维普资讯 http://www.cqvip.com
水煤气 发生 炉煤气 化工艺敛 率分析
论文蕊 分
水煤气发生妒谋气化工芑效率分析
徐振 刚” 张撮勇”
ｌ 、煤炭科学研究总院北京煤化学研究所
摘
２ 、凌源钢铁集团公司
要 ：以往 评价 水煤气发生 炉煤 气化 工艺 的效率仅针 对气化 炉 系统的气化 效率和热 效率。然而 ，从能量
转换和能源利用的角度来看 ，这显然是不全面的。因为在获取产品煤气的整个工艺过程中．投入的不仅是 原料煤，而且还有生产工艺蒸汽的燃料煤及驱动风机 、水泵等所消耗的电能。因此，为了能更科学、合理 地反映该工艺的煤炭利用效率，本文建议采用针对整个气化工艺系统的气化过程总效率作为评价指标。同 时，利用新、老指标对该工艺进行了初步的分析和评价。 关键 词：煤 气化 水煤 气发生 炉 效 率
０ 引言
水煤气发生炉煤气化工艺在我国已有半个多世纪的应用历史．目前全国各有关行业共有４０ 多台不同 ００ 规格的水煤气发生炉在运行 ， 所生产的产品煤气被用作化工合成原料气、工业用燃料气及民用煤气等。 然 而． 按照洁净煤技术的标准和要求来衡量 ， 水煤气发生炉煤气化工艺作为一种已经比较落后的传统煤气化 技术 ， 存在着效率低、污染环境等问题，亟待解决，对其进行必要的技术改进和完善势在必行。因此．对
该 工艺 的煤炭利 用效 率进 行科学 的分 折和评价 具有 非常重要 的现 实意 义。 １ 技 术特点 与工艺 流程
水煤气发生炉属常压固定床煤气化 艺，以焦炭或无烟块煤为气化原料，以空气和蒸汽为气化剂，生 Ｉ ： 产水煤气 （ 一般 含量小于６ ）或半水煤气 （ ％ 一般Ｎ含量在１％ ： ９ 左右），煤气生产过程采用间欺式操作方法 周期 性地 进行 。现 按生产水煤 气和 半水煤气两 种情况 简述 如下 ：
ｌ 、生产水煤 气 首 先 ．从底都 向气化炉 内鼓 入 空气，使空气 中的氧 与煤 料中的一部 分碳发生燃烧 反应而放 出热量，并
将绝大部分热量积蓄在煤料层内 当积蓄的热量使煤料层达到生产水煤气的化学反应所需的高温时，停止 鼓 空气。然后向气化炉内通入蒸汽，使蒸汽与炽热的煤 中碳发生气化反应生成水煤气。为了保证炉内料层 中的高温区相对稳定，通蒸汽过程又分为两个阶段：即蒸汽上吹阶段 （ 从炉底通入蒸汽，生产上行煤气） 和蒸汽下吹阶段 （ 从炉顶通入蒸汽，生产下行煤气 ）。随着气化反应的进行．炉 内料层温度逐渐下降，当 温度降至使蒸汽分解率低到＿定限度时，停止通蒸汽 ，再
向气化炉内鼓入空气 。 如此循环往复，使气化生
产过 程 周而复始地不 断进行 。 同时 ，为了提 高水煤 气质 量 ， 空气鼓风 阶段后增 加一短暂 的蒸汽吹 净阶段 ； 在
为了生产安全起见 ． 在蒸汽下吹阶段后增加一较短的蒸汽二次上吹阶段；为了减少水煤气的损失，在蒸汽
二次上吹阶段后增加一短暂的空气吹净阶段。因此，一个水煤气生产工作循环一般由以下六个阶段组成． 即空 气鼓风阶 段 、蒸汽 吹净阶段 、蒸汽上 吹阶段 、蒸汽 下吹阶 段 、蒸汽二 次上吹阶段及 空气吹净阶段 。其
中 ，前 ２ 个阶段产 生的鼓 风气 经过适 当处理和余热 回收 后放 空，后４ 个阶段产 生的水煤 气经过冷却和净化 处
理后作为产品煤气加以利用。表１ 为水煤气生产的循环周期及备制气阶段的时间比例。 表１ 水煤气生产的循环周期及各制气阶段的时间比倒
制气阶 空 风 蒸 吹净 上 气 下吹 气 二次 吹 Ｉ 气欧 循 周 段 气鼓 汽 欧制 制 上 空 净 环 期
时阃比例 ２－８ ２２ ２ ２－８ ２２ ３－０ ４４ ６８ － Ｉ ３５ － ３ ｌｉ 叫ｍｎ
维普资讯 http://www.cqvip.com
论文幅分
２ 、生 产半水煤气
半水煤气 的生产过程与水煤气生产基本相同．只是省去了水煤气生产工作循环中的第二阶段 （ 郾蒸汽 吹净阶段 ）・井在蒸汽上吹阶段加入适量的空气 （ 称为加氮空气）．以便将煤气中的Ｎ 含量控制在ｌ％ ９左右 （ 一般合成氨生产要求）。同时。为避免加氮空气与气化炉内残存 的煤气相遇发生爆炸．在蒸汽上吹阶段
加 氮空气 阀可 以适 当迟 开 、早关一些 。因此 。一个 半水煤气生 产工作 循环 一般 由以下 ５ 个阶段 组成 ．即 空 气 鼓 风阶段 、蒸汽上 吹阶段 、蒸汽下吹阶 段 、蒸汽二 次上吹 阶段及 空气 吹净阶段 。其 中，前 １ 个阶段 产 生 的鼓 风气经过 适 当处 理莆ｆ 余热回收后放空 ．后４ 阶段产生 的半水煤气 经 过冷却 和律化 处理后 作为 产 品煤 个
气加以利用。 水 煤气 发生炉煤气化工 艺除 了气化炉 系统外 ，一般还包括蒸 汽锅 炉 、 空气鼓风 机 、 气 的冷却与净 化 、 煤
煤气储罐 等子 系统，图 ｌ 为水煤气发生炉煤气 化工 艺的全 系统 流程示 意图 。
蜞 科 煤
原科 辱
ｌ ￣， （ 空 ） ｌ 气 放 ｔ
『 ｌｆ 锅 苎 水气 一冷净 煤慵 炉蔓 ．毒发舻 ．却化 气鼍
Ｉ
空÷ 气 Ｊ ｛
？
：
图１ 水 煤气 发生炉气 化工艺流程 示意 图 ２ 气化效 率 与热效 率 目前 ， 评价水 煤气 发 生炉煤
气化工幼 自 效率 ． 般用针对气 化炉 系统的气化 效率 和热效率这两 个指标 ｔ 一 １ 、气化 效率 水煤气发生炉煤气化工艺的气化效率亦称冷煤气效率 （ ４ ），是指产品煤气中所含的燃烧热 占原料 １、 １
煤中所含的燃烧热的百分数，且一般多以煤气的低证热值和煤的低位发热量计，即： ｎ ｆ （｜ ｑ￣ ， ｘＯ￣ 式中： 产品煤气的低位热值， ＪＷ： － 口 ｘ ／ ， ） ｌＯ ． Ｇ Ｑ一 Ｍ／ ｑ 原料煤的产气率－ ／ ｇ Ｗ ｋ：
原料 煤 的低 位发热量 ．Ｍ ／ｇ Ｊｋ 。
一
可见，气化效率仅仅反映了从原料煤到产品煤气的过程中原料煤中有机质化学能的有效利用程度，而 没有考虑燃料煤及电能的投入。因此．气化效率根本不能反映整个煤炭气化系统的煤炭能源中有机质化学 能的有效利用程度。
２ 热效率 、
水煤气发生炉煤气化工艺的热效率 （ ）． 是指产品煤气与各种副产品中所含热量 以及回收利用的余
热之和占原料煤与气化剂 （ 包括空气和蒸汽 ）中所舍热量之和的百分数．即： ｎ ＝（４ ＿ 粤 Ｑ ｏ： 目 ）／（ ＋ ）ｘ Ｏ％ Ｑ Ｑ ｌ０ ，式中：Ｑ ，每ｋ原料煤所产煤气中含有 的热量／ — ｇ 耵；Ｑ ＿ 日 每ｋ原料煤所得副产品中含有妁热量／Ｊ Ｑ 。每ｋ原料煤所回收利用的余热／ ； ｉｒ 每ｋ原料煤所 一 ｇ Ｍ； 一 ｇ 埘 Ｑ＊ ｇ 含热量Ａ ；Ｑ 一 Ｕ 每 原料煤消耗的气化剂含有的热量／ ｌ Ｅ ａ 在 上述各项物料 所含热掇 中 ，包 含化 学 反应热 、相交热 及 显热。可 见，热效 率也 仅仅 反映了从 原料 煤 到产品煤气的过程中部丹热能的有效利用程度． 而根本没有反映出接个煤炭气化系统的全部热自的有效利 Ｅ
用程 度 。
维普资讯 http://www.cqvip.com
论文邮分
３ 气化过程总效率
水煤气发生炉煤气化工艺实际上是一个煤炭与空气 中氧燃烧、 煤炭与蒸汽气化交替进行的能量转化过
程。为了获得产品煤气，不仅要向气化过程中投入原料煤，而且在生产工艺蒸汽时需要投入燃烧煤，同时 为了驱动风机、水泵等设备还要消耗一些屯能。因此，从能量转换和能源利用的角度考虑，评价水煤气发 生炉煤气化工艺的煤炭利用效率， 汉仅考察气化炉子系统的气化效率和热效率显然是不全面的。 为了 科学． 台理地 考察整 个煤气 化工艺过程 的能量转 换效 率，首先从煤 的 化学能转化 和利用的角度 出发 时 ．建议采 用 总气化效率作为评价指标 丽从整个系统的热最转抉和利用的角度 出发时． 则建议采用总热
散率作为评价
指 标。
Ｉ 、总气化效率 水煤气发生炉煤气化工艺的总气化效率 （ ． ），是指产品煤气中所含的燃饶热 占气化原料煤、蒸 ” ｅ 汽锅炉用燃抖煤及全系统消耗电能所需发电用煤所含的燃烧热之和的百分数，即： Ｔ ～ ［ ｘ ／ ＋ ｝ ） ｌ０ ， １ ｑ（ ４ ‰，Ｑ ｘ Ｏ％ 式中： ｓ 一 ｇ ＋ ｑ ¨每ｋ 原料煤滑耗蒸汽所需燃料煤的低位燃烧热／ Ｉ Ｕ； ｑ ｒ每ｋ 原料煤消耗电能所需发 电用煤的低位燃烧热／ ｇ ｊ Ｕ。 可见，总气化效率才能科学、合理地反映了从作为一次能源的煤炭到作为二次能源的煤气产品这一整 个能量转换和能源利用系统的煤中有机质化学能的有效利用程度。 ２ 、总热效率 水煤气发生炉煤气化工艺的总热效率 （ ｎ ）， ｎ， 是指产品煤气与各种副产品中所舍热量及回收利用的 余热之和占气化原料煤、鼓风空气 蒸汽锅炉脚燃料煤及全系统消耗电能所需发电用煤所含热量之和的百
分数 ，即
１ ．＝（ ＋ ＆％ １ ｅ 啦 妇 ＋ ）／（ｉ Ｑ 、 ＋ ）ｘ Ｏ％ ｑ Ｈ ＋ ＋ Ｑ ｌ０ ．式中：Ｑ 每ｋ 原科煤所消耗的空气舍 一 ｇ 有 的热量／Ｊ Ｍ ：％ 一 ｇ 每ｋ 原料煤 消耗蒸汽 所需燃 料煤 含有 的热鼙／ ：０ 一 ｔ 每 原料煤 消耗 电能所 需 发 电用煤含有的热量删Ｊ 。 可见，总热效率才能科学、合理地反映了从煤炭到产品煤气这一整个能鼙转换和能源利用系统的热能 的有效利用程度 。 因此．建议今后采用表示气化过程总效率的总气化效率和总热效率这两个指标来评价水煤气发生炉煤 气 化工艺的煤 炭利用效 率 。 ４ 效率分析与评价
表２ 水煤气发生炉煤气化工艺效率评价
气 化炉直 径 １０ ６０ ２６ ２０ ３０ ００
炉膛截面积／２ ｍ
原料煤处理量 （ ／） ｋ ｈ ｇ
２
４Ｏ ５０ ５一 ０
４
ｌｏ—２０ ｏ ０ １０
７
３０ 一００ Ｏｏ４ ０
煤气产量 （ ｝ ／） Ｉ
蒸汽嫡耗 （ ／ｇ ｋ ｋ 原料煤） ｇ 屯耗 （ ￣Ｉ 原料煤） ｋ ｋ １ ｇ
Ｔ ’％ Ｉ ／ ＿
ｎ 孽 ＿ ／
ｎ ％
５Ｏ ６０ ０一 ０
… ｌ５ 、 ０３ ，Ｏ
５ ７
３ ８
５ ０
ｌｏ 一５０ ・ ２ ｏ １０
ｌ３ － ０３ ．２
６ Ｏ
４ ｌ
５ ４
４Ｏ＿ ００ ０ｏ ５０
ｌ０ 、 ０ ３ ．４
６ ４
４ ６
６ ０
Ｔ ０％ １ ／
４ ０
４ ４
５ ０
维普资讯 http://www.cqvip.com
苎效室 析
论文舔分
表２ 以焦炭或无烟 块煤为
原料生产水煤 气过程的效 率佶算情况 。其中．蒸汽锅炉的燃 料煤耗取 为
０２ ｇｋ 蒸汽 ），发 屯用标煤 耗取４０／Ｗ 。 ．ｋ ／ｇ（ ０ｇｋｈ 可见 ．采用气化 过程 总效率评 价水煤气发 生炉煤气 化工艺 ，其结 果是令人 深思 的 。从能量转 换和 能源
利用的角度来看 ． 应该重新审视水煤气发生炉煤气化工艺的煤炭利用效率 ． 特别是当将产 品煤气作为燃料 气使用时 ，如果 再考虑煤 气 的燃烧 效率 ．那么煤 炭 的综 合利用效 率是相 当低 的，可 能与燃 煤发 电后 再用 电
的煤炭综台 利用效 率 已无 明显竞争优势 ．而且可 能不 及直接燃煤 的综 合利用 效 率。 水煤气 发生炉煤气 化：艺 的煤 炭综 台利 州效 率较 低的原 因主要 有 ： １ １ ）煤气 生产间 歇操 作 ，且吹 风气 放 空，造成 明显的能量损 失：
２ ）阎定床工艺决定了单台气化炉的生产能力较小，灰渣中含碳量高，蒸汽分解率低，并无法回收未
分解 蒸汽潜热 。 能耗高； ３ ）气 化过程 自产蒸汽及 余热回收利 用水平 低， 能量无法 多级利用 。
因此，按照洁净煤技术的标准和要求． 水煤气发生炉煤气化工艺的技术改造工作势在必行，且技改的
首要 目标 是环 保和提高煤炭 综 台利 用效 率。
５ 结语
从能培转换和能源利 的角度来看，采州气化过程总教率来评价水煤气发生炉煤气化工艺的煤炭综合
利州 效率才更台理 、更科学 。按照 洁净煤技 术的 标准 和要求 ．水煤 气 发生炉煤气 化工艺只有 经过 必要的技 术 改造 ， 才能 明显 政善ｆ－ 况和提高 化过 程 总教率 。 １ 保状 ｔ
行业快讯
福建三明化一有限公司现采刖粉煤为原料．以当地粉煤制造碳化煤球进行制气。该公司以茼使用外省 ｌ ： 块煤 ． 运距远． 成本高。 救列粉煤成球：艺． ｌ 不仅技术可靠， ： 同时可综合利用造气炉渣。 该公司计划在 ２０ ０２ 年一季度形成碳化煤球 ４０ ／ 的生产能力，弗陆续再建 １ ６０ ／ 的装置 ，以满足全部生产的需要・使 ０ ｔｄ 套 ０ ｔｄ
化肥 成本降低 ．增 强市场 竞争 力。 山西丰喜集 团临猗 公司 ３ ０万 ｔａ 成氨 、５ ／台 ２万 ｔａ尿 素和 副产 ５万 ｔａ甲醇工程 已顺利 投产 －建成 ／ ／ 了山西省堆大 的尿素 生产装置 。
山东红 日化工集团与俄罗斯阿康公司结盟，在生产硫基氨磷钾复台肥料基础上再兴建 ４ 万 ｔａ复合 ０ ｆ
肥装置 。
山东省青 岛市 依靠渤海湾 的天然气 资源 ，将 在 “ 十五 ”期 闻大 力开发 农用化学品 ，把 产品 的生产 能力 扩 大到 ２
０万 ｔ８ ５ ／ ＋其 中尿素 １０万 ｔａ ０ ／ ，复合肥料 １０ ｔａ ０ 万 ／ ．海生物 肥料 ５ ０万 ｔａ ／・
安教省安庆石化化肥厂强化挑战意识，积极降低产品成本，提高化肥质量和树立产品品牌，积极向国
内外两个市场销售。近 日．首批约 ２０ｔ ００ 大型仓装 （ Ｏ０ ｇ￣ ）尿素运销我国台湾・ １０ｋ ／ Ｖ
维普资讯 http://www.cqvip.com
水煤气 发生 炉煤气 化工艺敛 率分析
论文蕊 分
水煤气发生妒谋气化工芑效率分析
徐振 刚” 张撮勇”
ｌ 、煤炭科学研究总院北京煤化学研究所
摘
２ 、凌源钢铁集团公司
要 ：以往 评价 水煤气发生 炉煤 气化 工艺 的效率仅针 对气化 炉 系统的气化 效率和热 效率。然而 ，从能量
转换和能源利用的角度来看 ，这显然是不全面的。因为在获取产品煤气的整个工艺过程中．投入的不仅是 原料煤，而且还有生产工艺蒸汽的燃料煤及驱动风机 、水泵等所消耗的电能。因此，为了能更科学、合理 地反映该工艺的煤炭利用效率，本文建议采用针对整个气化工艺系统的气化过程总效率作为评价指标。同 时，利用新、老指标对该工艺进行了初步的分析和评价。 关键 词：煤 气化 水煤 气发生 炉 效 率
０ 引言
水煤气发生炉煤气化工艺在我国已有半个多世纪的应用历史．目前全国各有关行业共有４０ 多台不同 ００ 规格的水煤气发生炉在运行 ， 所生产的产品煤气被用作化工合成原料气、工业用燃料气及民用煤气等。 然 而． 按照洁净煤技术的标准和要求来衡量 ， 水煤气发生炉煤气化工艺作为一种已经比较落后的传统煤气化 技术 ， 存在着效率低、污染环境等问题，亟待解决，对其进行必要的技术改进和完善势在必行。因此．对
该 工艺 的煤炭利 用效 率进 行科学 的分 折和评价 具有 非常重要 的现 实意 义。 １ 技 术特点 与工艺 流程
水煤气发生炉属常压固定床煤气化 艺，以焦炭或无烟块煤为气化原料，以空气和蒸汽为气化剂，生 Ｉ ： 产水煤气 （ 一般 含量小于６ ）或半水煤气 （ ％ 一般Ｎ含量在１％ ： ９ 左右），煤气生产过程采用间欺式操作方法 周期 性地 进行 。现 按生产水煤 气和 半水煤气两 种情况 简述 如下 ：
ｌ 、生产水煤 气 首 先 ．从底都 向气化炉 内鼓 入 空气，使空气 中的氧 与煤 料中的一部 分碳发生燃烧 反应而放 出热量，并
将绝大部分热量积蓄在煤料层内 当积蓄的热量使煤料层达到生产水煤气的化学反应所需的高温时，停止 鼓 空气。然后向气化炉内通入蒸汽，使蒸汽与炽热的煤 中碳发生气化反应生成水煤气。为了保证炉内料层 中的高温区相对稳定，通蒸汽过程又分为两个阶段：即蒸汽上吹阶段 （ 从炉底通入蒸汽，生产上行煤气） 和蒸汽下吹阶段 （ 从炉顶通入蒸汽，生产下行煤气 ）。随着气化反应的进行．炉 内料层温度逐渐下降，当 温度降至使蒸汽分解率低到＿定限度时，停止通蒸汽 ，再
向气化炉内鼓入空气 。 如此循环往复，使气化生
产过 程 周而复始地不 断进行 。 同时 ，为了提 高水煤 气质 量 ， 空气鼓风 阶段后增 加一短暂 的蒸汽吹 净阶段 ； 在
为了生产安全起见 ． 在蒸汽下吹阶段后增加一较短的蒸汽二次上吹阶段；为了减少水煤气的损失，在蒸汽
二次上吹阶段后增加一短暂的空气吹净阶段。因此，一个水煤气生产工作循环一般由以下六个阶段组成． 即空 气鼓风阶 段 、蒸汽 吹净阶段 、蒸汽上 吹阶段 、蒸汽 下吹阶 段 、蒸汽二 次上吹阶段及 空气吹净阶段 。其
中 ，前 ２ 个阶段产 生的鼓 风气 经过适 当处理和余热 回收 后放 空，后４ 个阶段产 生的水煤 气经过冷却和净化 处
理后作为产品煤气加以利用。表１ 为水煤气生产的循环周期及备制气阶段的时间比例。 表１ 水煤气生产的循环周期及各制气阶段的时间比倒
制气阶 空 风 蒸 吹净 上 气 下吹 气 二次 吹 Ｉ 气欧 循 周 段 气鼓 汽 欧制 制 上 空 净 环 期
时阃比例 ２－８ ２２ ２ ２－８ ２２ ３－０ ４４ ６８ － Ｉ ３５ － ３ ｌｉ 叫ｍｎ
维普资讯 http://www.cqvip.com
论文幅分
２ 、生 产半水煤气
半水煤气 的生产过程与水煤气生产基本相同．只是省去了水煤气生产工作循环中的第二阶段 （ 郾蒸汽 吹净阶段 ）・井在蒸汽上吹阶段加入适量的空气 （ 称为加氮空气）．以便将煤气中的Ｎ 含量控制在ｌ％ ９左右 （ 一般合成氨生产要求）。同时。为避免加氮空气与气化炉内残存 的煤气相遇发生爆炸．在蒸汽上吹阶段
加 氮空气 阀可 以适 当迟 开 、早关一些 。因此 。一个 半水煤气生 产工作 循环 一般 由以下 ５ 个阶段 组成 ．即 空 气 鼓 风阶段 、蒸汽上 吹阶段 、蒸汽下吹阶 段 、蒸汽二 次上吹 阶段及 空气 吹净阶段 。其 中，前 １ 个阶段 产 生 的鼓 风气经过 适 当处 理莆ｆ 余热回收后放空 ．后４ 阶段产生 的半水煤气 经 过冷却 和律化 处理后 作为 产 品煤 个
气加以利用。 水 煤气 发生炉煤气化工 艺除 了气化炉 系统外 ，一般还包括蒸 汽锅 炉 、 空气鼓风 机 、 气 的冷却与净 化 、 煤
煤气储罐 等子 系统，图 ｌ 为水煤气发生炉煤气 化工 艺的全 系统 流程示 意图 。
蜞 科 煤
原科 辱
ｌ ￣， （ 空 ） ｌ 气 放 ｔ
『 ｌｆ 锅 苎 水气 一冷净 煤慵 炉蔓 ．毒发舻 ．却化 气鼍
Ｉ
空÷ 气 Ｊ ｛
？
：
图１ 水 煤气 发生炉气 化工艺流程 示意 图 ２ 气化效 率 与热效 率 目前 ， 评价水 煤气 发 生炉煤
气化工幼 自 效率 ． 般用针对气 化炉 系统的气化 效率 和热效率这两 个指标 ｔ 一 １ 、气化 效率 水煤气发生炉煤气化工艺的气化效率亦称冷煤气效率 （ ４ ），是指产品煤气中所含的燃烧热 占原料 １、 １
煤中所含的燃烧热的百分数，且一般多以煤气的低证热值和煤的低位发热量计，即： ｎ ｆ （｜ ｑ￣ ， ｘＯ￣ 式中： 产品煤气的低位热值， ＪＷ： － 口 ｘ ／ ， ） ｌＯ ． Ｇ Ｑ一 Ｍ／ ｑ 原料煤的产气率－ ／ ｇ Ｗ ｋ：
原料 煤 的低 位发热量 ．Ｍ ／ｇ Ｊｋ 。
一
可见，气化效率仅仅反映了从原料煤到产品煤气的过程中原料煤中有机质化学能的有效利用程度，而 没有考虑燃料煤及电能的投入。因此．气化效率根本不能反映整个煤炭气化系统的煤炭能源中有机质化学 能的有效利用程度。
２ 热效率 、
水煤气发生炉煤气化工艺的热效率 （ ）． 是指产品煤气与各种副产品中所含热量 以及回收利用的余
热之和占原料煤与气化剂 （ 包括空气和蒸汽 ）中所舍热量之和的百分数．即： ｎ ＝（４ ＿ 粤 Ｑ ｏ： 目 ）／（ ＋ ）ｘ Ｏ％ Ｑ Ｑ ｌ０ ，式中：Ｑ ，每ｋ原料煤所产煤气中含有 的热量／ — ｇ 耵；Ｑ ＿ 日 每ｋ原料煤所得副产品中含有妁热量／Ｊ Ｑ 。每ｋ原料煤所回收利用的余热／ ； ｉｒ 每ｋ原料煤所 一 ｇ Ｍ； 一 ｇ 埘 Ｑ＊ ｇ 含热量Ａ ；Ｑ 一 Ｕ 每 原料煤消耗的气化剂含有的热量／ ｌ Ｅ ａ 在 上述各项物料 所含热掇 中 ，包 含化 学 反应热 、相交热 及 显热。可 见，热效 率也 仅仅 反映了从 原料 煤 到产品煤气的过程中部丹热能的有效利用程度． 而根本没有反映出接个煤炭气化系统的全部热自的有效利 Ｅ
用程 度 。
维普资讯 http://www.cqvip.com
论文邮分
３ 气化过程总效率
水煤气发生炉煤气化工艺实际上是一个煤炭与空气 中氧燃烧、 煤炭与蒸汽气化交替进行的能量转化过
程。为了获得产品煤气，不仅要向气化过程中投入原料煤，而且在生产工艺蒸汽时需要投入燃烧煤，同时 为了驱动风机、水泵等设备还要消耗一些屯能。因此，从能量转换和能源利用的角度考虑，评价水煤气发 生炉煤气化工艺的煤炭利用效率， 汉仅考察气化炉子系统的气化效率和热效率显然是不全面的。 为了 科学． 台理地 考察整 个煤气 化工艺过程 的能量转 换效 率，首先从煤 的 化学能转化 和利用的角度 出发 时 ．建议采 用 总气化效率作为评价指标 丽从整个系统的热最转抉和利用的角度 出发时． 则建议采用总热
散率作为评价
指 标。
Ｉ 、总气化效率 水煤气发生炉煤气化工艺的总气化效率 （ ． ），是指产品煤气中所含的燃饶热 占气化原料煤、蒸 ” ｅ 汽锅炉用燃抖煤及全系统消耗电能所需发电用煤所含的燃烧热之和的百分数，即： Ｔ ～ ［ ｘ ／ ＋ ｝ ） ｌ０ ， １ ｑ（ ４ ‰，Ｑ ｘ Ｏ％ 式中： ｓ 一 ｇ ＋ ｑ ¨每ｋ 原料煤滑耗蒸汽所需燃料煤的低位燃烧热／ Ｉ Ｕ； ｑ ｒ每ｋ 原料煤消耗电能所需发 电用煤的低位燃烧热／ ｇ ｊ Ｕ。 可见，总气化效率才能科学、合理地反映了从作为一次能源的煤炭到作为二次能源的煤气产品这一整 个能量转换和能源利用系统的煤中有机质化学能的有效利用程度。 ２ 、总热效率 水煤气发生炉煤气化工艺的总热效率 （ ｎ ）， ｎ， 是指产品煤气与各种副产品中所舍热量及回收利用的 余热之和占气化原料煤、鼓风空气 蒸汽锅炉脚燃料煤及全系统消耗电能所需发电用煤所含热量之和的百
分数 ，即
１ ．＝（ ＋ ＆％ １ ｅ 啦 妇 ＋ ）／（ｉ Ｑ 、 ＋ ）ｘ Ｏ％ ｑ Ｈ ＋ ＋ Ｑ ｌ０ ．式中：Ｑ 每ｋ 原科煤所消耗的空气舍 一 ｇ 有 的热量／Ｊ Ｍ ：％ 一 ｇ 每ｋ 原料煤 消耗蒸汽 所需燃 料煤 含有 的热鼙／ ：０ 一 ｔ 每 原料煤 消耗 电能所 需 发 电用煤含有的热量删Ｊ 。 可见，总热效率才能科学、合理地反映了从煤炭到产品煤气这一整个能鼙转换和能源利用系统的热能 的有效利用程度 。 因此．建议今后采用表示气化过程总效率的总气化效率和总热效率这两个指标来评价水煤气发生炉煤 气 化工艺的煤 炭利用效 率 。 ４ 效率分析与评价
表２ 水煤气发生炉煤气化工艺效率评价
气 化炉直 径 １０ ６０ ２６ ２０ ３０ ００
炉膛截面积／２ ｍ
原料煤处理量 （ ／） ｋ ｈ ｇ
２
４Ｏ ５０ ５一 ０
４
ｌｏ—２０ ｏ ０ １０
７
３０ 一００ Ｏｏ４ ０
煤气产量 （ ｝ ／） Ｉ
蒸汽嫡耗 （ ／ｇ ｋ ｋ 原料煤） ｇ 屯耗 （ ￣Ｉ 原料煤） ｋ ｋ １ ｇ
Ｔ ’％ Ｉ ／ ＿
ｎ 孽 ＿ ／
ｎ ％
５Ｏ ６０ ０一 ０
… ｌ５ 、 ０３ ，Ｏ
５ ７
３ ８
５ ０
ｌｏ 一５０ ・ ２ ｏ １０
ｌ３ － ０３ ．２
６ Ｏ
４ ｌ
５ ４
４Ｏ＿ ００ ０ｏ ５０
ｌ０ 、 ０ ３ ．４
６ ４
４ ６
６ ０
Ｔ ０％ １ ／
４ ０
４ ４
５ ０
维普资讯 http://www.cqvip.com
苎效室 析
论文舔分
表２ 以焦炭或无烟 块煤为
原料生产水煤 气过程的效 率佶算情况 。其中．蒸汽锅炉的燃 料煤耗取 为
０２ ｇｋ 蒸汽 ），发 屯用标煤 耗取４０／Ｗ 。 ．ｋ ／ｇ（ ０ｇｋｈ 可见 ．采用气化 过程 总效率评 价水煤气发 生炉煤气 化工艺 ，其结 果是令人 深思 的 。从能量转 换和 能源
利用的角度来看 ． 应该重新审视水煤气发生炉煤气化工艺的煤炭利用效率 ． 特别是当将产 品煤气作为燃料 气使用时 ，如果 再考虑煤 气 的燃烧 效率 ．那么煤 炭 的综 合利用效 率是相 当低 的，可 能与燃 煤发 电后 再用 电
的煤炭综台 利用效 率 已无 明显竞争优势 ．而且可 能不 及直接燃煤 的综 合利用 效 率。 水煤气 发生炉煤气 化：艺 的煤 炭综 台利 州效 率较 低的原 因主要 有 ： １ １ ）煤气 生产间 歇操 作 ，且吹 风气 放 空，造成 明显的能量损 失：
２ ）阎定床工艺决定了单台气化炉的生产能力较小，灰渣中含碳量高，蒸汽分解率低，并无法回收未
分解 蒸汽潜热 。 能耗高； ３ ）气 化过程 自产蒸汽及 余热回收利 用水平 低， 能量无法 多级利用 。
因此，按照洁净煤技术的标准和要求． 水煤气发生炉煤气化工艺的技术改造工作势在必行，且技改的
首要 目标 是环 保和提高煤炭 综 台利 用效 率。
５ 结语
从能培转换和能源利 的角度来看，采州气化过程总教率来评价水煤气发生炉煤气化工艺的煤炭综合
利州 效率才更台理 、更科学 。按照 洁净煤技 术的 标准 和要求 ．水煤 气 发生炉煤气 化工艺只有 经过 必要的技 术 改造 ， 才能 明显 政善ｆ－ 况和提高 化过 程 总教率 。 １ 保状 ｔ
行业快讯
福建三明化一有限公司现采刖粉煤为原料．以当地粉煤制造碳化煤球进行制气。该公司以茼使用外省 ｌ ： 块煤 ． 运距远． 成本高。 救列粉煤成球：艺． ｌ 不仅技术可靠， ： 同时可综合利用造气炉渣。 该公司计划在 ２０ ０２ 年一季度形成碳化煤球 ４０ ／ 的生产能力，弗陆续再建 １ ６０ ／ 的装置 ，以满足全部生产的需要・使 ０ ｔｄ 套 ０ ｔｄ
化肥 成本降低 ．增 强市场 竞争 力。 山西丰喜集 团临猗 公司 ３ ０万 ｔａ 成氨 、５ ／台 ２万 ｔａ尿 素和 副产 ５万 ｔａ甲醇工程 已顺利 投产 －建成 ／ ／ 了山西省堆大 的尿素 生产装置 。
山东红 日化工集团与俄罗斯阿康公司结盟，在生产硫基氨磷钾复台肥料基础上再兴建 ４ 万 ｔａ复合 ０ ｆ
肥装置 。
山东省青 岛市 依靠渤海湾 的天然气 资源 ，将 在 “ 十五 ”期 闻大 力开发 农用化学品 ，把 产品 的生产 能力 扩 大到 ２
０万 ｔ８ ５ ／ ＋其 中尿素 １０万 ｔａ ０ ／ ，复合肥料 １０ ｔａ ０ 万 ／ ．海生物 肥料 ５ ０万 ｔａ ／・
安教省安庆石化化肥厂强化挑战意识，积极降低产品成本，提高化肥质量和树立产品品牌，积极向国
内外两个市场销售。近 日．首批约 ２０ｔ ００ 大型仓装 （ Ｏ０ ｇ￣ ）尿素运销我国台湾・ １０ｋ ／ Ｖ