关于克旗碎煤加压气化炉汽氧比的探讨

薛蛟（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古 赤峰 025350）

1.概述

碎煤加压气化炉操作过程中，汽氧比调整至关重要，它决定了气化炉内床层反应温度，气化炉出口气体成分含量、煤气水处理量等一系列重要参数。克旗煤制气公司在调试气化炉过程中遇到一系列问题，经过不断的摸索、经验积累、理论联系实际解决了气化炉汽氧比调整问题，得到了适合气化炉运行的汽氧比。

2.汽氧比调整

2.1 汽氧比调整依据

克旗煤制气公司气化炉运行中，调整汽氧比一般依据两点:粗煤气半分析；灰渣状况。粗煤气半分析CO2在28%-33%范围内,氧气含量小于0.4%。灰渣则以灰略微结渣，渣块多细灰少为宜。

2.2 开车过程中的汽氧比

2.2.1 空气运行中蒸汽与空气的比值

克旗煤制气公司气化炉开车主要分几个阶段，分别为蒸汽升温，空气点火，切氧，提压并网几个过程。要实现顺利空气点火，需用中压蒸汽将炉内煤层升温到满足褐煤自燃的温度。主要参数为气化剂混合管温度、灰锁温度、气化炉出口温度等。空气点火后的蒸汽量与空气量的比例实际上是一个简单的汽氧比。调整这个蒸汽量与空气量的比值依据主要看粗煤气半分析。但实际操作中，由于通入蒸汽量较小，蒸汽调节阀在较小开度下不易控制流量，蒸汽量与空气量没有固定比值。

2.2.2 切氧后的汽氧比

气化炉切氧时，应先建立蒸汽流量，进而逐渐通入氧气。随着蒸汽量的增加，氧气量也在逐渐增加。设计氧气量为5232Nm3/h，待氧气量提高到1500 Nm3/h左右时，蒸汽量也相应的按比例增加到了一定量，一般为11000 kg/h左右。实际上此时就形成了固定的汽氧比。在实际操作中，切氧后的汽氧比控制在稍大于7.0 kgH2O/Nm3O2。随着负荷的提高，气化炉可依据此汽氧比运行至并网。连续三个半分析合格且工况稳定后，可根据灰样和半分析调整合适的汽氧比。氧运时，粗煤气半分析中可以控制CO2在33%-35%范围内。稍高的汽氧比在开车过程中有利于培养床层，有利于工况的调整。

3.汽氧比对生产的影响

从粗煤气中有效气体成分来说，汽氧比高则气体有效成分中含量CO2与CH4含量高，H2与CO含量低。相反，汽氧比控制较低，则CO2与CH4含量低，H2与CO含量相对高。下表为克旗碎煤加压气化炉在同一炉内，同一压力下，对比不同汽氧比下粗煤气中CO2、CH4、H2、CO含量变化。

表1 某炉高负荷部分实验数据对比

从表1可知，同炉同压下的不同汽氧比，粗煤气有效成分含量明显不同。克旗碎煤加压气化炉自身甲烷产量占产出天然气量的48%左右，较高的汽氧比下，炉内还原层反应较低，有利于甲烷的产量，这对我们产品天然气产量是有利的。

从运行中的气化炉工况来讲，如果汽氧比过高，则又有以下影响:（1）水蒸气含量增大，相同压力下，水蒸气分解率一定，则气化炉带出水量增加，气化工段煤气水处理量就增加，后续系统负荷增加且浪费严重。（2）工况不好调整，炉内温度偏低，灰层灰太细，不下灰。

从气化反应的化学平衡来说，提高气化温度总是有利的。这就需要降低汽氧比，但受煤的灰熔点的限制，汽氧比低则炉内温度会升高，气化炉容易结渣。

综合上述情况，汽氧比的高低直接影响气化炉运行。为了维持稳定气化炉运行，可以提高气化炉压力以保证气化炉自身甲烷产量，适当的降低汽氧比可以提高炉内温度，加快气化反应，同时可减少后续系统水处理的负荷。我们的碎煤加压气化炉汽氧比一般在6.8左右运行。在运行时，灰样一般较细，渣块较少且粒度较小；从长期的半分析看，CO2一般维持在33%-35%范围内（设计运行范围为28%-33%）。综合灰样情况、半分析数据及气化炉运行情况，在今后运行中还可以考虑适当降低汽氧比。

4.结语

对于汽氧比的调节，一般在工况稳定后，就不在进行大范围的调节，如果需要通过汽氧比调整炉内温度，则需对汽氧比进行微调，一般以不超过0.1幅度调整。针对克旗的劣质褐煤，煤质较差，而克旗碎煤加压气化炉又是首次在4.0MPa下气化劣质褐煤，故汽氧比的调节还需根据长期实际运行中不断摸索，待气化炉操作稳定，人员技术水平成熟后，在现有设备基础上继续调整合适的汽氧比。