關(guān)于克旗碎煤加壓氣化爐汽氧比的探討

薛蛟（內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

1.概述

碎煤加壓氣化爐操作過程中，汽氧比調(diào)整至關(guān)重要，它決定了氣化爐內(nèi)床層反應(yīng)溫度，氣化爐出口氣體成分含量、煤氣水處理量等一系列重要參數(shù)?？似烀褐茪夤驹谡{(diào)試氣化爐過程中遇到一系列問題，經(jīng)過不斷的摸索、經(jīng)驗(yàn)積累、理論聯(lián)系實(shí)際解決了氣化爐汽氧比調(diào)整問題，得到了適合氣化爐運(yùn)行的汽氧比。

2.汽氧比調(diào)整

2.1 汽氧比調(diào)整依據(jù)

克旗煤制氣公司氣化爐運(yùn)行中，調(diào)整汽氧比一般依據(jù)兩點(diǎn):粗煤氣半分析；灰渣狀況。粗煤氣半分析CO2在28%-33%范圍內(nèi),氧氣含量小于0.4%?；以鼊t以灰略微結(jié)渣，渣塊多細(xì)灰少為宜。

2.2 開車過程中的汽氧比

2.2.1 空氣運(yùn)行中蒸汽與空氣的比值

克旗煤制氣公司氣化爐開車主要分幾個階段，分別為蒸汽升溫，空氣點(diǎn)火，切氧，提壓并網(wǎng)幾個過程。要實(shí)現(xiàn)順利空氣點(diǎn)火，需用中壓蒸汽將爐內(nèi)煤層升溫到滿足褐煤自燃的溫度。主要參數(shù)為氣化劑混合管溫度、灰鎖溫度、氣化爐出口溫度等?？諝恻c(diǎn)火后的蒸汽量與空氣量的比例實(shí)際上是一個簡單的汽氧比。調(diào)整這個蒸汽量與空氣量的比值依據(jù)主要看粗煤氣半分析。但實(shí)際操作中，由于通入蒸汽量較小，蒸汽調(diào)節(jié)閥在較小開度下不易控制流量，蒸汽量與空氣量沒有固定比值。

2.2.2 切氧后的汽氧比

氣化爐切氧時，應(yīng)先建立蒸汽流量，進(jìn)而逐漸通入氧氣。隨著蒸汽量的增加，氧氣量也在逐漸增加。設(shè)計(jì)氧氣量為5232Nm3/h，待氧氣量提高到1500 Nm3/h左右時，蒸汽量也相應(yīng)的按比例增加到了一定量，一般為11000 kg/h左右。實(shí)際上此時就形成了固定的汽氧比。在實(shí)際操作中，切氧后的汽氧比控制在稍大于7.0 kgH2O/Nm3O2。隨著負(fù)荷的提高，氣化爐可依據(jù)此汽氧比運(yùn)行至并網(wǎng)。連續(xù)三個半分析合格且工況穩(wěn)定后，可根據(jù)灰樣和半分析調(diào)整合適的汽氧比。氧運(yùn)時，粗煤氣半分析中可以控制CO2在33%-35%范圍內(nèi)。稍高的汽氧比在開車過程中有利于培養(yǎng)床層，有利于工況的調(diào)整。

3.汽氧比對生產(chǎn)的影響

從粗煤氣中有效氣體成分來說，汽氧比高則氣體有效成分中含量CO2與CH4含量高，H2與CO含量低。相反，汽氧比控制較低，則CO2與CH4含量低，H2與CO含量相對高。下表為克旗碎煤加壓氣化爐在同一爐內(nèi)，同一壓力下，對比不同汽氧比下粗煤氣中CO2、CH4、H2、CO含量變化。

表1 某爐高負(fù)荷部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

從表1可知，同爐同壓下的不同汽氧比，粗煤氣有效成分含量明顯不同?？似焖槊杭訅簹饣癄t自身甲烷產(chǎn)量占產(chǎn)出天然氣量的48%左右，較高的汽氧比下，爐內(nèi)還原層反應(yīng)較低，有利于甲烷的產(chǎn)量，這對我們產(chǎn)品天然氣產(chǎn)量是有利的。

從運(yùn)行中的氣化爐工況來講，如果汽氧比過高，則又有以下影響:（1）水蒸氣含量增大，相同壓力下，水蒸氣分解率一定，則氣化爐帶出水量增加，氣化工段煤氣水處理量就增加，后續(xù)系統(tǒng)負(fù)荷增加且浪費(fèi)嚴(yán)重。（2）工況不好調(diào)整，爐內(nèi)溫度偏低，灰層灰太細(xì)，不下灰。

從氣化反應(yīng)的化學(xué)平衡來說，提高氣化溫度總是有利的。這就需要降低汽氧比，但受煤的灰熔點(diǎn)的限制，汽氧比低則爐內(nèi)溫度會升高，氣化爐容易結(jié)渣。

綜合上述情況，汽氧比的高低直接影響氣化爐運(yùn)行。為了維持穩(wěn)定氣化爐運(yùn)行，可以提高氣化爐壓力以保證氣化爐自身甲烷產(chǎn)量，適當(dāng)?shù)慕档推醣瓤梢蕴岣郀t內(nèi)溫度，加快氣化反應(yīng)，同時可減少后續(xù)系統(tǒng)水處理的負(fù)荷。我們的碎煤加壓氣化爐汽氧比一般在6.8左右運(yùn)行。在運(yùn)行時，灰樣一般較細(xì)，渣塊較少且粒度較?。粡拈L期的半分析看，CO2一般維持在33%-35%范圍內(nèi)（設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍為28%-33%）。綜合灰樣情況、半分析數(shù)據(jù)及氣化爐運(yùn)行情況，在今后運(yùn)行中還可以考慮適當(dāng)降低汽氧比。

4.結(jié)語

對于汽氧比的調(diào)節(jié)，一般在工況穩(wěn)定后，就不在進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)，如果需要通過汽氧比調(diào)整爐內(nèi)溫度，則需對汽氧比進(jìn)行微調(diào)，一般以不超過0.1幅度調(diào)整。針對克旗的劣質(zhì)褐煤，煤質(zhì)較差，而克旗碎煤加壓氣化爐又是首次在4.0MPa下氣化劣質(zhì)褐煤，故汽氧比的調(diào)節(jié)還需根據(jù)長期實(shí)際運(yùn)行中不斷摸索，待氣化爐操作穩(wěn)定，人員技術(shù)水平成熟后，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上繼續(xù)調(diào)整合適的汽氧比。