灰含量及助熔劑對氣流床粉煤氣化爐性能的影響

呂博宇 王雷

摘要：在我國現實工業生產發展的技術過程中，工業汽化爐的實際運營方式是在將煤種進行轉變操作的過程中，為實時考察灰含量及助溶劑對氣流床粉煤汽化爐性能的影響，而在實際汽化爐的模型中，通過相應的入爐氧煤比和蒸汽煤比的對應操作中，對實際的灰含量進行有效控制。此次就灰含量及助熔劑對氣流床粉煤氣化爐性能的現實影響進行分析和研究。

關鍵詞：灰含量；助溶劑；氣流床粉煤汽化爐性能；影響

引言：

在現實的煤質變化中，相應開展的燃燒設備的實際操作、物資消耗都會對實際的經濟效益產生影響。在氣流床粉煤汽化爐的實際運行過程中，煤種的更換和添加助溶劑的比例調整中，都會對實際煤的灰分組成和含量帶來影響并造成煤質出現性質的波動。可以說，灰分組成決定了灰的熔融特性，在進一步影響汽化爐運行溫度的同時，操作人員通過對汽化流程進行的參數調整；也是在保證灰分含量增加，煤的熱量降低，增加灰渣熱損失，也是對汽化爐整體的設備消耗進行一定影響。文章通過研究平衡模型對汽化爐的工藝開展內容和影響，對實際灰含量及助熔劑對氣流床粉煤氣化爐性能的影響進行考察。

1 平衡模型的內容

文章以平衡模型作為汽化爐性能工藝開展和技術操作參數，在對應構建C、H、O、N、S（碳、氫、氧、氮、硫）五個微量元素的過程中，通過將其進行平衡化學方程式和實際元素的化學組合，對CO、CO2、H2O、N2、H2S、COS、CH4等合成組進行汽化爐出口溫度的計算。

這里注意：Yi為組分的摩爾分數；P為氣化壓力；Te為氣化爐出口溫度。

在現實的能量平衡方程式中，通過計算煤熱值、水蒸氣焓、氧氣焓、氮氣焓，對汽化爐中實際的合成氣熱值、合成氣顯熱、未反應碳熱損失、灰渣熱損失、副產蒸汽焓和汽化爐熱損失進行對應數值的求解。在考慮穩定性的過程中，按照以上內容進行現實數據的計算，也是保障在實際實踐過程中，相關數據能對后期進行模型設計的改良、完善。為此，在實際的模型運行計算中，就要考慮到以下幾個方面：

1.1 物性參數

煤熱值的計算是通過Boie進行關系式計算。對汽化爐內部的氣體混合物焓值的偏差函數計算中，使整體系數能在對應公式中進行求值。

1.2 碳轉化率

其直接反映的是汽化爐總體性能的指標，在對煤粒徑和反應情況中，對爐型、設備結構、操作條件進行氣流床粉煤氣化在內部溫度達到一千三百攝氏度的過程中，實際的氣化反應以擴散控制為主，對實際的煤粉粒徑在100微米以下的直徑中，對灰分和氣固之間的熱質傳遞進行參數的提取。

1.3 助溶劑

助溶劑是對高灰熔點的煤種進行灰質熔融特性的改變，也是確保汽化爐正常運行的關鍵。即通過加入助溶劑后的顱內分解，對爐內的物料性質進行熱能的平衡。

1.4 灰分焓值

煤種進入氣化爐后，其中的煤灰的礦物質會發生分解、熔融、汽化、凝聚等系列的物理化學變化，而設備內部就相當于一個還原性的介質環境，而實際的汽化爐內部的灰分吸熱也是固態到熔融態再到液態的吸熱相變過程中，對實際的灰分焓值進行計算。

2灰含量及助溶劑對氣流床粉煤氣化爐性能的影響

工業生產的技術發展中，氣流床粉煤氣化爐已經成為我國企業現實生產活動開展的關鍵設備，其具備的性能也成為設備操作運行的重要參考指標，而在實際研究灰含量及助溶劑對汽化爐性能影響分析中，我們也認識到其對現實工業發展起到的重要意義。

2.1 灰含量對氣流床粉煤氣化爐性能的影響

在實際進行的灰含量變化對氣化爐運行性能的影響研究過程中，首先就要對其爐內的奇特元素進行控制，即在進入氣化爐的氧氣和粉煤流量的性質不變時；對入爐粉煤中的灰含量進行變量的考慮，而這樣的研究方式，用專業術語來表達也就是“控制變量法”。無論煤灰量出現較低和較高的數量變動中，其實際的影響趨勢能在相關控制方法中，使其實際發展趨于相同。在低灰量的煤種介質變化中，煤種的灰含量發生變化的過程中，其整體的設備溫度呈現增長趨勢，煤的高位熱值也會在無灰干基元素的過程中出現減少。反之，高灰量煤也是，而兩者之間的區別就在于變化的幅度和走勢的不同。除此之外，在相同的氣化溫度中，灰含量的增加，也會使氧煤的比例相應減少，有效氣產率降低的過程中，煤耗會出現增長，比氧耗也會增加；為此，我們也總結出低灰量和高灰量煤影響規律是統一的，不同之處也是實際的展現幅度的不同。

在灰含量增加的環節中，灰渣熱損耗也會增加，在有效氣產率減少的過程中，也會對冷煤氣的運行效率進行降低。即在氣化操作溫度條件不變的情況下，灰含量的增加，會使有效氣產率和冷煤氣效率進行降低，并對煤耗和比氧耗進行相應增加。這里我們需要注意隨著灰含量的增加，氣化溫度也會出現明顯的上升。在其氣化溫度比灰熔點低時，爐內的液體排渣效果不強。為此，在保障氧碳比的氣化溫度處于正負十五至二十七攝氏度的階級中，對其氣化操作的參數進行相應調整，也是有效保障氣化爐正常運行的關鍵。

2.2 助溶劑對氣流床粉煤氣化爐性能的影響

煤種的現實灰熔點中，助溶劑是調節和改變汽化爐操作溫度的重要因素，在灰分組成和比例出現變化的過程中，也會對汽化爐現實的性能進行影響。以助溶劑在對應恒定的爐內性能和消耗中，對其實際的運行規律進行現實操作和數據整合，也是在固定汽化爐內的溫度比灰熔點的文帝高出一百攝氏度的過程中，能在實際實踐的過程中，將其數據和質量分數比在全面設備運行情況的現實考慮中，進行熔融點位的提升和灰熔點的降低。

同時，實際助溶劑的加入量也會對爐內的氣化消耗產生影響，即在溶劑含量增加的過程中，煤耗和氧耗會出現下降；為此，我們也得出，在實際助溶劑的添加過程中，操作人員要根據實際設備運行情況和生產需求進行用量的控制，也是在有效降低氣化操作溫度的同時，提高有效氣產率和降低能耗的核心。不同的煤種的灰熔點會在助溶劑的加入后產生變化，而實際的發展生產趨勢會不會出現不可控的情況，也是研究人員和操作人員通過長期反復的實踐進行結論定義。

結束語：

綜上所述，在工業化汽化爐的煤種操作中，灰渣產生的熱損失會在入爐煤高位熱量比例和灰含量、煤熱值中得到體現。而不同的煤種在對應的入爐氣化中存在灰分含量差，而在氣化溫度保持均衡的過程中，相關的灰含量也會隨之增加，在有效氣產率和冷煤氣效率對應降低的過程中，煤耗和比氧耗也會隨之增加；為此，添加適量的助溶劑也是有效降低氣化爐操作溫度和煤耗氧耗的關鍵舉措。

參考文獻：

[1]孫鐘華，代正華，周志杰，等.灰含量及助熔劑對氣流床粉煤氣化爐性能的影響[J].中國電機工程學報，2011，（20）：7-12.

[2]汪武平，梁錦.淺議灰含量及助熔劑對氣流床粉煤氣化爐性能的影響[J].化工管理，2016，（27）：186.

[3]孫鐘華.煙煤和石油焦為原料的氣流床氣化及間歇排渣系統的數值模擬[D].華東理工大學，2012.

[4]謝鵬，陳敏劍，鄭寧.自動儀器法測試塑料灰分含量[J].塑料工業，2017，（12）：96-97.

[5]江雪峰，歐陽琴，劉大鵬，等.木質素灰分含量控制及其影響研究[J].化學研究與應用，2018，（1）：1-6.