統中國煤化工的物料衡算,出爐粗煤氣組成及總量核算見(jiàn)表1,氣化爐系統物料平CNMHG(下轉第1頁(yè)衡見(jiàn)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)教育研究和化工機械專(zhuān)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調試方法程序控制中增加反洗時(shí)間,反洗時(shí)間一般設定為60~90s。淺層砂過(guò)濾器調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過(guò)濾器。投運的同時(shí)需要檢測出水的濁度,循環(huán)水供水懸浮物≤20mgL,旁濾試漏就是打開(kāi)反洗進(jìn)水和設備的正常進(jìn)水閥,調節到正常運出水懸浮物≤3NUNU:濁度的單位)接是成大量的漏水。5運行注意事項浸淺層砂過(guò)濾器運行中一般都很穩定,在巡檢過(guò)程中一般要注浸泡的國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(guān)察反洗情況。注意反洗壓力和反洗強度,注意反洗出水縫的高度一致為好,否則就要重新補充砂子的含砂,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度的一個(gè)重要指標,反洗壓力的(2)定期檢測出水濁度。定期分析出水濁度是否在控制指標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,如果出水濁度超出指標,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(xiàn)是否破損。流失,縮短填補砂子的時(shí)間,反洗強度過(guò)小會(huì )造成反洗不徹底使得出水的濁度增大,3觀(guān)察程序運行情況。定期觀(guān)測程序是否按設定的情況運程序運行出錯要44控制管線(xiàn)測止由于馬虎大意造成大量漏砂和出水不合格。線(xiàn)的聯(lián)接都要保證無(wú)誤,所以在洗砂的時(shí)候就要測試控制管線(xiàn)是6結語(yǔ)淺層砂過(guò)濾器由于其:(1)合理的外形結構圓柱形)。介質(zhì)高否有水從控制管線(xiàn)流出,有水流出說(shuō)明聯(lián)接無(wú)誤。度相等,設備下方無(wú)死區,避免細菌累積污染;(2)最小化的更換4.5洗砂時(shí)間部件。易維護(零件總數量少,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)每臺多達75個(gè)濾水帽(充分達到反沖會(huì )混入其他的雜質(zhì)和泥土,所以要保證出水濁度就要對新裝的砂洗的徹底干凈程度);(4)和其它常規方法比,占地面積更小,大的可實(shí)現多臺并聯(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用。特4.6程序測試越性程序測試是為了保證未來(lái)反洗能夠按設定的程序進(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為大壓差,然(本文文獻格式:張向鋒,王保良,淺層砂過(guò)濾器在生產(chǎn)中的應用后打開(kāi)控制閥,看程序是否能自動(dòng)開(kāi)始反洗,同時(shí)觀(guān)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(jiàn)表3。氣化爐輸出含氫量:(粗煤氣成分見(jiàn)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832992842832992842合計含碳總量: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)計算分析,可以得出可行性研究報3.2氣化爐系統的熱平衡計算物質(zhì)的量滿(mǎn)足了平衡關(guān)系,下面討論供入和供出熱量的平衡關(guān)系,以檢驗在此情況下熱量能否滿(mǎn)足平衡關(guān)系。煤氣化是一個(gè)復雜的反應過(guò)程,在此過(guò)程中既有氣固相反參考文獻應,又有氣相反應,反應不可能完全按照化學(xué)反應方程式進(jìn)行,[]節能評估培訓教材門(mén).內蒙古自治區經(jīng)濟委員會(huì )論文采用綜合計算法進(jìn)行計算。[2]中華人民共和國節約能源法(中華人民共和國主席令熱量平衡[3]王文堂.化工節能技術(shù)手冊[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,節能技術(shù)應用與評價(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+為轉化碳燃燒熱值+熔融灰渣熱值+水蒸氣顯熱十水蒸本文文獻格式:安改娣,張希任,煤氣化工序中氣化爐系統的節氣潛熱能分析與計算[J].廣東化工,2011,38(12):124)通過(guò)對煤氣化過(guò)程的熱平衡計算,該過(guò)程的熱平衡計算結果Hs中國煤化工CNMHG