入爐煤質對魯奇氣化爐產氣率的影響

張偉偉

摘 要：對于氣化產量以及經濟效益而言，煤的碳含量以及灰分是影響兩者的主要因素，在對煤種進行搭配時，采用科學、合理的方式，盡可能減少煤的灰分含量，增加煤的碳含量，不斷對路線進行優化，加大對入煤粒度的控制力度，通過這些措施，可極大減少生產費用，為企業帶來更多的經濟效益，同時，也能滿足時代發展的要求。基于氣化爐，本文對入爐煤質量的要求進行了簡述，對影響氣化指標的因素進行了分析，對煤質量與經濟效益的關系進行了探討，本人能力有限，希望能幫助到相關人士。

關鍵詞：入爐煤質;產氣率;氣化指標;固定碳

基于原煤情況的穩定，為提高煤氣的生產量，可全面優化參數得以實現，這些參數主要是魯奇氣化爐的參數，通過這樣的方式，有助于獲得更好的效果。對于生成有效氣體的反應而言，其實質上是分子量的降低，當壓力加大時，有助于有效氣體氣體的形成，隨之形成較大的熱量，在此情況下，有助于減少原煤的氧化消耗。

1 魯奇氣化爐對入爐煤質量的要求

魯奇氣化爐是一種煤氣化裝置，通過對移動床進行加壓，促使煤與氣化劑逆流。何謂煤的氣化，就是指在發生爐中添加一定量的原煤，在一定的反應條件下（一般為壓力以及溫度），促使煤中有關物質與水蒸氣、空氣形成反應，比如煤中的灰分以及碳含量等，進而產生一系列可燃性氣體的過程，這樣的氣體有氫氣、甲烷以及一氧化碳等。一般而言，氣化爐的種類有很多，原煤的類型應與氣化爐的種類相符合，以獲取最好的效果。可供選擇的原煤類型有很多，其中主要包括氣煤以及長焰煤等。

2 影響氣化指標的因素

從化學反應方面來看，在既定條件下，通過原煤可生產出煤氣，若要確保生產的煤氣符合相關標準，需確保氧氣負荷處于合理范圍。若氧氣的負荷量大于正常值，極容易促使原煤被反應成二氧化碳，進而造成一定的損失。對于碳氣化而言，水蒸氣含量是非常重要的，要確保其處于合適的量。如果水蒸氣的含量過大，即便能確保氣化效率，然而，較多的水蒸氣在系統內作用時，會進一步加大水處理壓力，而且所需消耗的能量也隨之加大。對于影響氣化指標的因素，本文主要從煤中水分對產氣率的影響、煤中灰分對產氣率的影響、揮發分對產氣率的影響、固定碳對產氣率的影響、原料煤粒度的影響等方面進行分析，以供參考。

2.1 煤中水分對產氣率的影響

一般而言，對于氧氣的消耗來說，煤中所含水分對其的影響并不是很大。在所有的煤氣化原料中，水分是主要的原料之一，若煤中水分含量較多，將會極大降低產氣率，廢水含量隨之也會增多，在此情況下，導致生產成本費用的上升。另外，當煤中水分含量增加到一定程度時，極容易促使粉煤粘附在原煤上，進而不利于煤塊的篩分，最終造成入煤粒度與相關標準不符。所以，為確保產氣率，有效控制煤塊水分含量是非常重要的。

2.2 煤中灰分對產氣率的影響

在影響經濟效益以及爐運行情況的指標中，煤中所含的灰分是主要指標之一，具體而言，煤中灰分不僅能影響燃燒反應，而且能決定氣固相反應。基于煤塊表面而產生的氣化反應，該反應經過多個物理過程以及化學過程，比如氣體狀態反應物的擴散、顆粒的吸附、生成物的擴散以及一系列的化學反應等。若煤中含有較多的灰分，將不利于反應物以及生成物的擴散運動，擴散速率因此而降低，而且能直接影響傳熱效果，導致整體反應處于分散狀態，不利于顆粒氣化反應的有序開展，在此情況下，床層之間的溫度得不到保障，極大降低整體反應的速率。另外，因為爐框處于旋轉狀態，促使顆粒有機會進入灰區，而這些顆粒屬于碳核類型的，促使煤中的碳與氧氣發生重燃，基于此，灰區的溫度相對較高，原煤的碳含量隨之增多，進而沒有充分使用原煤，煤的氣產率因此降低。當負荷一樣時，當排灰量增多時，也會導致熱量的大量損失。若進入到氣化爐中的煤，含有較多的灰分，在一定條件下，能促使每個反應的溫度增加，若情況嚴重，甚至會出現絮亂的現象，致使爐頭的溫度超出正常范圍，一般能到達550℃-650℃之間，在氣化爐的出口處，煤氣的溫度因此而上升，吸收掉大部分的熱量，進而造成資源的損失。

2.3 揮發分對產氣率的影響

對于氣化爐的運行工況來說，煤中揮發分對其影響并不是很大，即便增加原煤中的揮發分，也沒有多大影響，但是對經濟效益有一定的影響，具體而言，在增加揮發分之后，促使焦油產率增加，氣產率減少，而這種焦油是副產品，在此情況下，不利于液體分離，反而加大了裝置的負荷，最終導致經濟效益的降低。

2.4 固定碳對產氣率的影響

在燃燒與氣化反應的過程中，固定碳是重要物質，固定碳含量與產氣率有著很大的聯系。當固定碳含量增加時，產氣率隨之提高，爐運行的效果也很好，在此情況下，有著較高的經濟性;當固定碳含量減少時，爐運行效果隨之降低，經濟性隨之下降。所以，為獲取較好的產氣率，應盡可能提高原煤的固定碳含量。

2.5 原料煤粒度的影響

當增加原煤粒度時，能促使限下效率得以提升，在整個生產過程中，若氣流中含有較大的粉煤，將直接造成原煤的損失，而且極容易引起一系列問題的發生，比如排放管線存在堵塞現象，積煤得不到有效冷卻等，若情況嚴重，不僅能引起管束的堵塞，而且能造成積碳的堵塞，在此情況下，將極大減少設備運行的時間，維護設備所需的費用因此而增加，最終導致生產成本的提升。

3 煤質量與經濟效益的關系

3.1 經濟效益分析

針對于原煤組成指標而言，在影響經濟效益的因素中，煤中所含的灰分是最主要因素。本文以3.8億m3的煤氣舉例，在確保原煤中粒度以及所含水分大致相同的條件下，對煤中灰分的變化與經濟效益之間的關系進行分析，詳情如表1所示。

從表1中的數據可以得知，當煤氣產量相同時，當灰分含量增加時，入煤含量隨之增加，氣產率隨之降低。具體而言，當灰分增加至3%時，煤氣生產成本隨之增加大約為0.04元/m3，以年煤氣產量為3.8億m3來計算，每一年提高的生產費用大概為1120萬。所以，為有效控制生產成本費用，為企業贏得更多的經濟效益，應采取行之有效的措施，來降低煤中所含的灰分含量。

3.2 采取的措施

通過上文研究得知，在影響產氣率的指標中，灰分含量的影響是最大的，因此，要積極使用現有資源，采取科學、合理的方式，來減少入煤的灰分含量，具體可以參考以下內容：在生產過程中，充分利用配煤，有效搭配上、中層煤，提高煤礦資源利用率，以促使產氣率得以提升;通過有效匹配褐煤以及長焰煤，在很大程度上，能有效減少煤中的灰分含量，有助于提高煤的碳含量，有助于提升經濟效益，產氣率也能隨之得以提高;有效控制煤的粒度，比如，可使用脫水的方法，來減少煤中的水分含量，不斷強化篩分環節等，以確保煤的粒度不超過6.4mm。

4 結論

通過以上的分析可以得知，當固定碳含量增加時，產氣率隨之提高，爐運行的效果也很好，有著較高的經濟性，因此，為獲取較好的產氣率，應盡可能提高原煤的固定碳含量;若煤中水分含量較多，將會極大降低產氣率，廢水含量隨之也會增多，導致生產成本費用的上升，因此，為確保產氣率，有效控制煤塊水分含量是非常重要的;在生產中，充分利用配煤，有效搭配上、中層煤，提高煤礦資源利用率，可促使產氣率得以提升。

參考文獻：

[1]郭慧冬，劉明銳.原煤質量對魯奇氣化爐經濟運行的影響[J].化工管理，2019（04）：56.