摘要：本論文一方面分析了固定床煤氣化工藝的發(fā)展概況，另一方面從理論和實(shí)踐的角度出發(fā)分析了富氧連續(xù)氣化法制煤氣的優(yōu)點(diǎn)，得出了富氧常壓連續(xù)煤氣化工藝具有投資少、見(jiàn)效快等特點(diǎn)，它是目前符合中國(guó)國(guó)情的煤氣化生產(chǎn)方法。
　　關(guān)鍵詞：富氧 煤氣化工藝 特點(diǎn)
　　中圖分類(lèi)號(hào)：P208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　
　　1 前言
　　1.1固定床氣化技術(shù)發(fā)展概況
　　據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)及規(guī)劃，1995年氮肥生產(chǎn)能力2100萬(wàn)噸（折純N，以下同），實(shí)際產(chǎn)量為1768萬(wàn)噸，2000年能力為2577萬(wàn)噸，產(chǎn)量為2100萬(wàn)噸，其中以煤焦為原料的合成氨廠(chǎng)現(xiàn)有近千家，其中中型氮肥廠(chǎng)近四十家，遍布全國(guó)各地區(qū)。全國(guó)中小氮肥廠(chǎng)氨產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的2/3，全年消耗煤炭約為四千多萬(wàn)噸，是僅次于發(fā)電行業(yè)的耗能大戶(hù)。這些目前仍在生產(chǎn)的以煤焦為原料的中小型化肥廠(chǎng)，生產(chǎn)技術(shù)普遍陳舊落戶(hù)，產(chǎn)品能耗高，生產(chǎn)成本高。更為嚴(yán)重的是三廢排放量大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。這些廠(chǎng)大多數(shù)采用四、五十年代美國(guó)、前蘇聯(lián)的U.G.I型和Д型造氣爐，常壓固定床爐型。造氣工藝多為間歇式制氣技術(shù)，原料耗量大，設(shè)備發(fā)氣量低，操作煩雜，吹風(fēng)氣直接排入大氣污染嚴(yán)重。對(duì)煤氣的冷卻除塵大多采用直接冷卻，造成煤氣中氰化物（CN-）隨冷卻水循環(huán)弛放入大氣，部分煤塵、焦油等有害物質(zhì)隨排放水排出。這些工廠(chǎng)對(duì)于造氣污水處理多數(shù)只采用較簡(jiǎn)單的灰水沉降處理，少數(shù)廠(chǎng)上了生化處理裝置，因水量大處理困難，也形同虛設(shè)。因此可以說(shuō)現(xiàn)有近千家煤焦為原料的化肥廠(chǎng)其造氣系統(tǒng)不但是原料和能耗的大戶(hù)，也是對(duì)大氣、水體環(huán)境污染的大戶(hù)。在當(dāng)今技術(shù)高速發(fā)展的形勢(shì)下，我國(guó)即將進(jìn)入WTO，化肥行業(yè)面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，環(huán)保形勢(shì)極為嚴(yán)竣。老的間歇式造氣工藝嚴(yán)重束縛著上述中小型氮肥廠(chǎng)的生產(chǎn)和發(fā)展，采用新的工藝技術(shù)和原料路線(xiàn)改造這些老廠(chǎng)勢(shì)在必行。目前的中氮廠(chǎng)大多以焦炭或山西無(wú)煙煤（白煤）為原料，采用間歇法工藝技術(shù)，生產(chǎn)半水煤氣加工合成氨。六十年代末吉林化肥廠(chǎng)開(kāi)始利用本廠(chǎng)空分富余的O2氣在老的間歇造氣爐上進(jìn)行了富氧空氣——蒸汽連續(xù)氣化制取合成氨原料氣取得成功，使單爐生產(chǎn)能力增加了一倍，效果十分明顯。在此之后，淮南化肥廠(chǎng)采用同樣的辦法，利用自己的多余O2氣在老系統(tǒng)中進(jìn)行焦炭和白煤富氧連續(xù)氣化試驗(yàn)，均取得成功。
　　
　　1.2常壓固定床富氧連續(xù)氣化工藝技術(shù)的應(yīng)用
　　世界上最早的煤氣發(fā)生爐大約在十六世紀(jì)問(wèn)世，主要用于冶金和玻璃行業(yè)。最初是用木炭、木柴為燃料，之后發(fā)展成煤和焦炭。進(jìn)入二十世紀(jì)后，隨著合成氨及化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的煤氣發(fā)生爐在技術(shù)和設(shè)備上有了突飛的發(fā)展。我國(guó)最早使用的用于合成氨工業(yè)的造氣爐是三十年代南化公司引進(jìn)美國(guó)制造的U.G.I爐，直徑φ2745，以及五六十年代太原化肥廠(chǎng)引進(jìn)蘇聯(lián)制造的Д型爐，直徑φ3600。這些設(shè)備經(jīng)消化吸收改造完善后全部由我國(guó)制造并成為當(dāng)時(shí)的省級(jí)化肥廠(chǎng)（中氮廠(chǎng)）的標(biāo)準(zhǔn)配套設(shè)備。
　　
　　2 富氧連續(xù)煤氣化的工藝流程
　　原料焦炭經(jīng)破碎、篩分后，由皮帶運(yùn)輸機(jī)送到煤氣發(fā)生爐頂部焦炭料倉(cāng)里，由加料斗經(jīng)自動(dòng)加焦機(jī)定時(shí)連續(xù)加入固定層煤氣發(fā)生爐。蒸汽和富氧空氣連續(xù)進(jìn)入爐中，焦炭和富氧空氣進(jìn)行不完全燃燒產(chǎn)生大量的熱量，溫度升高，供蒸汽在熾熱的炭中分解，制得半水煤氣。
　　自空氣鼓氣機(jī)來(lái)的空氣與空分系統(tǒng)來(lái)的99%以上氧氣同時(shí)進(jìn)入混合罐混合成50～55%左右的富氧空氣，混合后的富氧空氣與來(lái)自蒸汽過(guò)熱器的蒸汽再次混合進(jìn)入煤氣發(fā)生爐爐底，混合氣溫度110—140℃從煤氣發(fā)生爐底部來(lái)的富氧空氣，蒸汽與爐中的碳反應(yīng)生成半水煤氣從爐頂出來(lái)進(jìn)入廢熱鍋爐，將半水煤氣由約700℃（<750℃）降至280℃左右。經(jīng)過(guò)過(guò)熱蒸汽預(yù)熱器再次回收熱量后約170℃進(jìn)入洗氣箱，煤氣洗滌塔將半水煤氣冷卻至35℃送往氣柜，經(jīng)緩沖后進(jìn)入泡沫除塵器，經(jīng)過(guò)泡沫除塵后送入電濾器將其焦油和灰塵脫除至3mg/m3(標(biāo))以下，送入煤氣壓縮系統(tǒng)。廢鍋付產(chǎn)2.5MPa蒸汽外送，造氣爐夾套付產(chǎn)0.04MPa(表)蒸汽供造氣自用。
　　
　　3 富氧連續(xù)煤氣化法的特點(diǎn)
　　從理論和實(shí)踐中分析得知，富氧連續(xù)氣化比間歇制氣的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)如下：
　?。?） 間歇法造氣炭層溫度上下變化大，氣體流向周期變化，因此對(duì)燃料粒度、熱穩(wěn)定性，灰熔點(diǎn)要求高，而富氧連續(xù)氣化由于料層溫度、介質(zhì)流向、流量恒定，因而對(duì)燃料要求較低，適應(yīng)小粒燃料，而間歇法則不能。
　?。?） 間歇法為了保持料層反應(yīng)溫度，必須進(jìn)行空氣吹風(fēng)燃燒提溫，吹風(fēng)氣放空帶走了部分熱量，造成燃料多余的損失。而且料層溫度上下交變?cè)斐蓺饣实?。連續(xù)氣化則由于富氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)發(fā)熱量可以維持氣化反應(yīng)的熱平衡，因此床溫平穩(wěn)，熱損失少，保證了高氣化效率的條件（用焦炭時(shí)效率從50-60%提高到80-84%），從而節(jié)省燃料使得合成氨生產(chǎn)成本和能耗都有明顯降低。
　　（3） 間歇法制氣過(guò)程是按六個(gè)步驟循環(huán)程序進(jìn)行的，其中空氣吹風(fēng)階段是料層升溫階段，吹風(fēng)氣放空。這個(gè)階段占了整個(gè)循環(huán)周期的1/3。因而使設(shè)備利用率降低，生產(chǎn)能力下降，一般僅為連續(xù)氣化的50%左右，燃料耗量高。
　?。?） 間歇法六步循環(huán)程控閥、程控機(jī)、工藝流程管線(xiàn)復(fù)雜，設(shè)備、閥門(mén)事故率高，維修管理工作量大，操作困難，氣體成分不易調(diào)節(jié)，連續(xù)氣化則工藝流程大大簡(jiǎn)化，程控閥大為減少，操作穩(wěn)定，簡(jiǎn)易，維修工作量小，氣體成分穩(wěn)定易調(diào)節(jié)。
　?。?） 間歇法的吹風(fēng)階段將燃料燃燒吹風(fēng)排放大氣，使燃料中40%的硫化物及大量CO2及部分CO、灰塵直接排放大氣，對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。而連續(xù)氣化取消了吹風(fēng)階段，不向大氣排放，因而杜絕了大氣污染。
　?。?） 間歇法的階段性操作，主風(fēng)管、風(fēng)機(jī)、程控閥、放空等對(duì)操作環(huán)境的噪音污染嚴(yán)重。連續(xù)制氣則安靜得多，使造氣崗位成為一個(gè)安靜環(huán)境。
　　
　　4 結(jié)語(yǔ)
　?、?通過(guò)富氧連續(xù)氣化與間歇制氣優(yōu)缺點(diǎn)比較可以看出，無(wú)論技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、操作、維修、環(huán)保等各方面，富氧連續(xù)氣化均優(yōu)于間歇法；
　?、?采用富氧常壓連續(xù)氣化工藝改造間歇法是充分利用現(xiàn)有工藝設(shè)備，投資少，見(jiàn)效快，救活現(xiàn)有化肥企業(yè)，符合中國(guó)國(guó)情的改造方法。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 李玉林. 煤化工基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)