固定床间歇式制气过程的热量回收

间歇式固定层煤气发生炉的工艺操作与节能探讨作者/来源：孟新东 (湖南金信化工有限公司冷水江 417506) 日期：2007-2-130 前言据了解，在我国合成氨生产中，中小型氮肥大厂占有很大比重，而中小型氮肥厂合成氨原料气的制备，80％以上采用固定层煤气炉生产。

煤气炉生产原料气的能耗和成本占合成氨总能耗和总成本的60％左右。

因此，如何搞好固定层煤气炉的调优与节能，是当前中小型氮肥厂十分重要的工作。

本文从固定层煤气炉的生产原理及制气效率入手，根据本人多年来工作实践及近年来兄弟厂的技术改造经验，谈谈如何进行固定层煤气炉最佳工艺条件的选择及技术改造，从而达到降低能耗，减少成本，提高经济效益的目的。

1 固定层煤气炉的生产原理及其制气效率在合成氨生产中，需要制备氢氮比为3∶1的原料气。

在中小型氮肥厂中，大都以空气和蒸气为气化剂，间歇通入固定层煤气炉，与灼热的炭起反应，生产半水煤气。

根据生产工艺和安全需要，制气循环为吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、吹净五个阶段，概括起来可分为吹风和制气两个阶段。

吹风阶段将空气通入固定层煤气炉中，空气中的氧与灼热的炭起反应，其主要反应式如下：2C+O2=2CO+234.08kJ (Ⅰ-1-1)C+O2=CO+401.93kJ (Ⅰ-1-2)CO2+C=2CO－172.28kJ (Ⅰ-1-3)进行吹风的目的是将碳与氧气的反应所产生的热量贮存于炭层中，供碳与蒸汽反应生成水煤气使用。

这一阶段中，在消耗一定炭量情况下，贮存于炭层中热量越多，其吹风效率越高。

E吹风=(Q’反－Q’气)／Q’燃×100％ (Ⅰ-2)式中：E吹风——吹风阶段的效率；Q’燃——吹风阶段消耗的燃料所具有的热值；Q’反——吹风时反应放出的热量；Q’气——吹风气带走的热量。

在制气阶段中，将蒸汽通入固定层煤气炉中，蒸汽与灼热的炭反应，生产半水煤气。

其主要反应式如下：C+CO2=CO+H2－131.38kJ (Ⅰ-3-1)C+2H2O=CO2+2H2－90.196kJ (Ⅰ-3-2)CO+H2O=CO2+H2+41.19kJ (Ⅰ-3-3)其主要副反应有：C+2H2=CH4+74.898kJ (Ⅰ-3-4)这一阶段反应主要是吸热反应，吹风阶段贮存于炭层中的热量越高，制气反应越有利，制气效率越高，其制气效率E制气是指所获得的水煤气的热值Q气与气化时消耗的燃料所具有的热值Q燃、气化剂所带入热量Q蒸与吹风时蓄积于燃料层内可利用的热量Q利用三者和之比，可用下式表示：E制气=Q气／(Q燃+Q蒸+Q利用)×100％ (Ⅰ-4)吹风时蓄积于燃料层内可利用的热量Q利用应相当于气化反应时所吸收的热Q反，反应后水煤气所带走的热量Q煤气水与热损失Q损三者之和。

《化工工艺学》课程知识复习学习材料试题与参考答案一、单选题1、烷基化汽油是由烯烃和（ C ）反应生产的A 丙烷B 正丁烷C 异丁烷D 乙烷2、在裂解分离系统中，能量回收的三个主要途径中：急冷换热器回收能位能量（）、初馏塔及其附属系统回收的能位能量。

（D）A 低，高B 低，低C 高，高D 高，低3、芳香烃的热稳定性很高，在一般的裂解温度下不易发生芳环开裂的反应，但可发生两类反应一类是（），另一类烷基芳烃的侧链发生断链生成苯、甲苯、二甲苯等反应和脱氢反应。

（A）A 芳烃脱氢缩合B 芳构化反应C 烷基化反应D 脱烷基反应4、环烷烃热裂解时，侧链烷基较烃环（）裂解，长侧链先在侧链（）断裂；环烷脱氢生成芳烃较开环生成烯烃容易。

五碳环较六碳环难于裂解。

（B）A 容易，末端B 容易，中央C 难于，中央D 难于，中央5、工业上控制热点通常采取的措施有（C）。

A 原料中加入冷却水，以降低原料温度B 少用乃至不用催化剂C 原料气中加入抑制剂降低反应激烈程度D 冷原料气不预热，直接通入反应器内6、各族烃类的裂解反应难易顺序为：（A）A 正烷烃>异烷烃>环烷烃>芳烃B 正烷烃<异烷烃<环烷烃<芳烃C 环烷烃>芳烃>正烷烃>异烷烃D 环烷烃<芳烃<正烷烃<异烷烃7、氧化铁法脱除硫化物属于干法脱硫中的________。

（A）A 吸附法B 接触氧化法C 转化法D 以上都不是8、煤的结构很复杂，是以（）为主具有烷基侧链和含氧、含硫、含氮基团的高分子化合物。

（A）A 芳香核B 环烷核C 环氧核D 环硫核9、合成氨反应是：（A）A 放热、体积减小反应B 放热、体积增大反应C 吸热、体积减小反应D 吸热、体积增大反应10、甲烷化反应是指在催化剂作用下________。

（A）A 一氧化碳转化为甲烷的过程B 一氧化碳转为二氧化碳的过程C 一氧化碳歧化反应生成碳和二氧化碳的过程D 一氧化碳制备甲酸的过程11、烃类发生了完全降解氧化反应的结果是（D）。

固定床间歇制气安全技术应用小结----WORD文档，下载后可编辑修改----固定床间歇制气是我国小氮肥发展的主要气化炉型，为我国氮肥行业的发展做出了非凡的贡献。

随着市场行情的低迷，小氮肥企业大力推进小改小革，内部挖潜降耗，节约成本，使得小氮肥企业迅速做大做强，其规模能力已赶超中氮大氮水平，占据氮肥行业的半壁江山。

但随着企业规模的壮大，人力资源成本的增高，大炉群安全生产管理控制迫在眉睫。

为此，笔者根据一线生产的经历，浅谈一些造气安全生产技术。

仅供参考。

一、造气炉体安全附件的设施齐全完好固定床间歇制气是以空气和蒸汽分别为气化剂交替制气的过程，在程序控制中已用蒸汽或空气将阀门转换的过程中残留的空气或煤气清扫置换干净，生产过程是安全的。

但如果阀门起落不正常程序正常运转，置换不彻底就可能引发爆炸事故。

为此，炉体要设置安全防爆装置。

1、灰仓防爆板装置完好灰仓防爆板在各炉安装过程中均已设置，但因易积灰积水，存在温度交变，防爆板极易被腐蚀漏气，更换较频繁。

有的企业为了图省事，将其用盲板盲死，不起防爆作用，存在安全隐患。

2、中心三叉管设置防爆板一处当设备出现故障例如上吹蒸汽阀阀板脱落，操作人员未及时发现，造成炉底置换不净而发生炉底爆炸，能量得不到释放就可能损坏设备。

3、各炉设置吹风安全蝶阀吹风安全蝶阀有三方面的作用：（1）、防止在制气时特别是下行制气时，风漏人煤气系统造成氧含量跑高。

安装安全蝶阀后，安全蝶阀漏的风或吹风阀漏的煤气将从安全蝶阀的安全放空阀放空；（2）、防止单炉出现上行阀、下行阀或煤气总阀阀板脱落炉子正赶制气阶段，吹风阀内漏，炉内压力高煤气漏人风管引发事故；安装安全蝶阀后，即使吹风阀内漏，漏的煤气将从安全蝶阀的安全放空阀放空；（3）、防止吹风阀阀板脱落或出现其它故障，立即将单炉停掉，吹风蝶阀人为关闭进行更换，不影响其他各炉正常运转。

但个别企业的吹风阀不论是闸阀还是座板阀，均易发生内漏，使用时间不长炉底就云雾弥漫，影响现场造成浪费，于是就停用吹风安全蝶阀，这为安全事故的发生埋下了伏笔，是不可取的行为，可以从阀门自身制造技术维修技术着手，解决泄露问题。

第四节固定床吸附过程的计算固定床吸附器结构简单，但由于气体吸附过程是气—固传质，对任一时间或任一颗粒来说都是不稳定过程，因此固定床吸附器的吸附操作是非稳态的，计算过程非常复杂，一般要涉及到物料衡算方程、吸附等温线方程和传热速率方程及热量衡算。

而在气态污染物的吸附净化设计中，由于所涉及到的物系是低浓度的气态混合物，且气量一般比较大，吸附热相对较小，因此可近似地按等温过程处理，可不考虑传热速率方程和热量方程（升温脱附除外）。

这样在设计过程中可采用简化了的方法进行近似计算，计算时往往提出如下假设：（1）气相中吸附质浓度低；（2）吸附操作在等温下进行；（3）传质区通过整个床层时长度保持不变；（4）床层长度比传质区长度大得多。

这些简化限制条件对目前工业上应用的吸附器来说，一般是符合的。

设计中较常采用的是希洛夫近似计算法和透过曲线计算法。

计算过程一般是在吸附剂的选择、吸附设备的选择和吸附效率确定之后进行的。

设计计算的任务是求出吸附器的床层直径和高度，吸附剂的用量，吸附器的一次循环工作时间，床层压降等。

下面首先介绍固定床吸附器的吸附过程。

一、固定床吸附器的吸附过程在固定床吸附器的吸附操作中，一般是混合气体从床层的一端进入，净化了的气体从床层的另一端排出。

因此，首先吸附饱和的应是靠近进气口一端的吸附剂床层。

随着吸附的进行，整个床层会逐渐被吸附质饱和，床层末端流出污染物，此时吸附应该停止，完成了一个吸附过程。

为了描述吸附过程，提出了以下概念。

（一）吸附负荷曲线与透过曲线1. 吸附负荷曲线在实际操作中，对于一个固定床吸附器，气体以等速进入床层，气体中的吸附质就会按某种规律被吸附剂所吸附。

吸附一定时间后，吸附质在吸附剂上就会有一定的浓度，我们把这一定的浓度称为该时刻的吸附负荷。

如果把这一瞬间床层内不同截面上的吸附负荷对床层的长度（高度）作一条曲线，即得吸附负荷曲线。

也就是说，吸附负荷曲线是吸附床层内吸附质浓度x随床层长度z变化的曲线。

绪论1、无机化工生产中“三酸两碱”指什么2、化工生产中的“三传一反”指＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、和＿＿＿＿＿;3、世界上第一套合成氨工业生产装置是在＿＿＿＿＿年,＿＿＿＿＿＿国家建成的;4、目前中国的合成氨产量在世界排第＿＿＿＿位;第一部分煤气化1、合成氨生产过程可分为＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿三大步;2、半水煤气的主要成分为＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿;3、在固定床间歇式生产半水煤气的过程中,吹风阶段进行的反应主要有哪些从化学平衡的角度考虑,如何降低吹风气中CO的含量4、在固定床间歇式生产半水煤气的过程中,制气阶段进行的反应主要有哪些从化学平衡的角度考虑,如何提高水煤气中CO和H2的含量5、试述固定床煤气发生炉中煤的分层情况,并简要说明各层可能有的作用或层内发生的变化;6、试述固定床间歇式生产半水煤气的工作循环分哪几个阶段详细说明为什么7、在气固相反应的宏观动力学中,把整个反应过程分成哪五步当过程处于外扩散控制时,你认为采取哪些措施最有利于改善过程进行的速度;8、试述燃烧室的结构及作用;9、试述废热锅炉和洗气塔的结构及作用10、在固定床间歇式生产半水煤气的过程中,为什么提高吹风速度更有利于煤的热值利用11、试述高炉温对半水煤气的生产有哪些有利的方面,同时又有哪些不利的方面12、间歇式生产半水煤气的工作循环的长短对生产过程有什么样的影响13、试述固定床间歇式生产半水煤气的煤气发生炉中,燃料层的高度对生产过程有什么样的影响14、目前还存在哪些煤气化技术,与固定床间歇式生产相比有什么样的优势15、固定床间歇式制气对煤种的要求主要有哪些第二部分脱硫1、试述半水煤气中硫分的主要存在形式2、试述半水煤气脱硫的必要性;3、脱硫方法按脱硫剂的状态分可分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿;4、试述钴钼加氢－氧化锌法脱硫的原理;5、试述活性炭法脱硫的原理;6、试述湿式氧化法脱硫的主要原理;第三部分变换1、在合成氨生产中变换工段的主要作用为＿＿＿＿＿＿;2、写出变换反应的化学平衡方程式,并说明从化学平衡的角度考虑,如何提高CO 的变换率3、变换反应的反应速率主要受哪些因素的影响是如何影响的4、变换反应的催化剂主要有哪些种各有什么特点5、催化剂的主要成分是什么什么叫催化剂的中毒催化剂的中毒分哪几类6、水蒸汽的用量对变换过程有什么影响7、为什么认为加压变换比常压变换有优势8、试述温度对变换的反应速度是如何影响的,为什么简述变换炉内温度控制的原则;9、试画出加压变换的工艺流程图,并叙述工艺气在整个工段的流动路线;10、试述饱和热水塔的结构和作用;第四部分脱碳1、目前存在哪些脱碳方法试述一下大致的原理;2、写出改良热钾碱法脱碳的化学平衡方程式,并说明如何提高CO2脱除的效果3、二段吸收二段再生的工艺流程与一段吸收一段再生的流程相比有什么优势4、碳酸丙烯脂法脱碳吸收和再生的原理是什么如何提高吸收和再生的效果第五部分原料气的精制1、原料气为什么要进行最后的精制2、目前原料气精制的方法有哪些各有什么特点分别适用于什么样的流程3、铜氨液的主要成分是什么各组分的作用是什么4、写出铜氨液吸收CO的化学平衡方程式,并说明如何提高CO脱除的效果5、铜氨液再生的原理是什么第六部分氨的合成1、写出氨合成反应的化学平衡方程式,并说明从化学平衡的角度看如何提高平衡氨的含量2、氨合成的反应速度受哪些因素的影响是如何影响的3、氨合成催化剂的活性组份是什么在还原时应注意哪些方面能引起氨合成催化剂中毒的因素有哪些4、试述压力对氨合成的功耗的影响;5、试述氨合成塔催化剂床层中的温度是如何控制的;6、试述合成塔的空速对合成操作的影响;7、试述合成回路中的惰性气体含量对合成操作的影响;8、试述合成塔入口氨含量的高低对合成操作的影响;9、画出传统中压氨合成的工艺流程图,并叙述工艺气在流程中的流动路线;第七部分其它一、选择题1．工业合成氨的反应是在500℃左右进行,主要原因是A．500℃时反应速率最快B．500℃时的平衡浓度最大C．500℃时的转化率最高D．500℃时催化剂能发挥最大效力2．在1L容器中有和,设法使反应达平衡,测得转化率为20%,此时的浓度是A．L B．L C．L D．L3．对于可逆反应下列说法正确的是A．达平衡时反应物和生成物的浓度都相等B．达平衡后加入,当重新达到平衡时,的平衡浓度比原平衡时增大,的浓度比原平衡时减少反应前后体积不变;C．达到平衡时,升高温度,加快了吸热反应速率,降低了放热反应速率,所以平衡向逆反应方向移动;D．达平衡后加入,当重新达到平衡时,在混合气中体积分数增大;4．下列平衡体系为了增加甲醇产量,工厂应采取的正确措施是A．高温,高压B．适宜温度,高压、催化剂C．低温,低压D．低温,高压,催化剂5．合成氨厂所需可由煤与水反应制得,其中有一步反应为欲提高转化率可采用的方法是①降低温度；②增大压强；③使用催化剂；④增大浓度；⑤增大水蒸气浓度A．①②③B．④⑤C．①⑤D．⑤6．下列反应达到平衡后,加压并降温,平衡有可能不移动的是A．2NO2N2O4＋QB．N2＋2O2 2NO2－QC．CO＋NO2 CO2＋NO＋QD．4NH3＋5O2 4NO＋6H2Og＋Q7．可逆反应Ag＋2Bg 2Cg＋Q在达到平衡时,要使C的浓度达到最大值,最适宜的条件是A．低温、高压B．高温、低压C．高温、高压D．使用合适的催化剂8．现有一可逆反应：A＋B 2C,达到平衡后,若增大压强,体系中C的百分含量减少;下列叙述正确的是A．B为固体,A、C为气体B．A、B、C都是气体C．降温后C的浓度增大D．A为气体,B、C为固体9．对于平衡体系：A＋B固→C,增加压强,B的转化率增大,则A和C的状态应是A．C是固体,A是气态B．C是气态,A是固态C．A是气态,C是气态D．A是固态,C是固态10．工业合成氨时,必须除去原料气中的杂质,其主要原因是;A．减少副反应B．提高N2、H2的浓度C．防止催化剂中毒D．有利于平衡移动11．能够使合成氨反应进行的程度增大的措施是;A．升高温度B．降低压强C．使用催化剂D．不断移去NH312．合成氨反需的H2,由煤和水发生反应制得,其中一步反应为：,欲使CO的转化率提高,同时提高H2的产率,可以采取的措施是;A．加大水蒸气的浓度B．增大CO的浓度C．降低温度D．增大压强13．在合成塔中安置热交换器的目的是;A．预热原料气以利于NH3的合成B．降低出塔气体的温度,以利于NH3的分离C．终止合成氨的反应D．降低出塔混合气的压强14．在平衡,为了增加甲醇的产量,工厂应采取的正确措施是;A．高温、高压B．适宜温度、高压、催化剂C．低温、低压D．低温、高压、催化剂15．有关合成氨工业的说法中,正确的是A．从合成塔出来的混合气体,其中NH3只占15％,所以生产氨的工厂的效率都很低;B．由于氨易液化,N2、H2在实际生产中是循环使用,所以总体来说氨的产率很高;C．合成氨工业的反应温度控制在500℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动;D．合成氨厂采用的压强是2～5,因为该压强下铁触媒的活性最大;16．一定温度压强下,达到平衡时,氨的转化率为50％,此时平衡混合气的密度与氨未分解时的密度之比为;A．1 ：1 B．2 ：3 C．3 ：2 D．2 ：117．Z％是气体生成物在平衡体系中的百分含量,t℃为温度,下列反应中符合下图曲线的是;A．B．C．D．18．当可逆反应达到平衡后,如果再加入H2,则下列说法不正确的是;A．正反应速率加快B．平衡向右移动C．达到平衡时,H2的量比原来的少D．达到平衡时,NH3的量比原来的多19．对于可逆反应,下图图像正确的是;20．合成氨时,假设其他条件相同,下列反应的混合物中,可以获得最多氨气产量的氢气、氮气的体积比是;A．1 ：1 B．6 ：4 C．7 ：3 D．8 ：2二、计算题1．298K时,合成氨反应的热化学方程式为：N2g＋3H2g 2NH3g＋,在该温度下,取1mol的N2,3mol的H2,放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总是小于,其原因是什么2．在某温度时,2SO2＋O2 2SO3已达平衡,各物质的浓度分别为：cSO2＝mol/L,cO2＝mol/LcSO3＝mol/L如果温度保持不变,而将混合物的总体积缩小一半,试通过计算说明平衡移动方向;3．将2 L N2和6 L H2充入密闭容器反应,达到平衡时,混合气体的体积为,计算：1反应达到平衡后,各气体的质量分数;2N2转化为NH3的转化率;3混合气体中NH3全部被水吸收,所得氨水的物质的量的浓度是多少质量分数是多少氨水的浓度为mL,气体在标准状况下4．把H2和N2按一定比例混合,在相同状况下其密度是H2的倍,取mol该混合气体盛入密闭容器中,使其发生反应并在一定的条件下达到新平衡,已知反应达到平衡后压强是相同条件下反应前压强的倍;1求反应前混合气体中N2和H2的体积比；2求达到平衡时混合气体中氨的物质的量；3求平衡后N2的转化率;三、简答题1．利用天然气合成氨的工艺流程示意如下图：依据下述流程,完成下列填空：1天然气脱硫时的化学方程式是_______________________;2n mol CH4经一次转化后产生CO mol、产生H2_____________mol 用含n的代数式表示;3和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是_______________多选扣分;A．相似相溶原理B．勒沙特列原理C．酸碱中和原理4由分解得到的CO2可以用于_______________写出CO2的一种重要用途;5整个流程有三处循环,一是循环,二是循环,请在上述流程力中标由第三处循环循环方向、循环物质;答案：一、1．D2．C提示：列出反应式即可求解;3．B、D4．B5．C提示：此反应前后气体的体积不变,因此增加压强不会改变化学平衡;6．B、D提示：加压、降温时平衡移动方向刚好相反,要出现平衡不发生移动的情况,只有下面两类可逆反应：气体体积减小的反应方向又是吸热的方向,或是气体体积增大的反应方向而又是放热的方向,才符合本题的要求;7．A提示：按题意知,使平衡向右移动就能使产物C的浓度增大;根据化学方程式,向右进行的反应是气体体积减小和放热的反应;各选项提供的条件对平衡移动方向的影响情况是：A项低温、高压都有利于平衡向右移动；B项高温、低压都有利于平衡向左移动；C项高温有利于平衡向左移动,高压有利于平衡向右移动；D项催化剂只能提高反应速率,不影响平衡移动;8．A提示：对于可逆反应：A＋B 2C来说：增大压强,体系中C的百分含量减少,即平衡向逆反应方向移动;根据平衡移动原理可知增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;由以上可知,逆反应方向就是气体体积减小的方向;所以C必须是气态物质,A和B至少应有一种是固体;故应选A;9．A提示：“增加压强,B 的转化率增大”,即向正反应方向移动,说明正反应方向是气体体积减小方向;又因B为固体,A、C的系数都为1,所以A必须是气态,C必须是固体;10．选项为C;因为杂质的存在会引起催化剂中毒;11．选项D;从影响平衡移动的角度考虑,合成氨工业是一个扩体积和放热反应;12．选项为A、C;即从平衡向正向移动的角度来分析;13．A、B;14．选项B;温度的选择既要考虑反应速度,又要考虑平衡移动;15．B16．选项为B;通过转化率计算出平衡时和起始时氨的物质的量并计算出平均分子量,而密度之比即相对分子质量之比;17．选项为C;温度升高,Z％减小,所以正反应为放热反应,压强增大,Z％减小,所以正反应为扩体反应;18．C;因为加入H2后平衡正移,但H2的转化率降低,而H2的量应该是增多的;19．选项为A;分析此反应是一个缩体反应又是一个放热反应;20．选项为C,因为H2和N2的体积比越接近系数比产量越高;二、1．该反应为可逆反应,在密闭容器中达到平衡时,1mol的N2和3mol 的H2不能完全转化为2mol NH3,因此实验放热要小于理论值;2．解：2SO2＋O2 2SO3平衡浓度/mol/L当总体积缩小一半时,各气态物质的浓度增大一倍;由于温度末变,故K不变欲使平衡常数保持不变,必须增大分子,减小分母,就是说必须增大SO3的浓度,所以平衡必然向正反应方向移动;3．1N2 ％H2 ％NH3 ％220％3 mol/L ％;4．利用H2和N2混合气体的密度可得出H2、N2混合气体的平均摩尔质量;用十字交叉法即可解出,H2、N2的物质的最之比;假设出反应量,用未知量表达出反应后的压强,即可求出反应量;答案：1混合气本平均摩尔质量为用十字交叉法计算物质的量之比所以体积比为2设N2的反应量为x mol则起始反应x 3x 2x平衡2x由气体压强关系3N2的转化率为三、1．讲解：123B4生产纯碱或作制冷剂等,其他合理答案也给分。

间歇式固定床制气过程中二次上吹阶段进行的反应式
二次上吹过程是指在一次上吹后，经过预先的煤粉滞留时间，再次上
吹煤粉使煤层中的有机碳再次转换为丰富的潜热，从而使煤粉结合后形成
可燃烧的煤气，再次输出到井口，实现了煤炭自燃效应。

这一过程需要掌
握和操作的技术比较复杂，但是只有很好地控制了二次上吹的反应式，才
能够带来稳定可靠、可持续的煤气回收利用。

一般来说，二次上吹反应过程由两个阶段组成，分别是初始上吹阶段
和稳定回收阶段。

在初始上吹阶段，通过调节上吹量，增加点火热量，使
煤粉结合更快，并改变煤炭自燃状态，提高煤炭的可燃热量，使煤粉结合
更容易。

此外，上吹量也可以控制气体的去除速率，使气体反应更加完善，使煤粉结合更完美，提高了煤炭自燃的反应效率。

稳定回收阶段是指经过初始上吹后，煤炭自燃状态稳定，煤粉的结合
也已经达到一定水平，此时，采用间歇式而不是连续式上吹，以节约煤粉
消耗，提高煤层改造效果的方法，来稳定地收集煤气。

常压固定床间歇气化工艺的节能举措王志勇在能源、资源日趋紧张的形势下，对于以煤为原料的氮肥企业来讲，节约原材料，特别是降低原料煤消耗，以降低生产成本，提高经济效益，成为了当前工作中的重中之重。

因此，造气是氮肥企业生产中节能降耗的关键工段之一，应该本着开发、优化、节约、循环、环保、节能并举的原则，采取一系列切实可行的措施，实现节能降耗。

1 制订合理的工艺指标并优化之合理的工艺指标是实现生产优质、高效、低耗、安全和稳定的前提。

造气工段要想节能降耗，就必须制订出合理的工艺指标，并不断地对工艺指标进行优化。

1.1 煤气炉温度的控制常压固定床间歇气化过程，实际上是热化学反应过程，而温度的控制则是气化反应的主要手段。

从一定程度上讲，煤气炉温度的高低和蓄热量的多少，就决定了半水煤气产量和质量。

煤气炉温度也并非越高越好，在吹风阶段气化层温度越高，二氧化碳还原成一氧化碳的机会就越多，气化过程中的原料消耗就高，热量损失就大，势必影响吹风效率的提高。

在制气阶段，蒸汽与炭反应的速度随温度的升高而加快，适当提高气化层温度，增加燃料层的蓄热量，气化强度明显提高。

这表明，吹风与制气两个阶段，对于气化层温度、厚度和蓄热量多少的要求是不一样的。

吹风阶段应尽量避免形成二氧化碳还原的条件，希望气化层薄，温度低，蓄热量少；制气阶段则要求有利于形成二氧化碳还原反应的条件，希望气化层厚，温度高，蓄热量多。

另外，气化层温度的高低，还受到原料灰熔点的限制，炉温过高超过灰熔点所能允许的温度，则会造成料层熔结成块，使炉内结疤，造成操作条件恶化。

因此，煤气炉温度高低的选择应从气化强度和热利用率两个方面综合考虑，当气化层温度维持低线指标时，上下吹蒸汽用量应相应减少，否则会使炉温过低，影响制气效率。

由于常压固定床间歇气化工艺的特殊性、复杂性、局限性，煤气炉内实际温度的高低是很难直接测量准确的。

煤气炉内实际温度的控制，往往以轴向的上气道温度、下气道温度为主要依据，以径向的左、右灰仓温度为次要依据，形成轴径向温度全面得到控制的局面。

间歇式、固定床煤气炉造气生产中的炉况优化控制技术李晓刚(河北科技大学德隆公司 石家庄050018)0 前言进入21世纪,在造气生产上对先进技术的采用要求更加强烈,希望有一种控制技术能够代替人的思维、能够总结人的经验对造气炉生产中的炉况进行优化控制。

德隆公司经过努力和探索,在一些先决条件具备的情况下,炉况优化控制得以实现;造气操作工梦寐以求的全自动化连续生产得以实现。

1 炉况优化控制的先决条件造气炉况优化控制是个系统工程,只有各种条件满足了这个系统工程才能圆满实现。

要实现炉况优化控制,首先要创造先决条件,只有这样,优化控制的实现才有依据和保证。

可见,创造先决条件非常重要。

没有测量的控制是盲目的控制,有没有相应的测量信号是衡量先决条件具不具备的体现。

1.1 炭层实际高度的测量采用炭层高度自动测量装置,定时测量实际的炭层高度,为炉况优化控制提供准确的炭层高度信号(如图1所示)。

德隆公司研制的炭层高度自动测量装置,即便是在手动状态,控制系统照样能够接收到真实的炭层高度信号。

1.2 灰仓温度测量方法是把灰斗上面平均分成4块,测量灰仓的温度热电偶安装在灰犁对侧、靠近炉体一块的中央,垂直或稍向内倾斜(便于维修),插入深度10~15c m,2个测灰仓温度的热电偶必须对称,插入深度一致(如图2所示)。

1.3气化层温度测量方法是采用特制热电偶(其保护套管具有耐高温、耐摩损的特点),根据习惯的炭层位置,在图1 炭层自动测量图2 灰仓温度测量一侧灰斗的上方炉体上呈垂直一条线自上而下测量气化层的上端(干燥层)、中端(气化层)和下端(灰渣层)3点温度(T1、T2、T3),以全面获得气化层的温度分布参数。

对于其它参数的获得,如上行温度、下行温度、空层温度、炉箅温度、蒸汽压力、风压、炉顶压力、炉底压力、入炉蒸汽瞬时流量以及CO、CO2含量等也很重要,这些数据的准确测量是实现炉况优化控制的先决条件。

2 炉况优化控制的具体方法2.1 系统组成系统严格按照工业现场总线的标准,采用西门子S7-200组成分布式计算机控制系统DCS。