關于克旗碎煤加壓氣化爐汽氧比的探討

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

1.概述

碎煤加壓氣化爐操作過程中，汽氧比調整至關重要，它決定了氣化爐內床層反應溫度，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。克旗煤制氣公司在調試氣化爐過程中遇到一系列問題，經過不斷的摸索、經驗積累、理論聯系實際解決了氣化爐汽氧比調整問題，得到了適合氣化爐運行的汽氧比。

2.汽氧比調整

2.1 汽氧比調整依據

克旗煤制氣公司氣化爐運行中，調整汽氧比一般依據兩點:粗煤氣半分析；灰渣狀況。粗煤氣半分析CO2在28%-33%范圍內,氧氣含量小于0.4%。灰渣則以灰略微結渣，渣塊多細灰少為宜。

2.2 開車過程中的汽氧比

2.2.1 空氣運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，空氣點火，切氧，提壓并網幾個過程。要實現順利空氣點火，需用中壓蒸汽將爐內煤層升溫到滿足褐煤自燃的溫度。主要參數為氣化劑混合管溫度、灰鎖溫度、氣化爐出口溫度等。空氣點火后的蒸汽量與空氣量的比例實際上是一個簡單的汽氧比。調整這個蒸汽量與空氣量的比值依據主要看粗煤氣半分析。但實際操作中，由于通入蒸汽量較小，蒸汽調節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，應先建立蒸汽流量，進而逐漸通入氧氣。隨著蒸汽量的增加，氧氣量也在逐漸增加。設計氧氣量為5232Nm3/h，待氧氣量提高到1500 Nm3/h左右時，蒸汽量也相應的按比例增加到了一定量，一般為11000 kg/h左右。實際上此時就形成了固定的汽氧比。在實際操作中，切氧后的汽氧比控制在稍大于7.0 kgH2O/Nm3O2。隨著負荷的提高，氣化爐可依據此汽氧比運行至并網。連續三個半分析合格且工況穩定后，可根據灰樣和半分析調整合適的汽氧比。氧運時，粗煤氣半分析中可以控制CO2在33%-35%范圍內。稍高的汽氧比在開車過程中有利于培養床層，有利于工況的調整。

3.汽氧比對生產的影響

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，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 某爐高負荷部分實驗數據對比

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。克旗碎煤加壓氣化爐自身甲烷產量占產出天然氣量的48%左右，較高的汽氧比下，爐內還原層反應較低，有利于甲烷的產量，這對我們產品天然氣產量是有利的。

從運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，后續系統負荷增加且浪費嚴重。（2）工況不好調整，爐內溫度偏低，灰層灰太細，不下灰。

從氣化反應的化學平衡來說，提高氣化溫度總是有利的。這就需要降低汽氧比，但受煤的灰熔點的限制，汽氧比低則爐內溫度會升高，氣化爐容易結渣。

綜合上述情況，汽氧比的高低直接影響氣化爐運行。為了維持穩定氣化爐運行，可以提高氣化爐壓力以保證氣化爐自身甲烷產量，適當的降低汽氧比可以提高爐內溫度，加快氣化反應，同時可減少后續系統水處理的負荷。我們的碎煤加壓氣化爐汽氧比一般在6.8左右運行。在運行時，灰樣一般較細，渣塊較少且粒度較小；從長期的半分析看，CO2一般維持在33%-35%范圍內（設計運行范圍為28%-33%）。綜合灰樣情況、半分析數據及氣化爐運行情況，在今后運行中還可以考慮適當降低汽氧比。

4.結語

對于汽氧比的調節，一般在工況穩定后，就不在進行大范圍的調節，如果需要通過汽氧比調整爐內溫度，則需對汽氧比進行微調，一般以不超過0.1幅度調整。針對克旗的劣質褐煤，煤質較差，而克旗碎煤加壓氣化爐又是首次在4.0MPa下氣化劣質褐煤，故汽氧比的調節還需根據長期實際運行中不斷摸索，待氣化爐操作穩定，人員技術水平成熟后，在現有設備基礎上繼續調整合適的汽氧比。